CN1274378A - 半导体封装用环氧树脂组合物及使用了该组合物的半导体器件 - Google Patents

半导体封装用环氧树脂组合物及使用了该组合物的半导体器件 Download PDF

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Abstract

一种含有环氧树脂、苯酚树脂、硬化促进剂和无机填充剂的半导体封装用环氧树脂组合物。该组合物具备下列特性(X)～(Z):(X)用流动试验仪粘度表示的175℃粘度为50～500泊;(Y)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(1/s)的粘度的温度分布中,最小熔融粘度为1×105泊以下;(Z)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(1/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)为2.0以上。该半导体封装用环氧树脂组合物不因封装期间树脂流动而发生半导体元件位置的漂移,也不发生因金线变形引起的芯片倾斜,而且可以用来提供显示出高可靠性的半导体器件。

Description

半导体封装用环氧树脂组合物及 使用了该组合物的半导体器件
技术领域
本发明涉及能改善转移成形等树脂封装成形时缺陷(芯片倾斜)的发生而且能给予高可靠性的半导体封装用环氧树脂组合物，以及使用该组合物得到的半导体器件。
背景技术
先有技术上，晶体管、IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等半导体元件，从外部环境防护和使半导体元件操作变得简易的观点出发，一直采用以双列式封装(DIP)等为代表的塑料封装等方法封装，制成半导体器件。
此外，以往用于塑料封装的封装材料，使用的是环氧树脂组合物。
然而，采用先有技术上使用的封装材料，用转移成形等方法对半导体元件进行树脂封装而得到的半导体器件，由于成形中树脂流动引起成形模具中半导体元件的变动，可能使模具中本来设定的半导体元件正确位置发生微妙变动，或者可能使通过丝焊布置的金线变形，因而存在所得到的半导体器件的可靠性差这样的缺点。
鉴于这样的情况，本发明的目的是提供一种不发生因树脂封装时的树脂流动而引起的半导体元件位置变动或金线变形等的芯片倾斜(chiptilting)、而且能得到可靠性高的半导体器件的半导体封装用环氧树脂组合物，以及用该组合物得到的半导体器件。
发明公开
为达到上述目的，本发明的第一要旨在于一种含有环氧树脂、苯酚树脂、硬化促进剂和无机填充剂的半导体封装用环氧树脂组合物，该树脂组合物具备下列特性(X)～(Z)：
(X)用流动试验仪粘度表示的175℃粘度为50～500泊；
(Y)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的粘度的温度分布中，最小熔融粘度为1×105泊以下；
(Z)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)为2.0以上。
进而，第二要旨在于用上述半导体封装用环氧树脂组合物封装半导体元件而成的半导体器件。
即，本发明者等人，为了防止用转移成形等方法进行树脂封装时产生的半导体元件的位置变动或金线变形等芯片倾斜的发生而得到可靠性高的半导体器件，以构成封装材料的环氧树脂组合物的粘度特性为中心反复研究。其结果发现，如果将175℃的流动试验仪粘度〔特性(X)〕、用动态粘弹性测定仪测得的最小熔融粘度〔特性(Y)〕、和90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)〔特性(Z)〕设定在各自特定的范围内，就不会发生上述问题，而能得到具有高可靠性的半导体器件，从而完成了本发明。
此外，通过把上述半导体封装用环氧树脂组合物构成成分无机填充剂的含量设定在特定范围内，就能抑制封装体的吸水量，从而仍能保持实装时的高可靠性。
进而，作为上述半导体封装用环氧树脂组合物构成成分的硬化促进剂，使用具有以合成树脂组成的壳部被覆硬化促进剂组成的芯部而形成的芯/壳构造的含有硬化促进剂微胶囊，可以使环氧树脂组合物的构成成分混炼时的热熔融混炼时间比先有技术进行得更长，而且可以使其熔融混炼温度设定得更高，因而容易得到具备上述特性(X)～(Z)这样的粘度特性的环氧树脂组合物。
附图简单说明
图1是一幅模式图，显示本发明特性(Y)和(Z)的测定方法。
图2是一幅正视图，显示用于测定金线变形量的QFP 160pin。
图3是一幅说明图，显示金线变形量的测定方法。
图4是一幅正视图，显示用半导体封装用环氧树脂组合物成形的QFP 160pin。
图5是一幅说明图，显示模垫漂移(diepad shift)的测定方法，(a)是显示模垫漂移发生状态的剖视图，(b)是显示正常状态的剖视图。
发明最佳实施形态
本发明的半导体封装用环氧树脂组合物可以用环氧树脂(A成分)、苯酚树脂(B成分)、硬化促进剂(C成分)、和无机填充剂(D成分)得到，通常呈粉末状或将其压片而成的片状。
所述环氧树脂(A成分)没有特别限制，可以用先有技术上已知的各种环氧树脂。例如，可以列举邻甲酚线性酚醛清漆型环氧树脂、苯酚线性酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、萘型环氧树脂等。这些环氧树脂既可以单独使用也可以2种以上并用。其中，较好使用以下通式(1)所示联苯型环氧树脂。特别好的是R1～R4均为甲基的联苯型环氧树脂：
Figure A9980126500051
〔式(1)中，R1～R4是H或碳数1～5的烷基，彼此可以相同也可以不同〕。
与所述环氧树脂(A成分)一起使用的苯酚树脂(B成分)是作为环氧树脂的硬化剂起作用的，没有特别限定，可以使用先有技术上已知的各种苯酚树脂，称之为有酚式羟基的树脂。例如，可以列举甲酚线性酚醛清漆树脂等线性酚醛清漆型树脂、苯酚芳烷基树脂等亚二甲苯基改性苯酚树脂、萜烯改性苯酚树脂、二聚环戊二烯改性苯酚树脂等。这些苯酚树脂既可以单独使用也可以2种以上并用。其中，在用上述通式(1)所示联苯型环氧树脂作为所述环氧树脂的情况下，较好用以下通式(2)所示苯酚芳烷基树脂作为苯酚树脂：
Figure A9980126500052
〔式(2)中，n是正整数〕。
上述环氧树脂(A成分)与苯酚树脂(B成分)的配合比例，较好配合得使上述环氧树脂中的环氧基每1当量有苯酚树脂中的羟基0.8～1.2当量，更好的是0.9～1.1当量。A成分与B成分的合计配合量，相对于环氧树脂组合物总量而言，较好为8～20％(重量)，特别好的是8～13％(重量)。
作为与上述A成分和B成分一起使用的硬化促进剂(C成分)，可以列举胺类、咪唑类、有机磷化合物例如膦化合物、季鏻化合物等。
进而，作为上述硬化促进剂，可以使用如下的微胶囊型促进剂。即，上述微胶囊型硬化促进剂，是有硬化促进剂组成的芯部而用合成树脂组成的壳部被覆的芯/壳构造的。使用这种微胶囊型硬化促进剂，就能容易地得到本发明特征即具备上述特性(X)～(Z)的半导体器件用环氧树脂组合物而言，是较好的。
作为以上述芯部形式内包的硬化促进剂，没有特别限定，可以使用先有技术上已知者。然而，在这种情况下，从调制微胶囊时的可操作性或可以得到的微胶囊的特性来看，较好是在室温为液态者。要说明的是，所谓在室温(例如15～40℃，下同)为液态，除硬化促进剂本身的性状在室温下呈液态的情况外，也包含即使在室温下为固体但能溶解或分散在任意有机溶剂等中而呈液态者。
而且，作为上述硬化促进剂，可以像以上所述那样列举诸如胺类、咪唑类、磷类、硼类、磷-硼类等硬化促进剂。具体地说，可以列举乙基胍、三甲基胍、苯基胍、二苯基胍等烷基取代胍类，3-(3，4-二氯苯基)-1，1-二甲基脲、3-苯基-1，1-二甲基脲、3-(4-氯苯基)-1，1-二甲基脲等3-有取代苯基-1，1-二甲基脲类，2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2-十一烷基咪唑啉、2-十七烷基咪唑啉等咪唑啉类，2-氨基吡啶等一氨基吡啶类，N，N-二甲基-N-(2-羟基-3-烯丙氧基丙基)胺-N′-乳酰亚胺等胺-酰亚胺类，乙基膦、丙基膦、丁基膦、苯基膦、三甲膦、三乙膦、三丁膦、三辛膦、三苯膦、三环己基膦、三苯膦/三苯基硼烷配合物、四苯硼酸四苯鏻等有机磷类化合物，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷等二氮杂双环十一碳烯类化合物等。其中，从含硬化促进剂微胶囊的制作容易性、操作容易性这样的观点来看，较好采用上述三苯膦等有机膦类化合物或咪唑类化合物。这些可以单独使用也可以2种以上并用。
此外，作为微胶囊的壳部(壁膜)内可以内包的有机溶剂，只要在室温下是液态就没有特别限定，但有至少必要选择那些不溶解壳部(壁膜)者。具体地说，除乙酸乙酯、甲基·乙基酮、丙酮、二氯甲烷、二甲苯、甲苯、四氢呋喃等有机溶剂外，还可以使用苯基·二甲苯基乙烷、二烷基萘等油类。
作为形成上述壳部(壁膜)的热塑性树脂，可以列举诸如聚脲、聚氨基甲酸酯、氨基树脂，丙烯酸树脂等。其中，在考虑到贮藏时的安全性以及硬化物成形时壳部的易破坏性等的情况下，较好的是聚脲。
作为所述聚脲，特别好的是以如下通式(3)所示重复单元为主要构成成分的聚合物：
Figure A9980126500071
〔上述式(3)中，R是2价有机基团，R5、R6均为氢原子或1价有机基团，可以彼此相同或不同〕。
如上所述，式(3)中，R5、R6是氢原子或1价有机基团，R是2价有机基团。
以上述式(3)所示重复单元为主要构成成分的聚合物，可以通过诸如多元异氰酸酯类与多元胺类的加成聚合反应来得到。或者，可以通过多元异氰酸酯类与水的反应来得到。
作为上述多元异氰酸酯类，只要是分子内有2个以上异氰酸酯基的化合物就可以，具体地说，可以列举间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、萘-1，4-二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、3，3′-二甲氧基-4，4′-联苯二异氰酸酯、3，3′-二甲基二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、二甲苯-1，4-二异氰酸酯、4，4′-二苯基丙烷二异氰酸酯、1，3-丙二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、丙烷-1，2-二异氰酸酯、丁烷-1，2-二异氰酸酯、环己烷-1，2-二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯等二异氰酸酯类，对苯二异硫氰酸酯、二甲苯-1，4-二异硫氰酸酯、偏亚乙基二异硫氰酸酯等二异硫氰酸酯类，4，4′-二甲基二苯甲烷-2，2′，5，5′-四异氰酸酯等四异氰酸酯类，1，6-己二异氰酸酯与己三醇的加成物，2，4-甲苯二异氰酸酯与混合儿茶酚的加成物、甲苯二异氰酸酯与己三醇的加成物、甲苯二异氰酸酯与三(羟甲基)丙烷的加成物、二甲苯二异氰酸酯与三(羟甲基)丙烷的加成物、1，6-己二异氰酸酯与三(羟甲基)丙烷的加成物、三苯基二亚甲基三异氰酸酯、四苯基三亚甲基四异氰酸酯、五苯基四亚甲基五异氰酸酯、赖氨酸异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族多元异氰酸酯的三聚物这样的异氰酸酯预聚物。这些可以单独使用，也可以2种以上并用。
上述多元异氰酸酯类中，从微胶囊制备时的成膜性或机械强度的观点来看，较好使用甲苯二异氰酸酯与三(羟甲基)丙烷的加成物、二甲苯二异氰酸酯与三(羟甲基)丙烷的加成物、三苯基二亚甲基三异氰酸酯等多亚甲基多苯基异氰酸酯类所代表的异氰酸酯预聚物。
另一方面，作为与上述多异氰酸酯类反应的多元胺类，只要是分子内有2个以上氨基的化合物即可，具体地说，可以列举二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1，6-己二胺、1，8-辛二胺、1，12-十二碳烷二胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、邻二甲苯二胺、间二甲苯二胺、对二甲苯二胺、盖烷二胺、二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、异佛尔酮二胺、1，3-二氨基环己烷、螺缩醛类二胺等。这些可以单独使用，也可以2种以上并用。
此外，上述多元异氰酸酯与水反应时，首先通过多元异氰酸酯类的水解生成胺，这种胺与未反应的异氰酸酯基反应(所谓本体加成聚合反应)，可以生成以上述通式(3)所示重复单元为主要构成成分的聚合物。
上述含有硬化促进剂的微胶囊，只要能微胶囊化就没有特别限定，可以用先有技术上已知的各种方法制备。尤其用界面聚合法形成壳部(壁膜)进行微胶囊化，从壳部(壁膜)的均质化或壁膜厚度调整这样的观点来看，是较好的。
上述界面聚合法的含硬化促进剂微胶囊，例如，是以如下方式得到的。即，以液态硬化促进剂为芯成分，可在其中溶解多元异氰酸酯。这样得到的溶液是油状的，使其作为油相而呈油滴状分散在水相中，制作成O/W型(油相/水相型)乳液。此时分散的各油滴的平均粒径达到0.05～50μm、较好0.05～10μm左右，从聚合中乳液的稳定性观点来看，是较好的。
另一方面，在固体状硬化促进剂溶于有机溶剂中而制成芯部成分的情况下，可制成S/O/W(固相/油相/水相)型乳液。此外，这种乳液类型是硬化促进剂为亲油性的情况，在硬化促进剂有亲水性的情况下难以形成上述乳液类型，此时可通过进行溶解度调整而配制成O/O(油相/油相)型乳液或S/O/O(固相/油相/油相)型乳液，再进行界面聚合。
随后，向上述乳液的水相中添加多元胺或多元醇，使之与油相中的多元异氰酸酯之间发生界面聚合而进行加成聚合反应，较好以聚脲类聚合物为壳部(壁膜)，得到含有硬化促进剂的微胶囊。
这样得到的含硬化促进剂微胶囊变成芯/壳构造形态，是在壳部内包含硬化促进剂作为芯部而形成的。而且，这种含有硬化促进剂的微胶囊可以通过先有技术上已知的手段，例如离心分离后干燥或喷雾干燥等手段，进行分离。此外，还可以(例如)溶解、混合于上述环氧树脂或硬化剂中。此时，如有必要，还可以并用减压干燥等手段，除去微胶囊中的有机溶剂。
这种含硬化促进剂微胶囊的平均粒径，如后所述，考虑到微胶囊本身的稳定性、环氧树脂组合物制造时所加的剪切力、均匀分散性等，较好设定在0.05～10μm的范围内，更好在0.1～4μm的范围内。进而，上述含硬化促进剂微胶囊的最大粒径较好设定在20μm以下。即，通过把含硬化促进剂微胶囊的平均粒径设定在上述范围内，可以抑制环氧树脂组合物制造时剪切力引起的微胶囊破坏。而且，通过与上述平均粒径一起把最大粒径设定在20μm以下，就可以均匀分散到环氧树脂中。要说明的是，本发明中，这种含硬化促进剂微胶囊的形状较好是球状，但也可以是椭圆状。然而，在这种微胶囊的形状不是真球状而是椭圆状或偏平状因而不能一律地确定粒径的情况下，以其最长径和最短径的简单平均值为平均粒径。
在这种含硬化促进剂微胶囊中，内包的硬化促进剂数量较好设定在这种含硬化促进剂微胶囊总量的5～70％(重量)、尤其好的是10～50％(重量)。即，硬化促进剂的内包量不足5％(重量)时，硬化反应时间过长，反应性差；反之，若硬化促进剂的内包量超过70％(重量)，则壳部(壁膜)的厚度过薄，因而有内包硬化促进剂(芯成分)的隔离性或机械强度变差之虞。
此外，上述含硬化促进剂微胶囊壳部(壁膜)厚度与粒径的比率较好设定在3～25％、特别好的是设定在5～25％。即，上述比率不足3％时，对环氧树脂组合物制造时所加的剪切，不能达到充分的机械强度，而若超过25％，则可以看到内包硬化促进剂的释放有变得不充分的倾向。
然后，作为可以与上述A～C成分一起使用的无机填充剂(D成分)，没有特别限定，可以使用先有技术上已知的那些，例如，可以使用熔凝硅石粉末或结晶性硅石粉末等硅石粉末、氧化铝粉末等。这些无机填充剂可以使用破碎状、球状、或经磨碎处理的等任何一种。而且，这些可以单独使用，也可以2种以上混合使用。此外，作为上述无机填充剂总体而言，平均粒径为6～40μm范围内者，从流动性变得良好这样的观点来看是较好的。进而，上述无机填充剂中，具体地说，从良好流动性这样的观点来看，特别好的是使用磨碎处理过的结晶性硅石、球状熔凝硅石粉末。
上述无机填充剂(D成分)的配合量，较好设定得使之在环氧树脂组合物中占80～92％(重量)，特别好的是占87～92％(重量)。即，无机填充剂(D成分)的配合量不足80％时，成形后包装体的吸水量增加，有实装时可靠性下降的倾向，而若超过92％(重量)，则有流动性差的倾向。
进而，本发明的半导体封装用环氧树脂组合物中，除上述A～D成分以外，必要时还可以适当配合其它添加剂。其它添加剂的配合量，相对于组合物总体而言，一般分别为0.01～2％(重量)。
作为上述的其它添加剂，可以列举诸如脱模剂、阻燃剂、着色剂、硅烷偶合剂、低应力化剂等。
作为上述脱模剂，可以使用先有技术上已知的硬脂酸、棕榈酸等长链羧酸，硬脂酸锌、硬脂酸钙等长链羧酸金属盐，聚乙烯系蜡、加洛巴蜡(巴西棕榈蜡)、褐煤蜡等蜡类。
而作为上述阻燃剂，可以列举溴代环氧树脂等，进而，还可以使用三氧化锑、五氧化锑等作为阻燃助剂。
进而，作为上述着色剂，可以列举碳黑等。
而且，作为上述低应力化剂，可以列举丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物等丁二烯系橡胶或聚硅氧烷化合物。进而，为了达到提高耐湿可靠性试验中的可靠性之目的，也可以配合水滑石类、氢氧化铋等离子阱剂。
本发明的半导体封装用环氧树脂组合物，例如，可以制作如下。即，首先适当配合上述A～D成分以及上述其它添加剂，这种混合物在混合辊等混炼机中在加热状态下熔融混合，将其冷却至室温后用众所周知的手段粉碎，必要时造粒，通过这样一系列步骤就可以制造。
要说明的是，作为上述硬化促进剂，当使用前述含硬化促进剂微胶囊时，首先按照所述制法制作含硬化促进剂微胶囊。然后，配合其余配合成分，此混合物在混合辊等混炼机中在加热状态下熔融混合，将其冷却到室温后用众所周知的手段粉碎，必要时造粒，即可以通过这样一系列步骤来制造。进而，在使用上述含硬化促进剂微胶囊的同时，作为无机填充剂，较好的是平均粒径不同的硅石粉末2种以上并用。例如，从流动性这样的观点来看，较好并用平均粒径大的球状熔凝硅石粉末和平均粒径比这小的破碎熔凝硅石粉末。
在使用了上述含硬化促进剂微胶囊的本发明半导体封装用环氧树脂组合物的制造步骤中，作为用混炼机等熔融混合时的温度条件，在不破坏微胶囊的范围内，要高于通常的封装剂制造时的温度，此外，其混炼时间一般也是较好的。即，通过使用上述含硬化促进剂微胶囊，使设定高于使用通常硬化促进剂的情况等的温度条件成为可能，而且也使长时间混炼成为可能。因此，也使改善混炼中有机成分与无机成分的润湿性成分可能。如果上述无机成分界面的润湿性提高了，则前述用动态粘弹性测定仪测定的剪切速度5(l/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)增大，从而能得到成形性优异的材料。具体地公开于如下实施例中。
本发明的半导体封装用环氧树脂组合物必须具备下列特性(X)～(Z)：
(X)用流动试验仪粘度表示的175℃粘度为50～500泊；
(Y)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的粘度的温度分布中，最小熔融粘度为1×105泊以下；
(Z)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)为2.0以上。
上述特性(X)中，在175℃的温度条件下用流动试验仪粘度计(岛津制作所公司制高下式流动试验仪)测定的粘度必须在50～500泊的范围内，特别好的是50～300泊。即，粘度不足50泊时，成形时粒度过低，会卷入空气而发生空洞问题；若超过500泊，则粘度过高，会发生如前所述的金线变形或填充不良。
特性(X)测定如下。
即，上述环氧树脂组合物的粉末(过6目筛粉末)2g在20℃用100kgf/cm2的压力成形，得到直径9.8mm的圆柱状样品。然后，此样品用流动试验仪粘度计(例如岛津制作所公司制高下式流动试验仪CFT-100型)测定175％的粘度。测定时的其它条件：所使用模具的喷嘴直径为1.0mm、长度为10.0mm，对上述样品的负荷是10kg。
而在上述特性(Y)中，用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的粘度的温度分布中，最小熔融粘度必须在1×105泊以下。特别好的是，最小熔融粘度在5×104泊以下。即，上述最小熔融粘度若超过1×105泊，则成形时在模腔内部流动时的粘度太高。因此，最小熔融粘度大这样的情况意味着成形中金线变形或倾斜的特性恶化。
进而，在上述特性(Z)中，用动态粘弹性测定、剪切速度5(l/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)必须在2.0以上，特别好的是Z1/Z2在2.5以上。即，Z1/Z2不足2.0时，粘度随温度上升而下降的效果小，而且最小熔融粘度变高。由此可见，Z1/Z2值偏小反而意味着成形时金线变形或倾斜恶化。
要注意的是，上述特性(Y)和(Z)的测定进行如下。即，首先准备好作为封装材料的粒料(直径25mm，重量2g)。该粒料是环氧树脂组合物的粉末(过6目筛粉末)2g在20℃用100kgf/cm2压力成形，得到直径25mm的圆板状样品。然后，在剪切速度5(l/s)的条件下，用动态粘弹性测定仪(Rheometrics公司制)，像图1中所示那样把上述粒料3夹持在上板1与下板2之间，施加应变量2％，使温度上升(16℃/分钟)，从其扭矩求出粘度。
用这样的半导体封装用环氧树脂组合物进行的半导体元件封装，没有特别限定，可以用通常的转移成形等已知的模塑方法进行。
以下结合比较例，对实施例进行说明。
在实施例之前，先制备下列化合物。
〔环氧树脂〕
以下式(4)所示联苯型环氧树脂(环氧当量200)
〔苯酚树脂〕
上述通式(2)所示苯酚芳烷基树脂(式中，n＝0～21，羟基当量175)
〔无机填充剂D1〕
球状熔凝硅石粉末(平均粒径30μm)
〔无机填充剂D2〕
球状熔凝硅石粉末(平均粒径15μm)
〔无机填充剂D3〕
破碎熔凝硅石粉末(平均粒径15μm)
〔无机填充剂D4〕
破碎熔凝硅石粉末(平均粒径6μm)
〔脱模剂〕
聚乙烯系蜡
〔含硬化促进剂微胶囊〕
二甲苯二异氰酸酯3摩尔与三(羟甲基)丙烷1摩尔的加成物11重量份，和甲苯二异氰酸酯3摩尔与三(羟甲基)丙烷1摩尔的加成物4.6重量份，均匀溶解在作为硬化促进剂的三苯膦7重量份与乙酸乙酯3.9重量份的混合液中，调制油相。
然后，另外调制由蒸馏水100重量份与聚乙烯醇5重量份组成的水相，向其中添加上述调制的油相，用均相混合机乳化成乳液状态，将其加入配备了回流环、搅拌机、滴液漏斗的聚合反应器中。
另一方面，调制含三亚乙基四胺3重量份的水溶液10重量份，将其放入上述聚合反应器上配备的滴液漏斗中，滴加到反应器中的乳液中，在70℃进行3小时界面聚合，得到微胶囊型硬化促进剂的水基悬乳液。然后，用离心分离法除去水相中的聚乙烯醇等，随后加蒸馏水100重量份进行再分散，得到悬浮液。这样得到的含硬化促进剂微胶囊反复用离心分离法分离，水洗后干燥，分离成有自由流动性的粉末状微粒。所得到的微粒的平均粒径是2μm。
实施例1～5、比较例1～4
以下表1～表2中所示成分按同表中所示比例配合，用混炼机混炼、冷却后粉碎，得到目标粉末状环氧树脂组合物。此外，上述用混炼机混炼的条件(混炼温度、混炼时间)一并列于以下表1～表2中。
                                   表1(重量份)
                        实施例
    1     2     3     4     5
环氧树脂     128     128     128     128     128
苯酚树脂     99     99     99     99     99
无机填充剂D1     1280     1000     -     640     890
无机填充剂D2     -     -     1280     640     490
无机填充剂D3     -     -     400     -     -
无机填充剂D4     550     300     150     550     450
脱模剂     3     3     3     3     3
含硬化促进剂微胶囊     12     12     12     12     12
混炼温度(℃)     130     130     130     130     130
混炼时间(分钟)     15     15     15     15     15
                         表2(重量份)
              比较例
    1     2     3     4
环氧树脂     128     128     128     128
苯酚树脂     99     99     99     99
无机填充剂D1     1600     400     1000     930
无机填充剂D2     220     -     -     500
无机填充剂D3     -     620     400     -
无机填充剂D4     -     800     430     400
脱模剂     3     3     3     3
含硬化促进剂微胶囊     12     12     12     12
混炼温度(℃)     130     130     130     130
混炼时间(分钟)     15     15     15     15
用这样得到的各实施例和比较例的半导体封装用环氧树脂组合物，按照下述方法进行特性评价。这些结果一并列于后面的表3～表4中。
〔用流动试验仪粘度表示的175℃粘度〕
用过6目筛的粉末状环氧树脂组合物，用岛津制作所公司制的高下式流动试验仪CFT-100，按前述方法测定。
〔最小熔融粘度〕
用过6目筛的粉末状环氧树脂组合物，按前述方法测定。即，用冷塑法(压力：100kg/cm2)制成直径25mm×重量2g的粒料。然后，用上述粒料，按照前面所述方法(参照图1)，在下列条件下用动态粘弹性测定仪(Rheometries公司制)测定：
升温：16℃/分钟，
频率：0.8rad/s(剪切速度5s-1)，
应变：2％。
〔粘度比〕
用过6目筛的粉末状环氧树脂组合物，按前述方法测定。即，用冷塑法(压力：100kg/cm2)制成直径25mm×重量2g的粒料。然后，用上述粒料，按照前面所述方法(参照图1)，用上述动态粘弹性测定仪，在下列条件下分别测定90℃粘度(Z1)和110℃粘度(Z2)，算出其比值：
升温：16℃/分钟，
频率：0.8rad/s(剪切速度5s-1)，
应变：2％。
进而，用上述各实施例和比较例得到的粉末状环氧树脂组合物，使半导体器件〔160pin四方向偏平组件：QFP 160pin(28mm×28mm×厚度3.0mm)〕转移成形(条件175℃×90秒)，随后在175℃后固化5小时。
〔金线变形率〕
如图2中所示，在上述使用的、有9.5mm见方模垫10的QFP 160pin框内附着金线(直径30μm×最大长度3.8mm)14，用此物、借助于上述环氧树脂组合物进行树脂封装，制作封装组件。图2中，15是半导体芯片，16是引线插孔。然后，所制作的封装组件用X线解析器件测定金线变形量。测定时，每个封装组件各选10根金线测定，并像图3中所示那样从正面方向测定金线14的变形量。然后，以金线14的变形量最大部分的那个值作为该封装组件的金线变形量的值(dmm)，算出金线变形率〔(d/L)×100〕。要说明的是，L是金线14两端点之间的距离(mm)。
〔成形不良评价〕
首先，对所得到的半导体器件，测定(100个中)成形不良发生的个数。即，使上述QFP 160pin成形，评价空洞形成情况。然后，数出半导体器件的不良发生数。要说明的是，上述空洞的形成是用软X线器件测定的，有直径0.1mm以上空洞的成形品视为不良。
〔模垫变形量〕
用上述各环氧树脂组合物，使具有图4中所示形状的、搭载了半导体芯片15、有9.5mm见方的模垫10的QFP 160pin 11成形，把这个封装组件11切断(用点划线表示切断面)，观察其切断面，从其与模垫设计值之差确定模垫变形量。即，如图5(a)中所示，对处于模垫漂移发生状态的封装组件，测定模垫10的四个角下面的树脂层厚度(厚度aμm)。另一方面，如图5(b)中所示，对处于不发生模垫漂移的正常状态的封装组件，也测定模垫10的四个角下面的树脂层厚度(厚度bμm)。模垫10的四个角全部进行这样的测定。以绝对值求出这些测定值与上述正常品之差(a-b)，此值用平均值表示。
这些半导体器件的评价结果一并列于以下表3～表4中。
                                 表3
                        实施例
    1   2     3     4     5
流动试验仪粘度(泊)     300   50     500     300     300
最小熔融粘度×104(泊)     4   1     10     10     7
粘度(90℃/110℃)     2.5   2     3.2     2     2.2
金线变形率(％)     1.1   0     3.1     2.9     2.4
成形不良空洞发生(个/100个)     0   8     0     2     1
模垫变形量(μm)     10   0     21     18     12
                                   表4
                    比较例
    1     2     3     4
流动试验仪粘度(泊)     40     520     130     200
最小熔融粘度×104(泊)     4     23     18     13
粘度(90℃/110℃)     2.3     2.2     2     1.5
金线变形率(％)     1.2     9.6     7.2     6.7
成形不良空洞发生(个/100个)     92     0     16     3
模垫变形量(μm)     13     100     46     65
从上述表3～表4的结果可以看出，完全满足前述特性(X)～(Z)的实施例制品中金线不变形，而且空洞的发生也极少。进而，模垫漂移小，可以得到有高可靠性的半导体器件。与此相反，比较例制品中，金线变形、空洞、模垫变形量等指标中至少有一个是恶化的。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明的半导体封装用环氧树脂组合物具备前述特性(X)～(Z)，因而在用这种树脂组合物作为封装材料的情况下，树脂封装时树脂流动引起的半导体元件位置变动或金线变形等的芯片倾斜不发生，可以得到可靠性高的半导体器件。
而且，通过把上述半导体封装用环氧树脂组合物的构成成分无机填充剂含量设定在特定范围内，可以减少封装组件的吸水量，从而提高实装时的可靠性。
进而，作为上述半导体封装用环氧树脂组合物的构成成分的硬化促进剂，使用的是具有由硬化促进剂组成的芯部被覆了由合成树脂组成的壳部的芯/壳构造的含硬化促进剂微胶囊，因而，环氧树脂组合物的构成成分混炼时，热熔融混炼时间可以进行得比先有技术的长，而且其熔融混炼温度可以设定得更高，因而容易得到具备上述特性(X)～(Z)这样的粘度特性的环氧树脂组合物。

Claims (5)

1.一种半导体封装用环氧树脂组合物，该组合物是一种含有环氧树脂、苯酚树脂、硬化促进剂和无机填充剂的半导体封装用环氧树脂组合物，其特征在于具备下列特性(X)～(Z)：
(X)用流动试验仪粘度表示的175℃粘度为50～500泊；
(Y)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的粘度的温度分布中，最小熔融粘度为1×105泊以下；
(Z)用动态粘弹性测定仪测定、剪切速度5(l/s)的90℃粘度(Z1)与110℃粘度(Z2)之粘度比(Z1/Z2)为2.0以上。
2.权利要求1记载的半导体封装用环氧树脂组合物，其中，所述无机填充剂的含量是环氧树脂组合物总量的80～92％(重量)。
3.权利要求1记载的半导体封装用环氧树脂组合物，其中，所述硬化促进剂是具有由硬化促进剂组成的芯部被覆了由合成树脂组成的壳部的芯/壳构造的含硬化促进剂微胶囊。
4.权利要求2记载的半导体封装用环氧树脂组合物，其中，所述硬化促进剂是具有由硬化促进剂组成的芯部被覆了由合成树脂组成的壳部的芯/壳构造的含硬化促进剂微胶囊。
5.一种半导体器件，是用权利要求1～4中任何一项记载的半导体封装用环氧树脂组合物封装半导体元件而成的。
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