DE69919004T2 - Pastenzusammensetzung, schutzfilm und daraus hergestellte halbleitervorrichtung - Google Patents

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Takafumi Ichihara-shi DOHDOH
Tsutomu Ichihara-shi KITAKATSU
Aizou Yokohama-shi KANEDA
Masaaki Tsukuba-shi YASUDA
Takashi Tsukuba-shi KOUSAKA
Akira Niiza-shi KAGEYAMA
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pastenzusammensetzung unter Verwendung von thermoplastischen Harzen sowie einen Schutzfilm und eine Halbleitervorrichtung, die mit der Pastenzusammensetzung erhalten worden sind.
  • Stand der Technik
  • Mit fortschreitender Miniaturisierung und Verkleinerung von elektrischen Teilen hat man bei den Typen von kunststoffversiegelten Bausteinen Umstellungen von Leiterplatten-Bestückungstypen (wie DIP: Dual in-line Package) auf oberflächenmontierte Typen, z. B. Chip on Board (COB)- und Flip-Chip-Montage für die direkte Montage von bloßen Chips auf Leiterplatten, und ferner auf QFP (Quad Flat Package) und BGA (Ball Grid Array) vorgenommen. Auf diesen Gebieten werden nicht nur herkömmliche hitzehärtende, flüssige Epoxyharz-Versiegelungsmaterialien, sondern auch thermoplastische, flüssige Harzversiegelungsmaterialien entwickelt und vermarktet. Bei derartigen flüssigen Versiegelungsmaterialien ist eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich, da sie direkt zur Versiegelung von IC- oder LSI-Chips verwendet werden. Die Verbreitung der Oberflächenmontage hat dazu geführt, dass hohe Anforderungen in Bezug auf eine Beständigkeit gegen Verflüssigung, wie IR-Verflüssigung, gestellt werden, um ein zuverlässiges Verhalten von Halbleiterbauelementen zu gewährleisten. Bei der Montage von Bausteinen vom Bestückungstyp auf Leiterplatten, wie Hauptleiterplatten, werden nur die Anschlüsse lokal erwärmt. Jedoch unterliegen Bausteine vom Oberflächenmontagetyp einer IR-Verflüssigung, Dampfphasenverflüssigung oder Tauchlötung bei der Montage, so dass sie vollständig hohen Temperaturen von 200 bis 250°C ausgesetzt werden. Daher verdampft das während der Lagerung in den Bausteinen absorbierte Wasser und dehnt sich beim Erwärmen während der Montage aus. Wenn die erzeugte Spannung die Reißfestigkeit der Versiegelungsharze übersteigt, treten Risse vom Innern der Bausteine in Richtung nach außen auf. Ferner können Schwierigkeiten entstehen, z. B. eine Delamination zwischen Versiegelungsharzen und Passivierungsfilmen, wie Siliciumnitridfilmen zum Schutz von Halbleiterschaltungen, oder eine Unterbrechung von Verbindungsdrähten, wie Golddrähten.
  • Eine übliche Vorgehensweise zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Verflüssigung durch Modifikation von Versiegelungsmaterialien besteht darin, die Zusammensetzung von Füllstoffen oder Harzen zu verändern, um Versiegelungsmaterialien zu erhalten, die weniger hygroskopisch sind und dadurch zu einer verringerten Feuchtigkeitsabsorption der Bausteine während der Lagerung führen, oder die eine höhere Bindungsfestigkeit an den Grundmaterialien oder dergl. aufweisen. Bei dieser Vorgehensweise ist es jedoch schwierig, die verbesserte Beständigkeit gegen Verflüssigung mit einer guten Bearbeitbarkeit zu verbinden, wobei es insbesondere nicht gelingt, flüssige Versiegelungsmaterialien mit hoher Beständigkeit gegen Verflüssigung bereitzustellen. Beispielsweise wird der Anteil an Füllstoffen, wie Siliciumdioxid, erhöht, um weniger hygroskopische Versiegelungsmaterialien zu erhalten. Dies kann zur Bildung von Versiegelungsmaterialien mit einer geringeren linearen Ausdehnung führen, wodurch die Schäden an Halbleiterbauelementen verringert werden. Der Füllstoffanteil kann bis auf 90 Gew.-% oder mehr erhöht werden, indem man die Teilchengrößenverteilung des Siliciumdioxid-Füllstoffes optimiert, wobei jedoch erhöhte Füllstoffanteile Schwierigkeiten verursachen; beispielsweise ist aufgrund von erhöhten Viskositäten eine Formgebung nicht mehr möglich.
  • Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Verflüssigung besteht in der Bildung von Durchgangslöchern, um das in den Halbleiterbausteinen während der Montage unter Wärmeeinwirkung verdampfte Wasser abzuziehen. Beispielsweise wird in JP-A-9-219471 (1997) für Versiegelungsmaterialien vom Formgebungstyp vorgeschlagen, Durchgangslöcher zu bohren. Gemäß JP-A-9-8179 (1997) wird vorgeschlagen, die Rückseite von Halbleiterbauelementen selektiv mit porösen Harzen zu versiegeln. Bei diesem Verfahren ist es jedoch gelegentlich möglich, dass Wasser in schädlicher Weise in Halbleiterbauelemente eindringt, so dass eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit, die nicht weniger wichtig als die Beständigkeit gegen Verflüssigung ist, nicht gewährleistet werden kann. Ein weiterer Nachteil beim Verfahren zur selektiven Versiegelung von Rückseiten von Halbleiterbauelementen mit porösen Harzen besteht in der geringen Produktivität, da bei diesem Verfahren eine Stufe erforderlich ist, bei der vorher poröse Harzfolien in die Formen gelegt werden. Ferner ist das Verfahren kaum auf Halbleiterbausteine anwendbar, die durch Transferpressen unter Verwendung von Formen nur schwer versiegelt werden können, z. B. Hohlraumtyp-BGA und μBGA.
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht in der Beschichtung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen, wie Hybrid-ICs, mit porösen Isolieranstrichen (JP-A-5-55197 (1993)), was jedoch nicht auf eine Verbesserung der Beständigkeit gegen Verflüssigung abzielt, sondern vielmehr eine sekundäre Bearbeitung zur Erzielung einer feuchtigkeitsbeständigen Beschaffenheit mit Imprägniermaterialien, wie Wachs, erfordert, um das Eindringen von Wasser zu verhindern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung strebt die Überwindung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten an. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Pastenzusammensetzung zur Versiegelung von Halbleitern mit guter Beständigkeit gegen Verflüssigung und einer zuverlässigen Feuchtigkeitsbeständigkeit, sowie in der Bereitstellung eines Schutzfilms unter Verwendung dieser Pastenzusammensetzung und einer Halbleitervorrichtung, die sich durch ihre Zuverlässigkeit in Bezug auf Beständigkeit gegen Verflüssigung und die Feuchtigkeitsbeständigkeit auszeichnet.
  • Bei verschiedenen Untersuchungen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme haben die Erfinder festgestellt, dass sich Halbleiterbauelemente mit einer zuverlässigen Beschaffenheit in Bezug auf Beständigkeit gegen Verflüssigung und Feuchtigkeitsbeständigkeit erhalten lassen, indem man eine Pastenzusammensetzung herstellt, bei der anorganische Füllstoffe in einer Lösung von Harzen in organischen Lösungsmitteln dispergiert sind, diese Pastenzusammensetzung auf Chips, wie IC oder LSI, aufbringt und trocknet. Der Grund hierfür scheint darin zu bestehen, dass im Beschichtungsfilm aus der gehärteten Harzzusammensetzung die zwischen den Füllstoffen verbleibenden Hohlräume und die feinen Hohlräume, durch die verdampfte organische Lösungsmittel entwichen sind, im Innern des Beschichtungsfilms zurückbleiben und eine Schicht mit geringer Wasserdampfdurchlässigkeit, die dicht mit den Harzen gefüllt ist, auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms entsteht.
  • Erfindungsgemäß wird eine Pastenzusammensetzung gemäß der Definition in Anspruch 1 bereitgestellt, die als wesentliche Bestandteile (A) ein thermoplastisches Harz, (B) ein Epoxyharz, (C) ein Kupplungsmittel, (D) einen pulverförmigen anorganischen Füllstoff, (E) ein Pulver mit Kautschukelastizität und (F) ein organisches Lösungsmittel enthält und das beim Auftragen und Trocknen einen Beschichtungsfilm mit einem Hohlraumanteil von 3 Vol.-% oder mehr und einer Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen bei 40°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit, von 500 g/m2·24 h oder weniger ergibt.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim thermoplastischen Harz (A) vorzugsweise um ein Polyamid-Silicon-Copolymeres oder um ein Polyamidimid-Silicon-Copolymeres, das durch Polykondensation einer aromatischen Dicarbonsäure, einer aromatischen Tricarbonsäure oder eines reaktiven Säurederivats davon mit einem Diamin, das als wesentlichen Bestandteil ein Diaminosilicon enthält, erhältlich ist.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim Epoxyharz (B) vorzugsweise um ein alicyclisches Epoxyharz.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim Haftvermittler (C) vorzugsweise um einen oder mehrere Haftvermittler, die aus der Gruppe Silan-Haftvermittler, Titanat-Haftvermittler und Aluminat-Haftvermittler ausgewählt sind.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim Pulver (E) mit Kautschukelastizität vorzugsweise um ein Siliconkautschuk-Pulver.
  • Erfindungsgemäß wird ferner ein Schutzfilm bereitgestellt, der durch Auftragen der Pastenzusammensetzung auf eine Oberfläche eines Halbleiterabschnitts und Trocknen gebildet worden ist und einen Hohlraumanteil von 3 Vol.-% oder mehr und eine Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen bei 40°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit von 500 g/m2·24 h oder weniger aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird ferner eine Halbleitervorrichtung, die den Schutzfilm aufweist, bereitgestellt.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung handelt es sich beim Schutzfilm vorzugsweise um ein Versiegelungsmaterial, das einen Chip in der Halbleitervorrichtung versiegelt.
  • In der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung machen Hohlräume mit einem Durchmesser von 1 bis 20 μm im Versiegelungsmaterial vorzugsweise ein Gesamtvolumen von 1 bis 100 Vol.-% des Gesamtvolumens von Hohlräumen mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm im Versiegelungsmaterial aus.
  • In der Halbleitervorrichtung gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Chip auf einem Chipträger befestigt ist, der einen inneren Verbindungsabschnitt, an den ein Chipanschluss angeschlossen ist, einen äußeren Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Außenbereich der Halbleitervorrichtung und einen Schaltverbindungsabschnitt, der den inneren Verbindungsabschnitt mit dem äußeren Verbindungsabschnitt verbindet, umfasst. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass es sich beim inneren Verbindungsabschnitt um ein auf einer Seite eines Isolationsbasismaterials ausgebildetes Schaltverbindungsmuster handelt, der äußere Verbindungsabschnitt mehrere Elektrodenabschnitte aufweist, die auf der anderen Seite des Isolationsbasismaterials ausgebildet und durch den Schaltverbindungsabschnitt mit dem Schaltverbindungsmuster verbunden sind, der Chip auf der das Schaltverbindungsmuster tragenden Seite des Isolationsbasismaterials durch ein Klebemittel zum Anbringen des Halbleiterelements angebracht ist und der Chipanschluss und das Schaltverbindungsmuster durch einen Golddraht miteinander verbunden sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Querschnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung
  • Zu nicht-beschränkenden Beispielen für das erfindungsgemäß verwendbare thermoplastische Harz (A) gehören Acrylharze, Styrolharze, Polyamidharze, Polycarbonatharze, Polyamidimidharze und Polyetheramidharze. Darunter werden thermoplastische Harze bevorzugt, die durch Polykondensation einer aromatischen Dicarbonsäure, einer aromatischen Tricarbonsäure oder eines reaktiven Säurederivats davon mit einem Diamin erhältlich sind. Zu nicht-beschränkenden, jedoch bevorzugten Beispielen für das Diamin gehören aromatische Diamine der folgenden allgemeinen Formel (I)
    Figure 00060001
    worin R1, R2, R3 und R4 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Halogenatom bedeuten, X eine Einfachbindung,
    Figure 00060002
    oder
    Figure 00070001
    bedeuten, wobei R5 und R6 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Trifluormethylgruppe, eine Trichlormethylgruppe oder eine Phenylgruppe bedeuten.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim thermoplastischen Harz (A) vorzugsweise um ein Polyamid-Silicon-Copolymeres oder um ein Polyamidimid-Silicon-Copolymeres, das durch Polykondensation einer aromatischen Dicarbonsäure, einer aromatischen Tricarbonsäure oder eines reaktiven Säurederivats davon mit einem Diamin, das als wesentliche Komponente ein Diaminosilicon enthält, erhältlich ist. Dabei werden Polyamid-Silicon-Copolymere oder Polyamidimid-Silicon-Copolymere, die durch Kondensation einer aromatischen Dicarbonsäure, einer aromatischen Tricarbonsäure oder eines reaktiven Säurederivats davon mit einem Diamin erhältlich sind, bevorzugt, wobei als Diamin ein Diaminosilicon oder ein Diaminosilicon zusammen mit anderen Diaminen, wie aromatischen Diaminen, verwendet wird.
  • Bevorzugte Diaminosilicone sind Produkte der folgenden allgemeinen Formel (II)
    Figure 00070002
    worin Y1 eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe, z. B. eine Alkylengruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylengruppe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Arylengruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, Y2 eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe, z. B. eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei die beiden Y1-Gruppen gleich oder verschieden sind, die mehreren Y2-Gruppen gleich oder verschieden sind und m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 oder mehr und vorzugsweise eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 50 bedeutet.
  • Aromatische Dicarbonsäuren weisen zwei Carboxylgruppen an einem aromatischen Ring auf. Aromatische Tricarbonsäuren weisen drei Carboxylgruppen an einem aromatischen Ring auf, wobei zwei der drei Carboxylgruppen an benachbarte Kohlenstoffatome gebunden sind. Selbstverständlich kann der aromatische Ring Heteroatome enthalten und es können zwei oder mehr aromatische Ringe über Alkylengruppen, Sauerstoff oder Carbonylgruppen miteinander verknüpft sein. Ferner kann der aromatische Ring Substituenten aufweisen, die an der Kondensation nicht teilnehmen, z. B. Alkoxygruppen, Allyloxygruppen, Alkylaminogruppen oder Halogene.
  • Zu Beispielen für die aromatische Dicarbonsäure gehören Terephthalsäure, Isophthalsäure, Diphenyletherdicarbonsäure-4,4', Diphenylsulfondicarbonsäure-4,4', Diphenyldicarbonsäure-4,4' und Naphthalindicarbonsäure-1,5, wobei Terephthalsäure und Isophthalsäure bevorzugt werden. Die Verwendung eines Gemisches aus Terephthalsäure und Isophthalsäure ist im Hinblick auf die Löslichkeit des gebildeten Polymeren besonders bevorzugt. Zu Beispielen für reaktive Säurederivate einer aromatischen Dicarbonsäure gehören Dihalogenide, wie Dichloride oder Dibromide, oder Diester von aromatischen Dicarbonsäuren.
  • Zu Beispielen für die aromatische Tricarbonsäure gehören Trimellitsäure, 3,3,4'-Benzophenontricarbonsäure, 2,3,4'-Diphenyltricarbonsäure, 2,3,6-Pyridintricarbonsäure, 3,4,4'-Benzanilidtricarbonsäure, 1,4,5-Naphthalintricarbonsäure und 2'-Chlorbenzanilid-3,4,4'-tricarbonsäure. Zu Beispielen für das reaktive Säurederivat einer aromatischen Tricarbonsäure gehören Säureanhydride, Halogenide, Ester, Amide und Ammoniumsalze von aromatischen Tricarbonsäuren. Zu typischen Beispielen gehören Trimellitsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydridmonochlorid, 1,4-Dicarboxy-3-N,N-dimethylcarbamoylbenzol, 1,4-Dicarbomethoxy-3-carboxybenzol, 1,4-Dicarboxy-3-carbophenoxybenzol, 2,6-Dicarboxy-3-carbomethoxypyridin, 1,6-Dicarboxy-5-carbamoylnaphthalin und Ammoniumsalze, die sich beispielsweise von den vorerwähnten Beispielen für aromatische Tricarbonsäuren und Ammoniak, Dimethylamin oder Triethylamin ableiten. Darunter werden Trimellitsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydridmonochlorid bevorzugt.
    • (a) Zu Beispielen für aromatische Diamine der allgemeinen Formel (I) mit Etherbindungen gehören: 2,2-Bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-propan, 2,2-bis-[3-methyl-4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-propan, 2,2-bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-butan, 2,2-bis-[3-methyl-4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-butan, 2,2-bis-[3,5-dimethyl-4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-butan, 2,2-Bis-[3,5-dibrom-4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-butan, 1,1,1,3,3,3-hexafluor-2,2-bis-[3-methyl-4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-propan, 1,1-bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-cyclohexan, 1,1-Bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-cyclopentan, Bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-sulfon, Bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-ether, 4,4'-Carbonylbis-(p-phenylenoxy)-dianilin und 4,4'-Bis-(4-aminophenoxy)-biphenyl. Darunter wird 2,2-Bis-[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]-propan bevorzugt.
    • (b) Zu Beispielen für aromatische Diamine, die von den vorstehend beschriebenen Verbindungen (a) abweichen, gehören: Bis-[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]-sulfon, 1,3-bis-(3-aminophenoxy)-benzol, 1,3-bis-(4-aminophenoxy)-benzol, 1,4-Bis-(4-aminophenoxy)-benzol, 4,4'-[1,3-Phenylenbis-(1-methylethyliden)]-bisanilin, 4,4'-[1,4-Phenylenbis-(1-methylethyliden)]-bisanilin, 3,3'-[1,3-Phenylenbis-(1-methylethyliden)]-bisanilin, 4,4'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diamino-3,3',5,5'-tetramethyldiphenylether, 4,4'-Diamino-3,3',5,5'-tetramethyldiphenylmethan, 4,4'-Diamino-3,3',5,5'-tetraethyldiphenylether, 2,2-[4,4'-Diamino-3,3',5,5'-tetramethyldiphenyl]-propan, m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin und 3,3'-Diaminodiphenylsulfon.
    • (c) Zu Beispielen für Diamine, die von den vorstehend beschriebenen aromatischen Diaminen (a) und (b) und den Diaminosiliconen der allgemeinen Formel (II) abweichen, gehören aliphatische Diamine, wie Piperadin, Hexamethylendiamin, Heptamethylendiamin, Tetramethylendiamin, p-Xylylendiamin, m-Xylylendiamin und 3-Methylheptamethylendiamin.
  • Diese Diamine können allein oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Produkten verwendet werden.
  • In Fällen, bei denen ein thermoplastisches Harz, das durch Polykondensation der vorstehend beschriebenen aromatischen Dicarbonsäuren, aromatischen Tricarbonsäuren oder reaktiven Säurederivate davon mit einem Diamin erhältlich ist, verwendet wird, wird das Harz vorzugsweise durch Polykondensation unter Verwendung von 0,8 bis 1,2 Mol und vorzugsweise von 0,95 bis 1,05 Mol der aromatischen Dicarbonsäure, der aromatischen Tricarbonsäure oder des reaktiven Säurederivats davon pro 1 Mol der Gesamtmenge des Diamins hergestellt. Die Verwendung der aromatischen Dicarbonsäure, der aromatischen Tricarbonsäure oder des reaktiven Säurederivats davon in Mengen, die zur Gesamtmenge des Diamins äquimolar sind, wird bevorzugt, da dadurch Harze mit besonders hohem Molekulargewicht entstehen. Bei Verwendung von weniger als 0,8 Mol oder mehr als 1,2 Mol der aromatischen Dicarbonsäure, der aromatischen Tricarbonsäure oder des reaktiven Säurederivats davon pro 1 Mol des Diamins erhält man Harze mit niedrigeren Molekulargewichten, wodurch die mechanische Festigkeit und die Wärmebeständigkeit des Beschichtungsfilms gesenkt werden.
  • Das erfindungsgemäß zu verwendende Epoxyharz (B) weist vorzugsweise zwei oder mehr Epoxygruppen pro Molekül auf. Bei besonders bevorzugten Epoxyharzen (B) handelt es sich um aliphatische Epoxyharze der folgenden allgemeinen Formeln (III) oder (IV), die in vorteilhafter Weise zu einer Verbesserung der Haftfestigkeit führen:
    Figure 00110001
    worin R eine dreiwertige organische Gruppe bedeutet und s, t und u jeweils ganze Zahlen mit einem Wert von 1 bis 100 sind;
    Figure 00110002
    worin R' eine einwertige organische Gruppe bedeutet und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 100 bedeutet.
  • Die Epoxyharze können einzeln oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Produkten verwendet werden.
  • Der Anteil des Epoxyharzes (B), das den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen zugesetzt wird, beträgt vorzugsweise 5 bis 150 Gew.-teile, insbesondere 10 bis 100 Gew.-teile und ganz besonders 15 bis 50 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des thermoplastischen Harzes (A). Eine Zugabe des Epoxyharzes (B) in einer Menge von weniger als 5 Gew.-teilen kann die Hafteigenschaften beeinträchtigen. Eine Zugabemenge von mehr als 150 Gew.-teilen kann zu einer erheblichen Härtungsschrumpfung beim Trocknen führen, den Elastizitätsmodul erhöhen und die Feuchtigkeitsbeständigkeit aufgrund einer erhöhten Hygroskopizität beeinträchtigen. Die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen können gegebenenfalls geeignete Mengen an einem oder mehreren Härtungsmitteln für das Epoxyharz (B), z. B. Amine, Säureanhydride oder andere Härtungsmittel, enthalten. Zu Beispielen für Amin-Härtungsmittel gehören aliphatische Amine, wie Diethylentriamin und Triethylentetramin, alicyclische Polyamine, wie Menthandiamine und Isophorondiamine, aromatische primäre Amine, wie m- Phenylendiamin und 4,4'-Diaminodiphenylmethan, sowie Harzaddukte davon. Zu Beispielen für Säureanhydrid-Härtungsmittel gehören alicyclische Säureanhydride, wie Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und "Methylhaimic"-Anhydrid, aromatische Säureanhydride, wie Dodecenylbernsteinsäsureanhydrid und Polyazelainsäureanhydrid, sowie halogenierte Säureanhydride, wie HET-Anhydrid und Tetrabromphthalsäureanhydrid. Zu Beispielen für weitere Härtungsmittel gehören tertiäre Amine, Imidazole, Polyaminoamide, Dicyandiamid, organische Säuredihydrazide, Phenolharze, Isocyanatverbindungen, Lewis-Säuren und Bronsted-Säuren. Latente Härtungsmittel, die von diesen Härtungsmitteln abgeleitet sind, können ebenfalls verwendet werden.
  • Die Menge des gegebenenfalls verwendeten Härtungsmittels (G) beträgt vorzugsweise 1 bis 100 Gew.-teile und insbesondere 5 bis 90 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des Epoxyharzes (B).
  • Zu Beispielen für den Haftvermittler (C), der erfindungsgemäß verwendbar ist, gehören Silan-Kupplungsmittel, wie γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan und γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, Titanat-Haftvermittler, wie Isopropyltriisostearoyltitanat, Isopropyltrioctanoyltitanat, Isopropyltris-(dioctylpyrophosphat)-titanat, Isopropyltricumylphenyltitanat und Tetraoctylbis-(ditridecylphosphit)-titanat, und Aluminat-Haftvermittler, wie Acetoalkoxyaluminiumdiisopropylat und Aluminiumacetylacetonat. Diese Verbindungen können einzeln oder in einer Kombination aus zwei oder mehr Verbindungen eingesetzt werden. Darunter werden Aluminat-Haftvermittler bevorzugt.
  • Die Menge des Haftvermittlers (C) in den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen beträgt vorzugsweise 0,1 bis 30 Gew.-teile und insbesondere 0,3 bis 5 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des thermoplastischen Harzes (A). Bei einem Anteil des Haftvermittlers von weniger als 0,1 Gew.-teil ergibt sich möglicherweise eine unzureichende Verbesserung der Haftung und eine Abnahme der Viskosität. Bei einem Anteil von mehr als 30 Gew.-teilen kommt es möglicherweise zu einer Zunahme der Viskosität der Pastenzusammensetzung oder einer Beeinträchtigung der Eigenschaften der gehärteten Produkte.
  • Zu nicht-beschränkenden Beispielen für den pulverförmigen anorganischen Füllstoff (D), der erfindungsgemäß verwendbar ist, gehören Siliciumdioxidpulver, Bornitridpulver, Titandioxidpulver, Zirkoniumdioxidpulver und Aluminiumoxidpulver. Im allgemeinen wird Siliciumdioxidpulver bevorzugt. Bei Verwendung von Siliciumdioxidpulver zusammen mit Titandioxidpulver, Zirkoniumdioxidpulver oder Aluminiumoxidpulver kann die Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsfilms zunehmen.
  • Der pulverförmige anorganische Füllstoff (D) in den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen weist vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 40 μm auf. Pulverförmige anorganische Füllstoffe mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,1 μm führen aufgrund ihrer großen Oberflächen möglicherweise zu geringen Füllraten. Füllstoffe mit einem durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 40 μm können einer Sedimentation unterliegen, wodurch sich Pastenzusammensetzungen mit verschlechterter zeitbezogener Stabilität ergeben. Ferner können zwei oder mehr Arten von pulverförmigen anorganischen Füllstoffen mit unterschiedlichen Teilchendurchmessern in Kombination miteinander verwendet werden.
  • Um die Benetzungsverteilbarkeit der erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen zu steuern, können nicht mehr als 10 Gew.-% an pulverförmigen anorganischen Füllstoffen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,1 μm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Pastenzusammensetzungen, zugesetzt werden.
  • Pulverförmige anorganische Füllstoffe (D) mit kugelförmiger Gestalt, mit einer durch Zerkleinern erzeugten Gestalt oder anderen Gestalten können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden, und zwar unter Berücksichtigung der Bearbeitbarkeit, wie der Benetzungsverteilbarkeit und anderer Eigenschaften.
  • Der Anteil des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes (D) in den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen beträgt vorzugsweise 100 bis 3 500 Gew.-teile, insbesondere 200 bis 3 000 Gew.-teile, ganz besonders 600 bis 1 200 Gew.-teile und ganz besonders bevorzugt 800 bis 1 200 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des thermoplastischen Harzes (A). Wenn der Anteil des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes (D) weniger als 100 Gew.-teile beträgt, so kann es schwierig werden, wegen der geringen Thixotropizität einen dicken Film zu bilden. Bei einem Anteil von mehr als 3 500 Gew.-teilen ergibt sich möglicherweise ein Beschichtungsfilm mit geringer Festigkeit und geringer Feuchtigkeitsbeständigkeit.
  • Zu Beispielen für das Pulver (E) mit Kautschukelastizität zur erfindungsgemäßen Verwendung gehören Pulver aus Urethankautschuk, Acrylkautschuk, Siliconkautschuk und Butadienkautschuk, wobei Siliconkautschuk-Pulver bevorzugt wird. Das Pulver (E) mit Kautschukelastizität weist vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 20 μm auf und umfasst vorzugsweise feine kugelförmige Teilchen. Wenn das Pulver (E) mit Kautschukelastizität einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von weniger als 0,1 μm aufweist, ergibt sich möglicherweise aufgrund einer unzureichenden Dispersion eine Verringerung der zeitbezogenen Stabilität der Pastenzusammensetzungen. Bei einem Durchmesser von mehr als 20 μm weist der Beschichtungsfilm möglicherweise eine unebene Oberfläche und eine geringe Festigkeit auf.
  • Der Anteil des Pulvers (E) mit Kautschukelastizität in den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen beträgt vorzugsweise 20 bis 300 Gew.-teile, insbesondere 60 bis 120 Gew.-teile und ganz besonders 80 bis 120 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des thermoplastischen Harzes (A). Wenn der Anteil des Pulvers (E) mit Kautschukelastizität weniger als 20 Gew.-teile beträgt, so können bei gehärteten Produkten aufgrund einer geringen Elastizität Risse auftreten. Bei einem Anteil von mehr als 300 Gew.-teilen kann es zu einer Beeinträchtigung der Festigkeit der gehärteten Produkte kommen.
  • Zu Beispielen für das erfindungsgemäß zu verwendende organische Lösungsmittel (F) gehören Etherverbindungen, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, 1,2-Dimethoxyethan, Diethylenglykolmonoethylether, Diethylenglykoldimethylether und Triethylenglykoldimethylether, und alicyclische Ketonverbindungen, wie Cyclopentanon, Cyclohexanon und 4-Methyl-2-cyclohexanon. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen werden der pulverförmige anorganische Füllstoff (D) und das Pulver (E) mit Kautschukelastizität mit dem organischen Lösungsmittel (F) vermischt.
  • Der Anteil des organischen Lösungsmittels (F) in den erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen beträgt vorzugsweise 150 bis 3 500 Gew.-teile, insbesondere 150 bis 1 000 Gew.-teile, ganz besonders 200 bis 1 000 Gew.-teile und besonders bevorzugt 300 bis 600 Gew.-teile, bezogen auf 100 Gew.-teile des thermoplastischen Harzes (A). Wenn der Anteil des organischen Lösungsmittels weniger als 150 Gew.-teile beträgt, so können hohe Anteile an Feststoffen die Beschichtbarkeit beeinträchtigen, was es schwierig macht, Überzugsschichten von gleichmäßiger Dicke zu bilden. Bei einem Anteil von mehr als 3 500 Gew.-teilen neigen die unlöslichen Komponenten aufgrund der geringen Viskosität zum Absetzen ohne Dispergieren. Ferner kann die Paste ihre zeitbezogene Stabilität verlieren, so dass es nicht gelingt, dicke Überzugsfilme zu bilden.
  • Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen können farbgebende Mittel zugesetzt werden, z. B. Ruß, organische Farbstoffe, organische Pigmente oder anorganische Pigmente.
  • Die Pastenzusammensetzungen der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen lassen sich herstellen, indem man beispielsweise als thermoplastisches Harz (A) 100 Gew.-teile eines Polyamidharzes, das durch Polykondensation einer aromatischen Dicarbonsäure oder eines reaktiven Säurederivats davon, mit einem Diamin erhalten worden ist, 5 bis 150 Gew.- teile des Epoxyharzes (B), das gegebenenfalls verwendete Härtungsmittel (G) für das Epoxyharz (B) in einer Menge von 1 bis 100 Gew.-teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des Epoxyharzes (B), und 0,1 bis 30 Gew.-teile des Haftvermittlers (C) in 100 bis 3 500 Gew.-teilen des organischen Lösungsmittels (F) unter Bildung eines Polymerlackes löst und sodann 100 bis 3 500 Gew.-teile des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes (D) und 10 bis 700 Gew.-teile des Pulvers (E) mit Kautschukelastizität zugibt und einen Misch- und Knetvorgang mit einem Kneter, Dreiwalzenstühlen, Kugelmühlen oder dergl. durchführt.
  • Ein Schutzfilm kann durch Auftragen der erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen auf die Oberfläche von Halbleiterabschnitten oder dergl. und durch anschließendes Trocknen gebildet werden. Dabei lassen sich die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen leicht zu einem Überzugsfilm verarbeiten, indem man sie lediglich aufträgt und anschließend trocknet, indem man die organischen Lösungsmittel unter Erwärmen entfernt. Das Epoxyharz (B) wird während der Trocknung unter Wärmeeinwirkung gehärtet, wobei jedoch der Grad der Härtungsreaktion im Vergleich zu üblichen Versiegelungsmaterialien vom Epoxyharztyp gering ist.
  • Bei der Bildung eines Beschichtungsfilms durch Auftragen und Trocknen der erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen handelt es sich bei der Innenseite des Beschichtungsfilms um eine Schicht, die Hohlräume, die zwischen dem Pulver des pulverförmigen anorganischen Füllstoffes (D), die nicht mit Harzen gefüllt sind, verbleiben, und feine Hohlräume, die durch Verdampfen der Lösungsmittel gebildet werden und zurückbleiben, enthält, wobei es sich bei der Oberfläche des Beschichtungsfilms (die Oberfläche des Beschichtungsfilms, die in Kontakt mit der Außenluft und den beschichteten Abschnitten, wie Chips oder Chipträger, steht) um eine Schicht handelt, die weniger oder gar keine Hohlräume enthält und im Vergleich zur Innenseite des Beschichtungsfilms dichter mit den Harzkomponenten gefüllt ist. Insbesondere werden die Al-Anschlüsse von Chips mit den Harzkomponenten durch die letztgenannte Schicht beschichtet und gebunden, was eine zuverlässige, feuchtigkeitsbeständige Beschaffenheit der Baugruppen gewährleistet. Durch die feuchtigkeitsbeständige und feste Beschaffenheit der Oberflächenschicht wird der Beschichtungsfilm im Vergleich zu Materialien, die dicht mit Harzen und Füllstoffen gefüllt sind, in Bezug auf die Beständigkeit gegen Verflüssigung verbessert, da die feinen Hohlräume, die im Innern verbleiben, in wirksamer Weise eine Entspannung und Diffusion der Gase, wie verdampftes Wasser, die beim Verflüssigen im Überzugsfilm entstehen, bewirken. Die Grenzfläche zwischen der dichteren Oberflächenschicht mit geringer Wasserdampfdurchlässigkeit und der die feinen Hohlräume enthaltenden Schicht kann klar ausgebildet sein oder es kann sich um einen allmählichen Übergang handeln.
  • Die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen sollen als wesentliche Bestandteile die vorstehend beschriebenen Produkte (A), (B), (C), (D), (E) und (F) enthalten. Nach Auftragen und Trocknen sollen sie einen Beschichtungsfilm mit einem Hohlraumanteil von 3 Vol.-% oder mehr und einer Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen bei 40°C und 90 relativer Feuchtigkeit von 500 g/m2·24 h oder weniger ergeben. Der Hohlraumanteil im Beschichtungsfilm beträgt vorzugsweise 3 bis 30 Vol.-%, insbesondere 5 bis 30 Vol.-% und ganz besonders 5 bis 20 Vol.-%, bezogen auf den gesamten Beschichtungsfilm. Hohlraumanteile von weniger als 3 Vol.-% reichen nicht aus, um eine Entlastung und Diffusion von Gasen zu bewirken und ergeben eine schlechte Beständigkeit gegen Verflüssigung. Die Wasserdampfdurchlässigkeit des Beschichtungsfilms beträgt vorzugsweise 30 bis 500 g/m2·24 h. Wenn die Wasserdampfdurchlässigkeit mehr als 500 g/m2·24 h beträgt, so nimmt die Wasserabsorption von außen zu, wodurch die zuverlässige Feuchtigkeitsbeständigkeit des Beschichtungsfilms und die Feuchtigkeitsbeständigkeit von Halbleiterelementen verringert werden. Wenn die Wasserdampfdurchlässigkeit des Beschichtungsfilms weniger als 30 g/m2·24 h beträgt, so kann der Beschichtungsfilm zwar eine verbesserte Zuverlässigkeit der Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen, jedoch zum Zeitpunkt der Montage unter Hitzeeinwirkung einer Rissbildung unterliegen, was auf fehlende Wege zum Abziehen und Entlasten des verdampften Wassers, das absorbiert worden ist, zurückzuführen ist.
  • Bei Verwendung der Beschichtungsfilme, deren Hohlraumanteil und Wasserdampfdurchlässigkeit auf die vorstehend beschriebenen geeigneten Bereiche eingestellt worden ist, als Schutzfilme für Halbleiterabschnitte ergeben sich Halbleitervorrichtungen, die sich in Bezug auf Verflüssigungsbeständigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit hervorragend verhalten. Um den Hohlraumanteil und die Wasserdampfdurchlässigkeit des Beschichtungsfilms auf die vorstehend beschriebenen Bereiche einzustellen, beträgt das Verhältnis der Komponenten des thermoplastischen Harzes (A) und des Epoxyharzes (B), (A) + (B), zu den Füllstoffkomponenten, die aus dem pulverförmigen anorganischen Füllstoff (D) und dem Pulver (E) mit Kautschukelastizität bestehen, (D) + (E), nämlich das Gewichtsverhältnis [(A) + (B)] : [(D) + (E)] vorzugsweise 5 : 95–18 : 82 und insbesondere 6 : 94–15 : 85. In Fällen, bei denen beispielsweise eine Pastenzusammensetzung ein Gemisch aus einem Polyamid-Silicon-Copolymeren und einem alicyclischen Epoxyharz im Gewichtsverhältnis von 8 : 2 als Harzkomponenten, ein Gemisch aus Siliciumdioxidpulver und Siliconkautschuk-Pulver im Gewichtsverhältnis 9 : 1 als Füllstoffkomponenten und Diethylenglykoldimethylether als organisches Lösungsmittel enthält, zur Bildung von trockenen (gehärteten) Beschichtungsfilmen mit einer Dicke von 100 bis 1 000 μm durch eine Stufentrocknung bei 70°C/120°C/160°C verwendet wird, lassen sich Beschichtungsfilme mit einem Hohlraumanteil von 3 Vol.-% oder mehr und einer Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen bei 40°C und 90% relativer Feuchtigkeit von 500 g/m2·24 h oder weniger erhalten, indem man das Gewichtsverhältnis von Harzkomponenten zu Füllstoffkomponenten auf 13 : 87 einstellt. Bei einem Gewichtsverhältnis der Harzkomponenten zu den Füllstoffkomponenten von 4,5 : 95,5 oder 19 : 81 (vergl. die Vergleichsbeispiele 1 und 2) sind die Pastenzusammensetzungen nicht zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, die eine zuverlässige Beschaffenheit sowohl in Bezug auf die Verflüssigungsbeständigkeit als auch auf die Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen, nicht erhältlich, da Beschichtungsfilme entstehen, die einen Hohlraumanteil von weniger als 3 Vol.-% oder eine Wasserdurchlässigkeit von mehr als 500 g/m2·24 h aufweisen. Der erfindungsgemäße Schutzfilm wird gebildet, indem man die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen nach einem bekannten Verfahren, z. B. durch Verteilen oder Siebdruck, auf Oberflächen von Halbleiterabschnitten aufträgt und trocknet. Bei den zu beschichtenden Halbleiterabschnitten kann es sich um beliebige Halbleiterabschnitte für Halbleitervorrichtungen handeln. Zu Beispielen hierfür gehören Chips in BGA, CSP oder TCP, die auf Chipträgern befestigt werden, die folgendes aufweisen: innere Verbindungsabschnitte, an die Chipanschlüsse angeschlossen sind, äußere Verbindungsabschnitte zur Verbindung mit einem Außenbereich der Halbleitervorrichtungen und Schaltverbindungsabschnitte, die die inneren Verbindungsabschnitte mit den äußeren Verbindungsabschnitten verbinden. Die erfindungsgemäßen Schutzfilme weisen einen Hohlraumanteil von 3 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise von 3 bis 30 Vol.-% und insbesondere von 5 bis 30 Vol.-%, bezogen auf den gesamten Schutzfilm, und eine Wasserdampfdurchlässigkeit, gemessen bei 40°C und 90 relativer Feuchtigkeit, von 500 g/m2·24 h oder weniger und vorzugsweise von 30 bis 500 g/m2·24 h auf.
  • Bei der Bildung der erfindungsgemäßen Schutzfilme werden die Trocknungsbedingungen vorzugsweise entsprechend der Art der organischen Lösungsmittel, die in den Pastenzusammensetzungen verwendet werden, variiert. Beispielsweise ist es bevorzugt, die Pastenzusammensetzungen auf die Oberflächen von Halbleiterabschnitten aufzutragen und sie dann zur Trocknung 0,5 bis 2 Stunden bei 50–100°C, 0,5 bis 2 Stunden bei 101–140°C und 0,5 bis 2 Stunden bei 141–180°C in dieser Reihenfolge zu erwärmen. Wenn beispielsweise Pastenzusammensetzungen ein Gemisch aus einem Polyamid-Silicon-Copolymeren und einem alicyclischen Epoxyharz im Gewichtsverhältnis von 8 : 2 als Harzkomponenten, ein Gemisch aus Siliciumdioxidpulver und Siliconkautschuk-Pulver im Gewichtsverhältnis von 9 : 1 als Füllstoffkomponenten und Diethylenglykoldimethylether als organisches Lösungsmittel enthalten, durch Stufentrocknung von 1 Stunde bei 70°C/1 Stunde bei 120°C/1 Stunde bei 160°C getrocknet werden, lassen sich Schutzfilme mit Hohlraumanteilen und Wasserdampfdurchlässigkeiten innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche, die gute Eigenschaften aufweisen, bilden. Eine Trocknung, die nur bei 160°C durchgeführt wird, kann zu Schutzfilmen mit Bläschen führen, so dass sich keine Schutzfilme mit guten Eigenschaften erhalten lassen.
  • Die erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen weisen die erfindungsgemäßen Schutzfilme als Schutzfilme für Halbleiterabschnitte in den Halbleitervorrichtungen auf. Beispielsweise handelt es sich bei den Schutzfilmen um Versiegelungsmaterialien, mit denen die Chips in den Halbleitervorrichtungen versiegelt werden.
  • In den erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen weisen die Hohlräume im Versiegelungsmaterial mit einem Durchmesser von 1 bis 20 μm ein Gesamtvolumen von 1 bis 100 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm im Versiegelungsmaterial auf, vorzugsweise von 10 bis 100 Vol.-%, insbesondere von 20 bis 100 Vol.-% und ganz besonders von 30 bis 100 Vol.-%. Wenn die Hohlräume mit einem Durchmesser von 1 bis 20 μm ein Gesamtvolumen von weniger als 1 Vol.-% des Gesamtvolumens der Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm im Versiegelungsmaterial aufweisen, so neigen die Bausteingruppen (Versiegelungsmaterialien) zur Rissbildung, was auf das Fehlen von Wegen zum Abführen und Entlasten des verdampften Wassers, das bei der Montage unter Wärme darin erzeugt wird, zurückzuführen ist. Hohlräume mit einem Durchmesser von mehr als 50 μm weisen vorzugsweise ein Gesamtvolumen von 30 Vol.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtvolumen der Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm auf. Wenn Hohlräume mit einem Durchmesser von mehr als 50 μm ein Gesamtvolumen von mehr als 30 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm, ausmachen, so sind möglicherweise die Wege zum Abführen und Entlasten des bei der Montage unter Wärmeeinwirkung verdampften Wassers unzureichend, wobei das Wasser jedoch leicht in den Bausteingruppen (Versiegelungsmaterialien) absorbiert werden kann, wodurch die zuverlässige Feuchtigkeitsbeständigkeit der Bausteingruppen verringert wird.
  • In einem Beispiel für Strukturen der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen wird der vorerwähnte Chip auf einem Chipträger angebracht, der folgendes aufweist: innere Verbindungsabschnitte, die an die Chipanschlüsse angeschlossen sind, äußere Verbindungsabschnitte zur Verbindung mit einem Außenbereich der Halbleitervorrichtung und Schaltverbindungsabschnitte, die die inneren Verbindungsabschnitte mit den äußeren Verbindungsabschnitten verbinden. Gemäß einer bevorzugten Struktur stellen die inneren Verbindungsabschnitte ein auf einer Seite eines Isolationsbasismaterials gebildetes Schaltverbindungsmuster dar, wobei die äußeren Verbindungsabschnitte mehrere Elektrodenabschnitte aufweisen, die auf der anderen Seite des Isolationsbasismaterials gebildet und durch Schaltverbindungsabschnitte mit den Schaltverbindungsmustern verbunden sind, wobei der Chip auf der das Schaltverbindungsmuster tragenden Seite des Isolationsbasismaterials durch ein Klebemittel zum Anbringen des Halbleiterelements angebracht ist und wobei die Chipanschlüsse und die Schaltverbindungsmuster durch Golddrähte miteinander verbunden sind.
  • Bei den Bausteingruppen der Halbleitervorrichtungen kann es sich um beliebige Strukturen handeln, bei denen Halbleiterelemente vollständig oder teilweise mit den vorerwähnten Siegelungsmaterialien versiegelt sind. Bevorzugte Beispiele sind (1) BGA-Bausteingruppen, (2) CSP (Chip Size Package)-Bausteingruppen und (3) TCP (Tape-Carrier Package)-Bausteingruppen.
  • Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele, die jedoch den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken sollen, näher beschrieben.
  • Bei dem in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Company, Ltd.) handelt es sich um ein thermoplastisches Harz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 60 000, das durch Polykondensation von Isophthalsäurechlorid als aromatischer Dicarbonsäurekomponente mit Diaminen, die ein aromatisches Diamin [2,2-Bis-(diaminophenoxyphenyl)-propan] der allgemeinen Formel (I) (R1, R2, R3, R4 = H, X = -C(CH3)2-) und ein Diamin der allgemeinen Formel (II) (Y1 = -C3H6-, Y2 = -CH3, m = 38) (Molverhältnis 90 : 10) umfassen, hergestellt worden ist. Das aliphatische Epoxyharz (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) ist ein 1,2-Epoxy-4-(2-oxiranyl)-cyclohexan-Addukt (Epoxyäquivalentgewicht: 170–200, C126H194O33) von 2,2-Bis-(hydroxymethyl)-1-butanol. Der Haftvermittler (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) ist ein Aluminat-Haftvermittler. Das Epoxy-Härtungsmittel (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto, Co., Inc.) ist ein latentes Härtungsmittel in Form eines Amin-Addukts.
  • Beispiel 1
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 128 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 32 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 250 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 100 Gew.-teile eines Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 8 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Beispiel 2
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 144 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 36 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 250 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 100 Gew.-teile eines Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 8 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 40 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 10 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 150 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 100 Gew.-teile eines Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 8 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 188 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 62 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 375 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 100 Gew.-teile eines Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 8 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Die Pastenzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden jeweils auf eine Teflon-Platte aufgetragen und sodann in einem Ofen 1 Stunde bei 70°C, 1 Stunde bei 120°C und 1 Stunde bei 160°C getrocknet und gehärtet, indem man die Temperatur stufenweise erhöhte. Man erhielt gehärtete Beschichtungsfilme mit einer Dicke von etwa 0,5 mm. Die Hohlraumanteile der Beschichtungsfilme wurden durch Messen des spezifischen Gewichts ermittelt. Dabei wurde das theoretische spezifische Gewicht "b" der Gesamtkomponenten der Pastenzusammensetzungen mit Ausnahme des organischen Lösungsmittels aus den entsprechenden spezifischen Gewichten "a" gemessen. Sodann wurden die spezifischen Gewichte der Beschichtungsfilme bestimmt. Anschließend wurden die Hohlraumanteile aus der folgenden Gleichung erhalten: Hohlraumanteil = (1 – a/b) × 100. Die Werte für die Wasserdurchlässigkeit der Beschichtungsfilme wurden gemäß JIS Z 0208 erhalten (Temperatur- und Feuchtigkeitszustand B, nämlich Temperatur 40°C, relative Feuchtigkeit 90%). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Anschließend wurden Halbleitervorrichtungen gemäß der Darstellung in 1 hergestellt, um die Verflüssigungsbeständigkeit und die Feuchtigkeitsbeständigkeit zu bestimmen. Zunächst wurden Chipträger 5 (Handelsbezeichnung E-679K, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) der Abmessungen 24 mm × 24 mm × 0,56 mm Dicke hergestellt, wobei vergoldete Anschlüsse 11 und Verbindungsabschnitte (nicht dargestellt) auf einer Seite des Isolierbasismaterials 7 gebildet wurden und durch Verbindungsabschnitte 9 mit mehreren Elektrodenabschnitten 12, die auf der anderen Seite des Isolationsbasismaterials 7 gebildet waren, zur Verbindung mit dem Außenabschnitt verbunden. Die Oberflächen wurden mit Ausnahme der vergoldeten Anschlüsse 11 und der Elektrodenabschnitte 12 mit einem etwa 20 μm dicken Isolationsschutzresist (Handelsbezeichnung PSR 4000 AUS 5, Produkt der Fa. Taiyo Ink Kabushiki Kaisha) beschichtet. Etwa 8 mg Klebstoff für Halbleiterelemente 3 (Handelsbezeichnung EN-4500, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) wurden auf die einzelnen Chipträger 5 so aufgetragen, dass eine Fläche, die identisch mit der Gestalt des Halbleiterelements war, beschichtet wurde. Eine Halbleiterelementattrappe 2, d. h. ein mit Al bemusterter Chip der Abmessungen 9 mm × 9 mm × 0,48 mm Dicke wurde darauf montiert. Die Chipträger 5 mit den montierten Halbleiterelementen 2 wurden zur Härtung des Klebstoffes 3 in einen Ofen gebracht. Anschließend wurden die Halbleiterelemente 2 und die vergoldeten Anschlüsse 11 der Chipträger 5 mit Golddrähten mit einem Durchmesser von 30 μm verdrahtet. Ein Damm 1b (Handelsbezeichnung HIR-2500, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) wurde gebildet, um die Pastenzusammensetzungen abzudämmen und ein Überströmen von den Platten zu verhindern. Auf die Montageflächen der Chipträger 5, auf denen die Halbleiterelemente 2 montiert waren, wurden Portionen von 0,8 g der Pastenzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 so geschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Die Chipträger 5, auf denen die Halbleiterelemente 2 montiert waren und die mit den Pastenzusammensetzungen versetzt waren, wurden in einen Ofen gebracht und 1 Stunde auf 70°C, 1 Stunde auf 120°C und 1 Stunde auf 160°C unter einer stufenweisen Temperaturerhöhung erwärmt, um die Pastenzusammensetzungen zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise wurden Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren, erhalten. Nach Montage dieser Halbleitervorrichtungen wurden Lötmittelkügelchen 8 angebracht.
  • Zur Prüfung der Beständigkeit gegen Verflüssigung ließ man die Halbleitervorrichtungen 168 Stunden in einem Thermohygrostat (85°C/60% relative Feuchtigkeit) stehen und führte sie sodann durch eine IR-Verflüssigungsvorrichtung, die auf eine Erwärmung der Oberflächen auf 240°C für eine Zeitspanne von 10 Sekunden eingestellt war. Sodann wurde eine Prüfung auf Risse und Ablösungen vorgenommen (Anzahl der Verflüssigungsvorgänge: 1). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Zur Prüfung auf Feuchtigkeitsbeständigkeit ließ man die Halbleitervorrichtungen in einem Thermohygrostat (85°C/85% relative Feuchtigkeit) stehen, wobei an vorbestimmte Anschlüsse der Halbleitervorrichtungen eine Spannung von 10 V angelegt wurde. Die Zeitspanne, die erforderlich war, bis die Aluminiummuster auf den Halbleiterelementen 2 rissen und die Isolation zwischen den Aluminiumverdrahtungen versagte, wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Tabelle 1
    Figure 00270001
  • Pastenzusammensetzung A
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 128 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 32 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 280 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 110 Gew.-teile eines feinen Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 6 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Pastenzusammensetzung B
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 40 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 10 Gew.- teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 90 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 110 Gew.-teile eines feinen Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 2 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Pastenzusammensetzung C
  • Ein Lack wurde durch Lösen von 320 Gew.-teilen eines Polyamid-Silicon-Copolymeren (Handelsbezeichnung HIMAL, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) und 80 Gew.-teilen eines alicyclischen Epoxyharzes (Handelsbezeichnung EHPE 3150, Produkt der Fa. Daicel Chemical Industries, Ltd.) in 710 Gew.-teilen Diethylenglykoldimethylether hergestellt. Hierzu wurden 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) gegeben. Anschließend wurden 110 Gew.-teile eines feinen Pulvers eines elastischen Siliconkautschuks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 15 μm (Handelsbezeichnung KMP-598, Produkt der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 1 Gew.-teil eines Haftvermittlers (Handelsbezeichnung PRENACT AL-M, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) und 16 Gew.-teile eines Epoxy-Härtungsmittels (Handelsbezeichnung AMICURE MY-H, Produkt der Fa. Ajinomoto Co., Inc.) zugegeben. Das Gemisch wurde mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Pastenzusammensetzung D
  • Insgesamt 100 Gew.-teile eines Epoxyharzes vom Biphenyltyp und eines Phenol-Novolak-Harzes als Härtungsmittel und 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) wurden vermischt und mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Pastenzusammensetzung E: Silicon
  • 160 Gew.-teile eines Siliconharzes und 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 m (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) wurden vermischt und mit einem Dreiwalzenstuhl verknetet. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Pastenzusammensetzung F
  • 160 Gew.-teile eines Resolphenolharzes und 970 Gew.-teile eines kugelförmigen Siliciumdioxidpulvers mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 μm (Handelsbezeichnung FB-74, Produkt der Fa. Denki Kagaku Kogyo K. K.) wurden vermischt und mit 160 Gew.-teilen Methylethylketon verdünnt. Man erhielt eine Pastenzusammensetzung.
  • Die Hohlraumdurchmesser und die Hohlraumverteilungen in den Beschichtungsfilmen aus den Pastenzusammensetzungen wurden durch Quecksilber-Porosimetrie bestimmt. Dabei wurden die einzelnen Pastenzusammensetzungen in entsprechenden Mengen auf eine Teflon-Platte aufgetragen. Die Pastenzusammensetzungen A, B und C wurden unter stufenweiser Temperaturerhöhung von 1 Stunde auf 70°C, 1 Stunde auf 120°C und 1 Stunde auf 160°C getrocknet. Die Pastenzusammensetzungen D und E wurden unter stufenweiser Temperaturerhöhung durch 30-minütiges Erwärmen auf 100°C und 3-stündiges Erwärmen auf 150°C getrocknet. Die Pastenzusammensetzung F wurde 2 Stunden unter Erwärmen auf 150°C getrocknet. Man erhielt folienartige, gehärtete Beschichtungsfilme mit einer Dicke von 0,5 mm. Die einzelnen Beschichtungsfilme wurden auf 5 mm × 20 mm zugeschnitten. Ihre Hohlraumverteilung im Bereich der Hohlraumdurchmesser von 0,0032 bis 100 μm wurde mit einem Quecksilber-Porosimeter (AUTOSCAN-33 POROSIMETER, Produkt der Fa. QUANTACHROME) gemessen. Aus der Hohlraumverteilung wurde der durchschnittliche Anteil der Hohlräume von 1 bis 20 μm berechnet: {(Volumen der Hohlräume mit einem Durchmesser von 1 bis 20 μm)/(Volumen der Hohlräume mit einem Durchmesser von 0,0032 bis 100 μm)} × 100. Der Wert für den Hohlraumanteil und die Wasserdampfdurchlässigkeit der auf diese Weise erhaltenen Beschichtungsfilme wurde auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt. Dabei wurden die Werte für das theoretische spezifische Gewicht "b" der vollständigen Komponenten der Pastenzusammensetzungen mit Ausnahme des organischen Lösungsmittels aus den jeweiligen Werten für das spezifische Gewicht "a" berechnet. Die Werte für das spezifische Gewicht der Beschichtungsfilme wurden bestimmt. Anschließend wurde der Hohlraumanteil aus der folgenden Gleichung ermittelt: Hohlraumanteil = (1 – a/b) × 100. Die Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit der Beschichtungsfilme wurden gemäß JIS Z 0208 (Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen B, d. h. Temperatur 40°C, relative Feuchtigkeit 90%) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Halbleitervorrichtung
  • Chipträger 5 (Handelsbezeichnung E-679-K, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) der Abmessungen 24 mm × 24 mm × 0,56 mm Dicke gemäß der Darstellung in 1 wurden vorbereitet, wobei goldplattierte Anschlüsse 11 und Verbindungemuster (nicht dargestellt) auf einer Seite des Isolierbasismaterials 7 ausgebildet wurden und über Verbindungsteile 9 mit einer Mehrzahl von Elektrodenteilen 12, die auf der anderen Seite des Isolierbasismaterials 7 für den externen Anschluss ausgebildet waren, verbunden wurden. Die Oberflächen (ausgenommen die goldplattierten Anschlüsse 11 und die Elektrodenteile 12) wurden mit einem etwa 20 μm dicken Isolierschutzresist (Handelsbezeichnung PSR 4000 AUS 5, Produkt der Fa. Taiyo Ink Kabushiki Kaisha) beschichtet.
  • Etwa 8 mg eines Klebstoffes für das Halbleiterbauelement 3 (Handelsbezeichnung EN-4500, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) wurden auf jeden Chipträger 5 so aufgebracht, dass die Beschichtungsfläche identisch mit der Gestalt des Halbleiterelements war. Eine Halbleiterelementattrappe 2, bei der es sich um einen Al-bemusterten Chip der Abmessungen 9,6 mm × 10,2 mm × 0,40 mm Dicke handelte, wurde darauf montiert. Die Chipträger 5 mit den darauf montierten Halbleiterelementen 2 wurden in einen Ofen gebracht, um den Klebstoff 3 zu härten. Anschließend wurden die Halbleiterelemente 2 und die goldplattierten Anschlüsse 11 der Halbleiterträger 5 mit Golddrähten 4 mit einem Durchmesser von 30 μm verdrahtet. Ein Damm 1b (Handelsbezeichnung HIR-2500, Produkt der Fa. Hitachi Chemical Co., Ltd.) wurde zum Zurückhalten der Pastenzusammensetzungen und zum Verhindern des Wegfließens von den Trägern ausgebildet.
  • Beispiel 3
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung A in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und unter stufenweiser Temperaturerhöhung 1 Stunde auf 70°C, 1 Stunde auf 120°C und 1 Stunde auf 160°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung B in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und unter stufenweiser Temperaturerhöhung 1 Stunde auf 70°C, 1 Stunde auf 120°C und 1 Stunde auf 160°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung C in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und unter stufenweiser Temperaturerhöhung 1 Stunde auf 70°C, 1 Stunde auf 120°C und 1 Stunde auf 160°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung D in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und unter stufenweiser Temperaturerhöhung 30 Minuten auf 100°C und 3 Stunden auf 150°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung E in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und unter stufenweiser Temperaturerhöhung 30 Minuten auf 100°C und 3 Stunden auf 150°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien lagepackt waren.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Auf den Montageflächen von Chipträgern 5, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit Halbleiterelementen 2 bestückt waren, wurde die Pastenzusammensetzung F in einer Menge von 0,8 g so ausgeschüttet, dass die Halbleiterelemente 2 und die Golddrähte 4 vollständig bedeckt waren. Chipträger 5 mit der aufgebrachten Pastenzusammensetzung wurden in einen Ofen gebracht und 2 Stunden auf 150°C erwärmt, um die Pastenzusammensetzung zu trocknen und zu verfestigen. Auf diese Weise erhielt man Halbleitervorrichtungen, die mit gehärteten Versiegelungsmaterialien 1a gepackt waren.
  • Zur Prüfung der Beständigkeit gegen Verflüssigung wurden die vorstehend erhaltenen Halbleitervorrichtungen befeuchtet, indem man sie 168 Stunden in einer Atmosphäre von 85°C und 60% relativer Feuchtigkeit beließ und sie sodann durch eine IR-Verflüssigungsvorrichtung führte, um ihre Oberflächen 10 Sekunden auf 240°C zu erwärmen, wonach eine Prüfung auf Rissbildungen und Ablösungen (Test zur Prüfung der Beständigkeit gegen Verflüssigung) durchgeführt wurde.
  • Zur Prüfung der zuverlässigen feuchtigkeitsbeständigen Beschaffenheit ließ man die Halbleitervorrichtungen bei 121°C und einem Sättigungswasserdampfdruck von 2 atm stehen. Anschließend wurde in vorbestimmten Abständen eine Prüfung auf geschädigte Al-Verdrahtungen durchgeführt, um die Zeitdauer zu bestimmen, bis 50% der Baugruppen Schäden aufwiesen (PCT-Test). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Tabelle 2
    Figure 00340001
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Halbleitervorrichtungen mit guter Beständigkeit gegen Verflüssigung und zuverlässiger Feuchtigkeitsbeständigkeit sind erhältlich, indem man die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen aufträgt und trocknet und dadurch Schutzfilme oder Versiegelungsmaterialien erhält. Dabei werden Halbleitervorrichtungen versiegelt, indem man die erfindungsgemäßen Pastenzusammensetzungen aufträgt und trocknet und dabei eine Versiegelung mit Versiegelungsmaterialien vornimmt, die Hohlräume enthalten und in Bezug auf die Wasserdampfdurchlässigkeit in geeigneter Weise eingestellt sind. Dadurch werden Wege geschaffen, um das in den Bausteingruppen während des Verflüssigungsvorgangs verdampfte Wasser abzuführen und eine entsprechende Entlastung vorzunehmen. Auf diese Weise erhält man Halbleitervorrichtungen mit hervorragender Beständigkeit gegen Verflüssigung. Ferner wird eine hervorragende Feuchtigkeitsbeständigkeit erreicht, da eine Schicht mit einer geringen Wasserdampfdurchlässigkeit und einer höheren Harzdichte nahe an der Oberfläche der Versiegelungsmaterialien und an den aktiven Flächen der Halbleiterelemente und in der Nähe davon gebildet wird. Ferner sind die erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen insofern kostengünstig, als sie unter Verwendung vorhandener Vorrichtungen zur Packung von Halbleitern hergestellt werden können, ohne dass zusätzliche Schritte erforderlich sind.

Claims (17)

  1. Pastenzusammensetzung, die als wesentliche Bestandteile enthält: (A) 100 Gewichtsanteile eines thermoplastischen Harzes; (B) 5 bis 150 Gewichtsanteile eines Epoxidharzes; (C) 0,1 bis 30 Gewichtsanteile eines oder mehrerer Haftvermittler, ausgewählt unter einem Silan-Haftvermittler, einem Titanat-Haftvermittler und einem Aluminat-Haftvermittler; (D) 100 bis 3500 Gewichtsanteile eines pulverförmigen anorganischen Füllstoffs; (E) 20 bis 300 Gewichtsanteile eines Pulvers mit Gummielastizität; und (F) 150 bis 3500 Gewichtsanteile eines organischen Lösungsmittels, wobei das Gewichtsverhältnis [(A) + (B)] : [(D) + (E)] zwischen 5 : 95 und 18 : 82 liegt.
  2. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, die bei Aufbringung und Trocknung durch aufeinanderfolgende Erwärmung bei 70°C für eine Stunde, 120°C für eine Stunde und 160°C für eine Stunde einen Beschichtungsfilm ergibt, der einen Hohlraumgehalt von mindestens 3 Vol.-% und eine bei 40°C und 90% RH gemessene Wasserdampfpermeabilität von höchstens 500 g/m·24h aufweist.
  3. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner ein Aushärtemittel (G) für das Epoxidharz (B) enthält.
  4. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz (A) in einem Polyamid-Silikon-Copolymer oder einem Polyamidimid-Silikon-Copolymer besteht, das durch Polykondensation einer aromatischen Dicarboxylsäure, einer aromatischen Tricarboxylsäure oder einer davon ableitbaren reaktionsfähigen Säure mit einem Diamin ableitbar ist, das als wesentlichen Inhaltsstoff ein Diamin-Silikon enthält.
  5. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz (B) in einem alizyklischen Epoxidharz besteht.
  6. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der pulverförmige anorganische Füllstoff (D) in einem Silikon-Dioxidpulver besteht.
  7. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pulver (E) mit Gummielastizität Silikongummipulver ist.
  8. Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner 1 bis 100 Gewichtsanteile eines Aushärtemittels (G) für Epoxidharz (B) pro 100 Gewichtsanteile Epoxidharz (B) enthält.
  9. Schutzfilm, der dadurch gebildet ist, daß die Pastenzusammensetzung nach Anspruch 1 auf eine Fläche eines Halbleiterabschnitts aufgebracht und getrocknet wird, und der einen Hohlraumgehalt von mindestens 3 Vol.-% sowie eine bei 40°C und 90% RH gemessene Wasserdampfpermeabilität von höchstens 500 g/m·24h aufweist.
  10. Schutzfilm nach Anspruch 9, der dadurch gebildet ist, daß die Pastenzusammensetzung auf eine Oberfläche eines Halbleiterabschnitts aufgebracht wird und dadurch getrocknet wird, daß sie aufeinanderfolgend bei 50 bis 100°C für 0,5 bis 2 Stunden, 101 bis 140°C für 0,5 bis 2 Stunden und 141 bis 180°C für 0,5 bis 2 Stunden erwärmt wird.
  11. Schutzfilm nach Anspruch 9, der einen Hohlraumanteil von 3 bis 30 Vol.-% und eine bei 40°C und 90% RH gemessene Wasserdampfpermeabilität von 30 bis 500 g/m·24h aufweist.
  12. Halbleitervorrichtung mit einem Schutzfilm nach Anspruch 9.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Schutzfilm ein Dichtmaterial darstellt, das einen Chip in der Halbleitervorrichtung abdichtet.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei Hohlräume von 1 bis 20 μm Durchmesser in dem Dichtmaterial ein Gesamtvolumen von 1 bis 100 Vol.-% des Gesamtvolumens der Hohlräume von 0,0032 bis 100 μm Durchmesser in dem Dichtmaterial einnehmen.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Dichtmaterial einen Hohlraumanteil von 3 bis 30 Vol.-% und eine bei 40°C und 90% RH gemessene Wasserdampfpermeabilität von 30 bis 500 g/m·24h aufweist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Chip auf einem Chipträger befestigt ist, der aufweist: einen inneren Verbindungsabschnitt, an den ein Chipanschluß angeschlossen ist, einen äußeren Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Außenbereich der Halbleitervorrichtung, und einen Schaltverbindungsabschnitt, der den inneren Verbindungsabschnitt mit dem äußeren Verbindungsabschnitt verbindet.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der innere Verbindungsabschnitt ein auf einer Seite eines Isolationsbasismaterials gebildetes Schaltverbindungsmuster darstellt, der äußere Verbindungsabschnitt mehrere Elektrodenabschnitte aufweist, die auf der anderen Seite des Isolationsbasismaterials gebildet und durch den Schaltverbindungsabschnitt mit dem Schaltverbindungsmuster verbunden sind, der Chip auf der das Schaltverbindungsmuster tragenden Seite des Isolationsbasismaterials durch ein Klebemittel zum Anbringen des Halbleiterelements angebracht ist, und der Chipanschluß und das Schaltverbindungsmuster durch einen Golddraht miteinander verbunden sind.
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