CN113683863A - 用于半导体装置的环氧树脂组成物、膜及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物、用于封装半导体装置的膜，以及一种使用所述膜封装的半导体装置。环氧树脂组成物包含：液态环氧树脂；固化剂；2重量％到10重量％的粘合剂树脂；以及50重量％或大于50重量％的由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。所述环氧树脂组成物可提供中子屏蔽。

Description

用于半导体装置的环氧树脂组成物、膜及半导体装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月19日在韩国知识产权局(Korean Intellectual PropertyOffice)提交的韩国专利申请第10-2020-0060028号的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容以引入的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物、一种用于封装半导体装置的膜，以及一种使用所述膜封装的半导体装置。更确切地说，本发明涉及一种用于半导体装置封装膜的可提供中子屏蔽的环氧树脂组成物、一种用于封装半导体装置的膜，以及一种使用所述膜封装的半导体装置。
背景技术
宇宙射线通常是指自外太空击中地球并且由星系中的超新星爆炸而产生的所有类型的高能量粒子和辐射。
进入地球大气的原宇宙射线与氮或氧原子发生碰撞，从而产生会影响人类和日常生活中的电子产品的次级宇宙射线。除了以可忽略的量(0.5％或小于0.5％)存在的质子和与其发生碰撞的物质几乎无相互作用的基本粒子以外，次级宇宙射线由中子组成。宇宙射线中子造成了约95％或大于95％的由次级宇宙射线引起的软错误。
由于其尺寸小，中子可穿透大多数材料，包含人体，并且在罕见情况下可与原子核发生。中子辐射的量(每单位时间的辐射)依据海拔高度而变化，且飞机巡航高度(高于地面10千米到15千米)的中子数量为地平面的中子数量的约300倍。
中子的尺寸小且不带电荷。因此，中子容易穿透飞机的由铝或碳复合材料构成的机身，进入飞机且接着与半导体装置中的传输中的硅(Si)和二氧化硅(SiO2)原子核发生碰撞，从而引起离子化总剂量(total ionizing dose；TID)缺陷。
此外，随着半导体装置因半导体制造技术的发展而微细化，中子诱发TID缺陷对半导体装置的影响也越来越大。因此，需要一种有效地减小半导体装置在空气传输期间的中子诱发TID缺陷的解决方案。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种用于半导体装置封装膜的可提供中子屏蔽的环氧树脂组成物、一种用于封装半导体装置的膜，以及一种使用所述膜封装的半导体装置。
根据本发明的一个方面，提供一种用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物。所述环氧树脂组成物包含：液态环氧树脂；固化剂；2重量％到10重量％的粘合剂树脂；以及50重量％或大于50重量％的由钆(gadolinium)、硼(boron)、钐(samarium)、镉(cadmium)以及铕(europium)的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。
液态环氧树脂可以包含双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂或其组合。
粘合剂树脂可以包含经环氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种可以具有0.1微米到50微米的平均粒径(D50)。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种按环氧树脂组成物的总重量计以50重量％到90重量％的量存在。
环氧树脂组成物包含由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少两种。
环氧树脂组成物可以包含：0.5重量％到25重量％的液态环氧树脂；0.1重量％到15重量％的固化剂；2重量％到10重量％的粘合剂树脂；以及50重量％到90重量％的由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。
根据本发明的另一方面，通过一种用于封装半导体装置的膜。所述膜包含：基底膜或离型膜；以及涂布于所述基底膜或离型膜上的环氧树脂组成物，所述环氧树脂组成物呈半固化状态，其中所述环氧树脂组成物包含上述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物。
提供一种半导体装置。所述半导体装置使用上述的用于封装半导体装置的膜加以封装。
本发明的实施例提供一种用于半导体装置封装膜的可提供中子屏蔽的环氧树脂组成物、一种用于封装半导体装置的膜，以及一种使用所述膜封装的半导体装置。
具体实施方式
除非上下文另外清楚地指示，否则如本文所用，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”意图同样包含复数形式。
应进一步理解，当术语“包括(comprises/comprising)”和/或“包含(includes/including)”在本说明书中使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元素、组分和/或其群组的存在，而不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组分和/或其群组的存在或添加。
此外，除非另外清楚地陈述，否则与某一组分有关的数值解释为包含组分解释中的容差范围。
如本文用于表示特定的数值范围，表述“a到b”意味着“≥a且≤b”。
如本文中所使用，“平均粒径(D50)”是本领域中已知的典型粒径度量标准，且指的是在粒子的体积累积分布中对应于50体积％的粒径。
根据本发明的一个实施例的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物包含：液态环氧树脂；固化剂；2重量％到10重量％的粘合剂树脂；以及50重量％或大于50重量％的由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。
现在，将更详细地描述用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物(下文称为“环氧树脂组成物”)的每一种组分。
液态环氧树脂
相比于固态环氧树脂，液态环氧树脂可赋予由其形成的膜更佳的粘合性。
液态环氧树脂可以包含但不限于常用于封装半导体装置的任何液态环氧树脂。具体来说，液态环氧树脂可以包含每分子含有至少两个环氧基的环氧化合物。液态环氧树脂的实例可以包含双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚AD环氧树脂、双酚S环氧树脂、氟环氧树脂、萘环氧树脂、联二苯环氧树脂、缩水甘油基胺环氧树脂、脂环环氧树脂(例如，氢化双酚A环氧树脂)、二环戊二烯环氧树脂、聚醚环氧树脂、硅酮修饰的环氧树脂等。这些液态环氧树脂可以单独使用或以其组合形式使用。根据一个实施例，液态环氧树脂可以包含双酚A环氧树脂和/或氢化双酚A环氧树脂，但不限于此。在此实施例中，由于这些环氧树脂的高氢含量所导致的中子散射效应，环氧树脂组成物可进一步改进中子屏蔽特性。
考虑到环氧树脂组成物的可固化性，环氧树脂可具有100克/当量到500克/当量的环氧当量，但不限于此。在此范围内，环氧树脂组成物的固化程度可提高。
尽管液态环氧树脂的量不受特定限制，但液态环氧树脂可按环氧树脂组成物的总重量计以0.5重量％到25重量％的量存在。在此范围内，可防止组成物的可固化性降低。根据一个实施例，环氧树脂可以3重量％到15重量％的量存在于环氧树脂组成物中，但不限于此。
固化剂
固化剂可包含但不限于通常用于封装半导体装置的任何固化剂。举例来说，固化剂可以包含酸酐固化剂、酚类固化剂、胺固化剂以及咪唑固化剂。酸酐固化剂的实例可以包含邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐(例如，4-甲基六氢邻苯二甲酸酐)、烷基四氢邻苯二甲酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐、丁二酸酐、甲基耐地酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐，以及甲基降莰烷-2,3-二羧酸。酚类固化剂的实例可包含多羟基的苯酚化合物，所述多羟基的苯酚化合物包含苯酚芳烷基型树脂、苯酚酚醛清漆型树脂、多官能苯酚树脂、新酚树脂(Xylok)型苯酚树脂、甲酚酚醛清漆型苯酚树脂、萘酚型苯酚树脂、萜类型苯酚树脂、二环戊二烯苯酚树脂、由双酚A与甲阶酚醛树脂(resole)合成的酚醛清漆型苯酚树脂、三(羟基苯基)甲烷以及二羟基联苯。胺固化剂的实例可以包含三聚氰胺、间苯二胺、二甲基苯胺、二氨基二苯基甲烷，以及二氨基二苯砜。咪唑固化剂的实例可以包含2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓苯偏三酸酯，以及环氧基-咪唑加合物。这些化合物可以单独或以其组合形式使用。根据一个实施例，固化剂优选地包含具有高氢含量的胺固化剂和/或咪唑固化剂，例如三聚氰胺、二氨基二苯基甲烷，以及2-甲基咪唑，但不限于此。
尽管固化剂的量不受特定限制，但固化剂可按环氧树脂组成物的总重量计以0.1重量％到15重量％的量存在。在此范围内，可防止组成物的可固化性降低。根据一个实施例，固化剂可以1重量％到10重量％的量存在于环氧树脂组成物中，但不限于此。
环氧树脂与固化剂之间的混合比可依据例如封装中的机械特性和防潮性可靠性的要求而变化。举例来说，环氧树脂与固化剂的化学当量比可在0.95到3的范围内，但不限于此。在此范围内，环氧树脂组成物可在固化之后展现良好强度。根据一个实施例，环氧树脂与固化剂的化学当量比可介于1到2的范围内。根据另一实施例，环氧树脂与固化剂的化学当量比可介于1到1.75的范围内。
粘合剂树脂
粘合剂树脂用以降低固化系统的脆性，进而提高固化系统的断裂韧性同时减轻固化系统的内应力。
粘合剂树脂可以包含但不限于任何典型的粘合剂树脂。粘合剂树脂可以包含例如经环氧基改性的氨基甲酸酯共聚物、经环氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物、聚酯类聚合物树脂(例如，聚酯多元醇)、分散于环氧树脂中的丙烯酸橡胶、核壳型橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、羧基封端的丁二烯腈(CTBN)橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，以及聚甲基硅氧烷。这些粘合剂树脂可以单独或以其组合形式使用。根据一个实施例，粘合剂树脂可以包含经环氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物，但不限于此。在此实施例中，粘合剂树脂可为固化组成物层提供柔韧性同时提供因其高氢含量所导致的额外中子散射效应。
粘合剂树脂可按环氧树脂组成物的总重量计以2重量％到10重量％(例如，2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10重量％)的量存在。在此范围内，环氧树脂组成物因固化组分的高交联密度可具有良好的膜可成形性(可湿性和调平特性)，同时具有良好的耐热性。另外，在此范围内，钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中的至少一种可以足够量并入组成物中，由此组成物可具有较高的中子屏蔽能力。粘合剂树脂可以例如2重量％到8重量％，作为另一实例，2重量％到6重量％的量存在于环氧树脂组成物中，但不限于此。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种
钆、硼、钐、镉和/或铕的氧化物、氮化物、碳化物和/或氢氧化物(即，氧化钆、氮化钆、碳化钆、氢氧化钆、氧化硼、氮化硼、碳化硼、氢氧化硼、氧化钐、氮化钐、碳化钐、氢氧化钐、氧化镉、氮化镉、碳化镉、氢氧化镉、氧化铕氮化铕、碳化铕和/或氢氧化铕)为具有较高中子俘获截面的化合物。因此，当使用用于封装半导体装置的含有这些化合物的膜封装半导体装置时，通过半导体封装级中子俘获可实现中子屏蔽。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种可按环氧树脂组成物的总重量计以50重量％或大于50重量％的量存在。如果由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种的量小于50重量％，那么组成物不能提供所期望的中子屏蔽程度。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种可以例如50重量％到90重量％(例如，50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％、60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％、65重量％、66重量％、67重量％、68重量％、69重量％、70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％或90重量％)；作为另一实例，60重量％到88重量％；作为又一实例，80重量％到87重量％的量存在于环氧树脂组成物中；但不限于此。在此范围内，环氧树脂组成物可提供较高的中子屏蔽程度，可容易成形为膜，且可保持所述膜的柔韧性，进而防止膜在粘结时断裂。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种可以具有任何适合的粒子形状，例如但不限于，球形粒子形状、片状粒子形状或非晶形粒子形状。
由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种的尺寸不受特定限制且可根据所需特性而变化。举例来说，由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种的平均粒径(D50)可为0.1微米到50微米(例如，0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米或50微米)；作为另一实例，0.5微米到25微米；作为又一实例，1.0微米到12微米；但不限于此。在此范围内，环氧树脂组成物由于在预定粘结温度下的熔融粘度增加可避免粘结之后的粘合强度降低，且可因其较高的填充剂装载速率而提供较高的中子屏蔽程度。另外，环氧树脂组成物可以包含由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少两种化合物的组合，所述至少两种化合物具有不同的粒径(D50)。举例来说，环氧树脂组成物可以包含通过将由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的一种化合物(所述一种化合物的平均粒径(D50)为4微米到15微米)与由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的另一种化合物(所述另一种化合物的平均粒径(D50)为0.1微米到3微米)混合而获得的混合物。在这种情况下，环氧树脂组成物可进一步提高填充剂装载速率。
根据一个实施例，环氧树脂组成物可以包含由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少两种。这些化合物可吸收不同能量范围的中子。因此，当环氧树脂组成物包含由这些化合物中选出的至少两种时，环氧树脂组成物可吸收在扩展的能量范围内的中子，由此展现进一步改善的中子屏蔽特性。
环氧树脂组成物可还包含固化促进剂。
固化促进剂
如本文所使用，“固化促进剂”可指促进环氧树脂与固化剂之间的反应的物质。固化促进剂的实例可包含三级胺、有机金属化合物、有机磷化合物、咪唑化合物以及硼化合物。
三级胺的实例包含苯甲基二甲胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、二乙基氨基乙醇、三(二甲基氨基甲基)苯酚、2-2-(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二氨基甲基)苯酚、三-2-乙基己酸酯等。有机金属化合物的实例包含乙酰基丙酮酸铬、乙酰基丙酮酸锌、乙酰基丙酮酸镍等。有机磷化合物的实例包含三-4-甲氧基膦、溴化四丁基鏻、溴化四苯基鏻、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、三苯基膦三苯基硼烷、三苯基膦-1,4-苯醌加合物等。咪唑化合物的实例包含2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-氨基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十七基咪唑等。硼化合物的实例包含四苯基鏻-四苯基硼酸盐、三苯基膦四苯基硼酸盐、四苯基硼盐、三氟硼烷-正己胺、三氟硼烷单乙胺、四氟硼烷三乙胺、四氟硼烷胺等。除这些化合物以外，固化促进剂可以包含例如1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)、苯酚酚醛清漆树脂盐等，但不限于此。
另外，固化促进剂可以通过使固化促进剂与环氧树脂或固化剂预反应制备的加合物形式使用。
尽管固化促进剂的量不受特定限制，但固化促进剂可按环氧树脂组成物的总重量计以0.01重量％到2重量％的量存在。在此范围内，固化促进剂可促进组成物的固化，同时增加组成物的固化程度。根据一个实施例，固化促进剂可以0.02重量％到1.5重量％的量存在于环氧树脂组成物中，但不限于此。
环氧树脂组成物可还包含由偶合剂以及脱模剂中选出的至少一种。
偶合剂
偶合剂用以通过与环氧树脂和无机填充剂反应来提高环氧树脂与无机填充剂之间的界面强度，且可包含例如硅烷偶合剂。硅烷偶合剂可包含但不限于可通过与环氧树脂和无机填充剂反应而提高环氧树脂与无机填充剂之间的界面强度的任何硅烷偶合剂。硅烷偶合剂的实例可包含环氧硅烷、氨基硅烷、脲基硅烷、巯基硅烷以及烷基硅烷。这些偶合剂可单独使用或以其组合形式使用。
尽管偶合剂的量不受特定限制，但偶合剂按环氧树脂组成物的总重量计可以0.01重量％到5重量％的量存在。在此范围内，组成物的固化产物可具有增强的强度。根据一个实施例，偶合剂可以0.05重量％到3重量％的量存在于环氧树脂组成物中，但不限于此。
脱模剂
脱模剂可包含由石蜡、酯蜡、高级脂肪酸、高级脂肪酸的金属盐、天然脂肪酸以及天然脂肪酸的金属盐中选出的至少一种。
尽管脱模剂的量不受特定限制，但脱模剂可以例如0.01重量％到1重量％的量存在于环氧树脂组成物中。
另外，环氧树脂组成物可视需要在不改变本发明的效果的情况下还包含：抗氧化剂，例如四[亚甲基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]甲烷；以及阻燃剂，例如氢氧化铝。
环氧树脂组成物可制造成用于封装半导体装置的膜。用于封装半导体装置的膜可以通过以下工艺来制造：将环氧树脂组成物溶解于有机溶剂中且接着以清漆形式涂覆到基底膜，接着加热、老化且干燥以自清漆去除挥发性组分，进而形成组成物层。在获得清漆的过程中，有机溶剂可用以促进获得若干组分的掺合物。有机溶剂可以包含例如酮，例如丙酮、甲基乙基酮以及环己酮；乙酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纤剂以及丙二醇单甲基醚乙酸酯；以及含有芳族烃的溶剂，例如甲苯和二甲苯。这些有机溶剂可以单独或以其组合形式使用。基底膜可以包含例如聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮聚醚醚酮、聚乙酰基纤维素、聚醚酰胺聚萘二甲酸亚乙酯、聚丙烯，以及聚碳酸酯，但不限于此。根据一个实施例，可剥离的离型膜(release film)可用作基底膜。可剥离的离型膜的实例可以包含聚烯烃，例如聚乙烯、聚氯乙烯以及聚丙烯；聚酯，例如聚对苯二甲酸亚乙酯；以及离型纸；但不限于此。清漆可以通过本领域中已知的任何适合的涂布方法来涂覆于基底膜，例如辊式涂布、凹版涂布、微凹版涂布、刮棒涂布以及刮刀涂布。
根据本发明的另一方面，提供一种用于封装半导体装置的膜，其中将呈半固化状态的环氧树脂组成物涂布于基底膜(例如，经脱模处理的基底膜)或离型膜上。
在半导体装置不切割成独立芯片的情况下进行封装的半导体装置封装工艺(例如，面板层级封装(PLP)工艺)中使用呈膜形式的环氧树脂组成物是有利的，原因在于可通过将膜层压于半导体装置上，接着完全固化来实现半导体装置的封装，由此半导体装置可以更简单的方式封装于更宽的面积上。经脱模处理的基底膜或离型膜可以在层压工艺之后、在固化处理期间或在固化处理之后立即去除。
基底膜或离型膜的厚度可以考虑半导体装置封装条件等而变化。举例来说，基底膜或离型膜的厚度可为10微米到90微米，例如25微米到75微米，但不限于此。
用于封装半导体装置的膜可以但不限于通过本领域中已知的任何合适方法来制造。举例来说，用于封装半导体装置的膜可以通过将含有环氧树脂组成物的涂布溶液涂布于基底膜(例如，经脱模处理的基底膜)或离型膜上，接着干燥且半固化来制造。本文中，干燥和半固化条件不受特定限制。举例来说，干燥可以在70℃到90℃的温度下进行1分钟到15分钟，且半固化可以在100℃到150℃的温度下进行1分钟到10分钟。涂布溶液可以通过将环氧树脂组成物溶解或分散于适合的溶剂，例如丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、2-丁酮、甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、甲基赛路苏(methyl cellosolve；MCS)、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及丙二醇甲基醚(PGME)中来制备。涂布环氧树脂组成物可以通过本领域中已知的任何适合的涂布方法，例如网板印刷、刮刀涂布、辊式涂布、喷雾涂布、凹版涂布、帘幕式涂布、逗号涂布(comma coating)以及唇涂布(lip coating)来执行。
根据本发明的另一方面，提供一种使用如上文所阐述的用于封装半导体元件的膜封装的半导体装置。封装半导体装置可以通过压缩模制、层压或其组合来执行，但不限于此。
接下来，将参考一些实例更详细描述本发明。然而，应注意，提供这些实例仅为了说明，且不应以任何方式理解为限制本发明。
实例
实例和比较例中所使用的组分的细节如下：
(A)液态环氧树脂
(a1)KDS-8128(韩国国都化学(Kukdo Chemical,Korea))
(a2)EP-4080E(日本艾迪科株式会社(Adeka Corp.,Japan))
(a3)RE 304S(日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.,Japan))
(B)固态环氧树脂
(b1)NC-3000(日本化药株式会社)
(b2)XD-1000H(日本化药株式会社)
(C)固化剂
(c1)HF-3M(日本明和产业株式会社(Meiwa Corp.,Japan))
(c2)三聚氰胺(美国西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich Corp.,U.S.))
(c3)4,4'-二氨基二苯基甲烷(美国西格玛奥德里奇公司)
(D)粘合剂树脂：经环氧基改性的丙烯酸共聚物(KG-8070，日本内加米化学(Negami Chemical,Japan))
(E)球形氧化钆(D50：2.9微米，筛分大小：10微米)
(F)球形碳化硼(D50：4.6微米，筛分大小：20微米)
(G)球形氧化硅(D50：0.58微米，筛分大小：5微米)
(H)固化促进剂：
(h1)TPP-k(日本北兴化学(Hokko Chemical,Japan))
(h2)2-甲基咪唑(美国西格玛奥德里奇公司)
(h3)4-吡咯烷吡啶(美国西格玛奥德里奇公司)
(I)偶合剂：A-187(美国迈图高新材料公司(Momentive Performance MaterialsInc.,U.S.))
实例1到实例18以及比较例1到比较例4
将通过混合表1或表2中列出的组分制备的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物与有机溶剂(甲基乙基酮和丙二醇甲基醚以2:1的体积比率的混合物)混合，进而制备清漆(固体含量：70％)，转而将所述清漆涂布于离型膜(RPK-201，厚度：38微米，东丽尖端素材株式会社(Toray Advanced Materials Inc.))上达到120微米的厚度，接着在对流烘箱中在80℃下干燥7分钟且在125℃下干燥3分钟，进而制造用于封装半导体装置的呈半固化状态的膜(B级)，所述膜的残余溶剂含量为0.5重量％或小于0.5重量％。
表1
(单位：重量％)
Figure BDA0003063741160000121
表2
(单位：重量％)
Figure BDA0003063741160000122
关于表3和表4中所示的物理特性，评估实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的膜中的每一种。
(1)膜可成形性(可湿性)：在涂布和半固化操作之后立即用裸眼判断是否存在呈针孔、凹坑以及浮泡形式的缺陷。
(2)中子屏蔽率(单位：％)：在制备实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各膜的三个样本之后，将两个样本一个叠一个地放置，其各别树脂层彼此抵接且接着使用实验层压机将彼此附接在一起，接着去除其离型膜。随后，将另一样本置于所得膜堆叠上，其树脂层与膜堆叠抵接且接着使用实验层压机附接到膜堆叠，接着去除其离型膜，进而获得整体厚度为360微米的膜堆叠。随后，将膜堆叠在180℃下固化90分钟，进而获得最终固化的产物样品。在以下条件下，通过测量和分析中子反应产生的放射性同位素的辐射剂量的中子放射性活化分析来测定获得样品的中子屏蔽率：
*中子源：5MW研究堆
*入射中子的能级：0兆电子伏到10兆电子伏(具有1电子伏能级的中子:具有10兆电子伏或大于10兆电子伏能级的中子＝4:1)
*中子通量(中子/平方厘米秒)：7.8×108
(3)粘合性
①最低熔融粘度(单位：帕·秒)：在10℃/分钟的加热速率、5％的应力、1弧度的频率以及30℃到200℃的温度范围的条件下使用平行板和一次性铝板(直径：8毫米)(ARESG2，TA仪器(TA Instruments))测量实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各半固化膜的熔融粘度。记录在30℃到200℃的温度范围内的最低熔融粘度。
②剥离强度(单位：克力/厘米(gf/cm))：将实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各半固化膜置于Cu覆盖的层压物上，其树脂层抵接层压物且接着在110℃和1米/分钟的条件下使用实验层压机附接至层压物，接着去除其离型膜。随后，将所得物在180℃下固化90分钟，进而获得固化的产物样品。在90°的剥离角度下使用通用测试机(UTM)测量关于固化产物样品的剥离强度。
(4)热可靠性
①热解重量分析(TGA，单位：％)：实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各半固化膜在110℃下经历初次固化30分钟，接着去除其离型膜。随后，在180℃下进行二次固化60分钟，进而获得固化的产物样品。将获得固化产物样品在氮气气氛下以10开/分钟的加热速率自25℃加热到800℃，且将300℃下发生的重量损失(％)视为数据。
②焊料浸没(测量最大耐热性温度)：将实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各半固化膜置于Cu覆盖的层压物上，其树脂层抵接层压物且接着使用实验层压机在110℃和1米/分钟的条件下附接至层压物，接着去除其离型膜。随后，将所得物在180℃下固化90分钟，进而获得固化的产物样品。随后，将固化产物样品浸没于焊料锅(起始温度：220℃)中，又以10℃/分钟的加热速率加热，接着测量样品中不形成空隙或不与Cu覆盖的层压物分层的情况下可经受的最高温度。测量的最高温度定义为“最大耐热性温度”。
(5)介电击穿电压(单位：千伏/毫米)：实例和比较例中制造的用于封装半导体装置的各半固化膜在110℃下经历初次固化30分钟，接着去除其离型膜。随后，在180℃下进行二次固化60分钟，进而获得固化的产物样品。通过在室温下根据ASTM D149向获得的固化产物样品施加AC电压来测量介电击穿电压。
表3
Figure BDA0003063741160000141
表4
Figure BDA0003063741160000142
自表3和表4中可见，使用根据本发明的组成物制造的用于封装半导体装置的实例1到实例18的膜具有350克力/厘米或大于350克力/厘米的剥离强度和250℃或高于250℃的最大耐热性温度，且因此展现良好的粘合性和耐热性同时具有较高的中子屏蔽能力。相反地，使用不含由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种的组成物制造的比较例1的膜具有较差的中子屏蔽能力。另外，使用其中粘合剂树脂的量小于根据本发明的范围的组成物制造的比较例2的膜具有因组成物的较差可湿性所导致的缺陷，且不适合用作用于封装半导体装置的膜。此外，使用其中粘合剂树脂的量超出根据本发明的范围的组成物制造的比较例3的膜，和使用固态环氧树脂而非液态环氧树脂制造的比较例4的膜具有较差的粘合性。
尽管已参考一些实施例描述本发明，但应理解，本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、更改以及等效实施例。因此，应理解，提供这些实施例仅用于说明，且不应以任何方式解释为限制本发明。所附权利要求和其等效物意图涵盖将处于本公开的范围及精神内的这些修改以及类似者。

Claims (9)

1.一种用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，包括：
液态环氧树脂；
固化剂；
2重量％到10重量％的粘合剂树脂；以及
50重量％或大于50重量％的由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，其中所述液态环氧树脂包括双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂或其组合。
3.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，其中所述粘合剂树脂包括经环氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物。
4.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，其中所述由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种具有0.1微米到50微米的平均粒径，所述平均粒径为D50。
5.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，其中按所述环氧树脂组成物的总重量计，所述由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种以50重量％到90重量％的量存在。
6.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，包括所述由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少两种。
7.根据权利要求1所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物，包括：
0.5重量％到25重量％的所述液态环氧树脂；
0.1重量％到15重量％的所述固化剂；
2重量％到10重量％的所述粘合剂树脂；以及
50重量％到90重量％的所述由钆、硼、钐、镉以及铕的氧化物、氮化物、碳化物以及氢氧化物中选出的至少一种。
8.一种用于封装半导体装置的膜，包括：
基底膜或离型膜；以及
涂布于所述基底膜或所述离型膜上的环氧树脂组成物，所述环氧树脂组成物呈半固化状态，其中所述环氧树脂组成物包括如权利要求1到7中任一项所述的用于半导体装置封装膜的环氧树脂组成物。
9.一种半导体装置，使用如权利要求8所述的用于封装半导体装置的膜加以封装。
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