TW201634516A

TW201634516A - 壓縮成形用模具底部塡充材料、半導體封裝、構造體及半導體封裝之製造方法

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Publication number: TW201634516A
Application number: TW104109882A
Authority: TW
Inventors: 伊藤祐輔
Original assignee: 住友電木股份有限公司
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-01
Also published as: TWI652284B

Abstract

本發明係一種壓縮成形用模具底部填充材料，其係將配置於基板上之半導體元件密封，並且填充至上述基板與上述半導體元件之間之間隙者，且含有環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、及無機填充劑(C)，且該壓縮成形用模具底部填充材料為粉粒體，於使用硫化儀(curelastometer)，在模具溫度175℃之條件下進行測定時，自開始測定至達到最大轉矩之5%為止之時間T(5)為25秒以上且100秒以下。

Description

壓縮成形用模具底部填充材料、半導體封裝、構造體及半導體封裝之製造方法

本發明係關於一種壓縮成形用模具底部填充材料、半導體封裝、構造體及半導體封裝之製造方法。

於在基板上安裝半導體元件而成之半導體封裝中，存在使用一次進行基板與半導體元件之間之間隙之填充、及半導體元件之密封的模具底部填充材料之情形。作為與模具底部填充材料相關之技術，例如可列舉專利文獻1所記載者。

專利文獻1係關於模具底部填充材料用環氧樹脂組成物之技術。具體而言，記載有含有環氧樹脂、硬化劑、無機填充劑、及硬化促進劑之非液狀環氧樹脂組成物。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2011-132268號公報

於使用模具底部填充材料一次進行基板與半導體元件之間之間隙之填充、及半導體元件的密封之情形時，存在無法充分地獲得上述間隙之填充性之情形。因此，要求填充性優異之模具底部填充材料。

根據本發明，提供一種壓縮成形用模具底部填充材料，其係將配置於基板上之半導體元件密封，並且填充至上述基板與上述半導體元件之間之間隙者，且含有：環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、及無機填充劑(C)，且上述壓縮成形用模具底部填充材料為粉粒體，於使用硫化儀(curelastometer)，在模具溫度為175℃之條件下進行測定時，自開始測定至達到最大轉矩之5%為止之時間T(5)為25秒以上且100秒以下。

根據本發明，提供一種半導體封裝，其係藉由如下方式獲得：使用上述壓縮成形用模具底部填充材料，將配置於基板上之半導體元件密封，並且填充上述基板與上述半導體元件之間之間隙。

根據本發明，提供一種構造體，其係藉由如下方式獲得：使用上述壓縮成形用模具底部填充材料，將配置於基板上之多個半導體元件密封，並且填充上述基板與各上述半導體元件之間之間隙。

根據本發明，提供一種半導體封裝之製造方法，其包含如下步驟：於基板上，介隔凸塊而配置半導體元件；及使用壓縮成形法，藉由上述壓縮成形用模具底部填充材料將上述半導體元件密封，並且填充上述基板與上述半導體元件之間之間隙。

根據本發明，可實現填充性優異之模具底部填充材料。

10‧‧‧基板

20‧‧‧半導體元件

22‧‧‧凸塊

24‧‧‧間隙

30‧‧‧密封材

100‧‧‧半導體封裝

102‧‧‧構造體

上述目的及其他目的、特徵及優點係藉由以下敍述之較佳之實施形態、及隨附於該實施形態之以下之圖式而進一步變明確。

圖1係表示本實施形態之半導體封裝之剖面圖。

圖2係表示本實施形態之構造體之剖面圖。

以下，使用圖式，對實施形態進行說明。再者，於所有圖式中，對相同之構成要素標註相同之元件符號，而適當地省略說明。

(第1實施形態)

本實施形態之模具底部填充材料係將配置於基板上之半導體元件密封，並且填充至基板與半導體元件之間之間隙者。壓縮成形用模具底部填充材料含有環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、及無機填充劑(C)。又，壓縮成形用模具底部填充材料為粉粒體。進而，壓縮成形用模具底部填充材料係於使用硫化儀，在模具溫度為175℃之條件下進行測定時，自開始測定至達到最大轉矩之5%為止之時間T(5)為25秒以上且100秒以下。

關於使用模具底部填充材料之半導體元件之密封、及位於半導體元件下方之間隙之填充，可考慮例如藉由轉移成形法而進行。然而，於該情形時，存在難以獲得對上述間隙穩定且優異之填充性之情形。該情形係於如大面積之MAP成形之情形時尤為顯著。本發明者係鑒於此種情況，對使用壓縮成形法進行模具底部填充材料之密封成形進行研究。然而，於此種情形時，亦要求對基板與半導體元件之間之間隙之更優異的填充性。

本發明者新認知到如下情形：藉由對模具底部填充材料控制由硫化儀測定之硬化特性，可提高藉由壓縮成形法而一次進行半導體元件之密封、及位於半導體元件下方之間隙之填充時之填充性。本實施形態係基於此種認知，提供一種使用硫化儀於模具溫度為175℃之條件下進行測定時之自開始測定至達到最大轉矩之5%為止之時間T(5)為25秒以上且100秒以下的壓縮成形用模具底部填充材料。藉此，可實現填充性優異之模具底部填充材料。

以下，詳細地對本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料、半導體封裝100、及構造體102進行說明。

首先，對壓縮成形用模具底部填充材料進行說明。

壓縮成形用模具底部填充材料係將配置於基板上之半導體元件密封，並且填充至基板與半導體元件之間之間隙。半導體元件之密封、及向基板與半導體元件之間之間隙之填充係使用壓縮成形法一次進行。藉此，可進行填充性或灰分均勻性優異之模具底部填充材料之成形。此種效果例如於MAP成形等大面積之密封成形時尤為明顯地獲得。

基板係例如為插入式基板等配線基板。又，半導體元件係例如對於基板進行倒裝晶片安裝。藉由使用壓縮成形用模具底部填充材料之密封及填充而形成的是例如BGA(Ball Grid Array)或CSP(Chip Size Package)等半導體封裝，且亦涉及與藉由近年來大量應用於該等封裝成形之MAP(Mold Array Package)成形而形成之構造體。

壓縮成形用模具底部填充材料為粉粒體。因此，可使用壓縮成形法，進行填充性或灰分均勻性優異之模具底部填充材料之成形。再者，所謂壓縮成形用模具底部填充材料為粉粒體係指為粉末狀或顆粒狀中之任一形狀之情形。本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料係例如可製成顆粒狀。

再者，藉由使用為粉粒體之本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料之壓縮成形，可實現較使用並非為粉粒體而為平板狀之模具底部填充材料之轉移成形更優異之填充性及灰分均勻性。

本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料係於使用JIS標準篩藉由篩分而測得之粒度分佈中，粒徑未達106μm之細粉相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體之比率較佳為5質量%以下，更佳為3質量%以下。藉由將粒徑未達106μm之細粉之比率設為上述上限值以下，而於散佈於模具上時粉粒體之材料不會成為塊狀物而均勻地熔融，可抑制部分凝膠化或硬化不均。因此，可謀求壓縮成形時之灰分均勻性或成形性之提高。

又，本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料係於使用JIS標準篩藉由篩分而測得之粒度分佈中，粒徑為2mm以上之粗粒相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體之比率較佳為3質量%以下，更佳為2質量%以下。藉由將粒徑為2mm以上之粗粒之比率設為上述上限值以下，可減少壓縮成形時之散佈不均，謀求硬化樹脂厚度之均勻性之提高。又，於散佈於模具上時粉粒體之材料不會成為塊狀物而均勻地熔融，抑制部分凝膠化或硬化不均，亦可謀求壓縮成形時之灰分均勻性或成形性之提高。

作為測定如上述之壓縮成形用模具底部填充材料之粒度分佈之方法，可列舉如下方法作為一例：使用ro-tap型振篩機所具備之網眼為2.00mm、1.00mm、及106μm之JIS標準篩，一面使該等篩振動(錘打數：120次/分鐘)20分鐘一面使40g之試樣通過篩而進行分級，求出殘留於2.00mm、1.00mm之篩上之粒子相對於分級前之總試樣質量的比率(質量%)、及通過106μm之篩之細粉相對於分級前之總試樣質量的比率(質量%)。

再者，於使用該方法之情形時，存在縱橫比較高之粒子通過各篩之可能性。因此，於利用上述方法測定粒度分佈時，例如方便起見，可將根據上述固定條件而分級之各成分之質量%定義為具有與各成分相當之粒徑的粒子相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體之比率。

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料係於使用硫化儀，在模具溫度為175℃之條件下進行測定時，自開始測定至達到最大轉矩之5%為止之時間T(5)為25秒以上且100秒以下。此處，例如可將自開始測定經過300秒時之轉矩定義為最大轉矩。

藉由將時間T(5)設為25秒以上，可於壓縮成形時提高對基板與半導體元件之間之間隙之填充性。另一方面，藉由將時間T(5)設為100秒以下，可於壓縮成形時實現充分之硬化性。如上所述，藉由控制由硫化儀測定之硬化特性，可實現壓縮成形時之填充性或硬化性優異之模具底部填充材料。又，就提高填充性或硬化性之觀點而言，時間T(5)更佳為30秒以上且90秒以下，若考慮填充性或灰分均勻性之更穩定性，則尤佳為45秒以上且80秒以下。

再者，時間T(5)例如可藉由分別適當地調整壓縮成形用模具底部填充材料所包含之各成分之種類或含量、壓縮成形用模具底部填充材料之粒度分佈等而控制。於本實施形態中，例如可列舉：調整硬化劑(B)或無機填充劑(C)之種類或含量，於含有硬化促進劑(D)或偶合劑(E)之情形時，調整該等之種類或含量。

本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料係使用高化式流動試驗儀(flow tester)測定之於175℃之黏度η例如為3.5Pa‧秒以上且15Pa‧秒以下。藉由將黏度η設為3.5Pa‧秒以上，可實現成形性優異之壓縮成形用模具底部填充材料。又，藉由將黏度η設為15Pa‧秒以下，而於壓縮成形時，可更有效地提高對基板與半導體元件之間之間隙之填充性。再者，就提高成形性及填充性之觀點而言，黏度η較佳為3.5Pa‧秒以上且10Pa‧秒以下，尤佳為4.0Pa‧秒以上且10Pa‧秒以下。

再者，黏度η例如可藉由分別適當地調整壓縮成形用模具底部填充材料所含有之各成分之種類或含量、壓縮成形用模具底部填充材料之粒度分佈等而控制。

於本實施形態中，可將熔解之壓縮成形用模具底部填充材料之表觀黏度設為黏度η，該表觀黏度例如係使用高化式流動試驗儀，於溫度175℃、荷重40kgf(活塞面積1cm²)、模嘴孔直徑0.50mm、模嘴長度1.00mm之試驗條件下進行測定。於該情形時，黏度η例如可藉由以下之計算式而算出。於計算式中，Q為每單位時間流動之模具底部填充材料之流量。

η=(4πDP/128LQ)×10^-3(Pa‧秒)

η：表觀黏度

D：模嘴孔直徑(mm)

P：試驗壓力(Pa)

L：模嘴長度(mm)

Q：流動速率(cm³/秒)

於本實施形態中，藉由調整時間T(5)/黏度η，可謀求壓縮成形用模具底部填充材料之填充性、成形性、流動性、及硬化性之平衡性之提高。就提高該等之平衡性之觀點而言，時間T(5)/黏度η例如較佳為2Pa^-1以上且30Pa^-1以下，更佳為4Pa^-1以上且25Pa^-1以下，尤佳為5Pa^-1以上且20Pa^-1以下。藉由將時間T(5)/黏度η設為上述下限值以上，可平衡性良好地提高流動性及填充性。又，藉由將時間T(5)/黏度η設為上述上限值以下，可確實地抑制硬化性或成形性下降並且謀求填充性之提高。於本發明中，尤其是為了使如MAP成形之大面積之構造體的對半導體元件與基板之間之微小空間之填充性及均勻成形性同時實現之前所未有之特性並存，時間T(5)/黏度η之值成為重要之概念。

壓縮成形用模具底部填充材料含有環氧樹脂(A)、硬化劑(B)、及無機填充劑(C)。藉此，可使用壓縮成形法，進行壓縮成形用模具底部填充材料之成形。

((A)環氧樹脂)

作為環氧樹脂(A)，可使用一分子內具有兩個以上環氧基之全部單體、低聚物、聚合物，其分子量或分子結構並無特別限定。

於本實施形態中，作為環氧樹脂(A)，例如可列舉：聯苯型環氧樹脂；雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、四甲基雙酚F型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂；茋型環氧樹脂；酚系酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂；三苯酚甲烷型環氧樹脂、烷基改質三苯酚甲烷型環氧樹脂等多官能環氧樹脂；具有伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有聯伸苯骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂等芳烷基型環氧樹脂；二羥基萘型環氧樹脂、將二羥基萘之二聚物進行環氧丙醚化而獲得之環氧樹脂等萘酚型環氧樹脂；異三聚氰酸三環氧丙酯、異三聚氰酸單烯丙基二環氧丙酯等含有三核之環氧樹脂；二環戊二烯改質酚型環氧樹脂等橋接環狀烴化合物改質酚型環氧樹脂，該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。於該等中，聯苯型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、及四甲基雙酚F型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂、以及茋型環氧樹脂較佳為具有結晶性者。

作為環氧樹脂(A)，尤佳為使用含有選自由下述式(1)表示之環氧樹脂、下述式(2)表示之環氧樹脂、及下述式(3)表示之環氧樹脂所構成之群中之至少一種者。

(式(1)中，Ar¹表示伸苯基或伸萘基，於Ar¹為伸萘基之情形時，環氧丙醚基可鍵結於α位、β位中之任一位置。Ar²表示伸苯基、伸聯苯基、或伸萘基中之任一基。R_a及R_b分別獨立地表示碳數1~10之烴基。g為0~5之整數，h為0~8之整數。n³表示聚合度，其平均值為1~3)

(式(2)中，存在多個之R_c分別獨立地表示氫原子或碳數1~4之烴基。n⁵表示聚合度，其平均值為0~4)

(式(3)中，存在多個之R_d及R_e分別獨立地表示氫原子或碳數為1~4之烴基。n⁶表示聚合度，其平均值為0~4)

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料中之環氧樹脂(A)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為3質量%以上，更佳為4質量%以上，尤佳為6質量%以上。藉由將環氧樹脂(A)之含量設為上述下限值以上，可於壓縮成形時實現充分之流動性，謀求填充性或成形性之提高。

另一方面，壓縮成形用模具底部填充材料中之環氧樹脂(A)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為30質量%以下，更佳為20質量%以下。藉由將環氧樹脂(A)之含量設為上述上限值以下，對於使用壓縮成形用模具底部填充材料形成之半導體封裝，可提高耐濕可靠性或耐回焊性。

((B)硬化劑)

作為密封用樹脂組成物所含有之硬化劑(B)，例如可大致分為加成聚合型硬化劑、觸媒型硬化劑、及縮合型硬化劑之3種類型。

作為用於硬化劑(B)之加成聚合型硬化劑，例如可列舉：二伸乙基三胺(DETA)、三伸乙基四胺(TETA)、間苯二甲胺(MXDA)等脂肪族聚胺；二胺基二苯甲烷(DDM)、間苯二胺(MPDA)、二胺基二苯基碸(DDS)等芳香族聚胺，此外可列舉包含雙氰胺(DICY)、有機酸二醯肼等之聚胺化合物；包含六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)、四氫鄰苯二甲基酸酐(MTHPA)等脂環族酸酐、偏苯三甲酸酐(TMA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等之酸酐；酚醛清漆型酚樹脂、聚乙烯基苯酚等酚樹脂系硬化劑；聚硫醚、硫酯、硫醚等聚硫醇化合物；異氰酸酯預聚物、封端異氰酸酯等異氰酸酯化合物；含羧酸之聚酯樹脂等有機酸類等。

作為用於硬化劑(B)之觸媒型硬化劑，例如可列舉：二甲基苄胺(BDMA)、2,4,6-三-二甲基胺基甲基苯酚(DMP-30)等三級胺化合物；2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑(EMI24)等咪唑化合物；BF₃錯合物等路易斯酸等。

作為用於硬化劑(B)之縮合型硬化劑，例如可列舉：可溶酚醛型酚樹脂；如含羥甲基之尿素樹脂之類的尿素樹脂；如含有羥甲基之三聚氰胺樹脂之類的三聚氰胺樹脂等。

於該等中，就提高針對耐燃性、耐濕性、電特性、硬化性、及保存穩定性等之平衡性之觀點而言，較佳為酚樹脂系硬化劑。作為酚樹脂系硬化劑，可使用一分子內具有兩個以上酚性羥基之全部單體、低聚物、聚合物，其分子量、分子結構並無特別限定。

作為用於硬化劑(B)之酚樹脂系硬化劑，例如可列舉：酚系酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚酚醛清漆等酚醛清漆型酚樹脂；聚乙烯基苯酚；三苯酚甲烷型酚樹脂等多官能型酚樹脂；萜烯改質酚樹脂、二環戊二烯改質酚樹脂等改質酚樹脂；具有伸苯基骨架及/或聯伸苯骨架之苯酚芳烷基樹脂、具有伸苯基及/或聯伸苯骨架之萘酚芳烷基樹脂等芳烷基型酚樹脂；雙酚A、雙酚F等雙酚化合物等；該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。於該等中，就提高壓縮成形用模具底部填充材料之硬化性之觀點而言，更佳為使用多官能型酚樹脂或芳烷基型酚樹脂。

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料中之硬化劑(B)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為1質量%以上，更佳為2質量%以上，尤佳為3質量%以上。藉由將硬化劑(B)之含量設為上述下限值以上，可於壓縮成形時實現優異之流動性，謀求填充性或成形性之提高。

另一方面，壓縮成形用模具底部填充材料中之硬化劑(B)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為25質量%以下，更佳為15質量%以下，尤佳為10質量%以下。藉由將硬化劑(B)之含量設為上述上限值以下，對於使用壓縮成形用模具底部填充材料形成之半導體封裝，可提高耐濕可靠性或耐回焊性。

((C)無機填充劑)

作為無機填充劑(C)之構成材料，並無特別限定，例如可列舉：熔融二氧化矽、結晶二氧化矽等二氧化矽(silica)、氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等，可使用該等中之任一種以上。於該等中，就通用性優異之觀點而言，更佳為使用二氧化矽，尤佳為使用熔融二氧化矽。又，無機填充劑(C)較佳為球狀，進而較佳為球狀二氧化矽。藉此，可有效地提高壓縮成形時之壓縮成形用模具底部填充材料之流動性。

無機填充劑(C)例如自體積基準粒度分佈之最大粒徑側起觀察，累積頻率成為5%之粒徑R_max為8μm以上且35μm以下。藉此，可提高無機填充劑(C)之分散性，有效地提高灰分均勻性。又，亦可提高壓縮成形用模具底部填充材料之流動性。就有效地提高灰分均勻性及流動性之平衡性之觀點而言，粒徑R_max更佳為10μm以上且25μm以下，尤佳為11μm以上且23μm以下。

又，無機填充劑(C)係將與體積基準粒度分佈之最大峰對應之粒徑設為眾數直徑(mode diameter)R，眾數直徑R較佳為1μm以上且24μm以下，更佳為3μm以上且24μm以下，尤佳為4.5μm以上且24μm以下。藉此，於壓縮成形時，可更有效地提高對基板與半導體元件之間之狹縫之填充性、及大面積之MAP成形時之均勻成形性。

就更有效地提高壓縮成形時之填充性、流動性、灰分均勻性之平衡性之觀點而言，無機填充劑(C)之R/R_max較佳為0.4以上，更佳為大於0.50，尤佳為0.52以上。再者，就提高壓縮成形時之填充性之觀點而言，無機填充劑(C)較佳為滿足R<R_max之關係。於該情形時，R/R_max成為未達1.0。

於無機填充劑(C)整體之體積基準粒度分佈中，具有眾數直徑R之粒子之頻率較佳為3.5%以上且15%以下，更佳為4%以上且10%以下，尤佳為4.5%以上且9%以下。藉此，可使具有眾數直徑R或接近眾數直徑R之粒徑之粒子之比率變高。因此，對於壓縮成形用模具底部填充材料，可更有效地提高流動性及填充性之平衡性。

又，於無機填充劑(C)整體之體積基準粒度分佈中，具有0.8×R以上且1.2×R以下之粒徑之粒子之頻率較佳為10%以上且60%以下，更佳為12%以上且50%以下，尤佳為15%以上且45%以下。藉此，可確實地使具有眾數直徑R或接近眾數直徑R之粒徑之粒子之比率變高。因此，對於壓縮成形用模具底部填充材料，可更有效地提高流動性及填充性之平衡性。

又，於無機填充劑(C)整體之體積基準粒度分佈中，具有0.5×R以下之粒徑之粒子之頻率較佳為5%以上且50%以下。藉由將相對於眾數直徑R而粒徑相對較小之粒子之頻率設為上述範圍，可實現流動性更優異之壓縮成形用模具底部填充材料。

再者，無機填充劑(C)之粒度分佈例如可藉由使用篩或旋風分離器(空氣分級)等對原料粒子進行分級而調整。又，粒徑R_max或眾數直徑R等之無機填充劑(C)之粒度分佈之測定例如可使用島津製作所(股)製造的雷射繞射散射式粒度分佈計SALD-7000進行。

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料中之無機填充劑(C)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為50質量%以上，更佳為60質量%以上。藉由將無機填充劑(C)之含量設為上述下限值以上，可提高低吸濕性及低熱膨脹性，更有效地提高半導體封裝之耐濕可靠性或耐回焊性。

另一方面，壓縮成形用模具底部填充材料中之無機填充劑(C)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為93質量%以下，更佳為91質量%以下。藉由將無機填充劑(C)之含量設為上述上限值以下，可更有效地提高壓縮成形用模具底部填充材料於壓縮成形時之流動性或填充性。

((D)硬化促進劑)

壓縮成形用模具底部填充材料例如可進而含有硬化促進劑(D)。硬化促進劑(D)係只要為促進環氧樹脂(A)之環氧基、與硬化劑(B)(例如酚樹脂系硬化劑之酚性羥基)之交聯反應者即可，例如可使用通常用於密封用環氧樹脂組成物者。作為硬化促進劑(D)，例如可列舉：有機膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜鹼化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、鏻化合物與矽烷化合物之加成物等含磷原子之化合物；例示出1,8-二氮雜雙環 (5,4,0)十一烯-7、二甲基苄胺、2-甲基咪唑等之脒或三級胺；進而可列舉上述脒、胺之四級鹽等含氮原子之化合物等，該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。於該等中，就提高硬化性之觀點而言，更佳為使用含磷原子之化合物。又，就提高流動性與硬化性之平衡性之觀點而言，更佳為使用四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜鹼化合物、膦化合物與醌化合物之加成物、鏻化合物與矽烷化合物之加成物等具有潛伏性之硬化促進劑。又，就提高壓縮成形時之填充性之觀點而言，尤佳為使用膦化合物與醌化合物之加成物、或鏻化合物與矽烷化合物之加成物。再者，就製造成本之觀點而言，亦可較佳地使用有機膦或含氮原子之化合物。

作為用作硬化促進劑(D)之有機膦，例如可列舉：乙基膦、苯基膦等一級膦；二甲基膦、二苯基膦等二級膦；三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等三級膦。

作為用作硬化促進劑(D)之四取代鏻化合物，例如可列舉下述通式(4)所表示之化合物。

(通式(4)中，P表示磷原子，R1、R2、R3、及R4分別獨立地表示芳香族基或烷基，A表示芳香環上具有至少一個選自羥基、羧基、硫醇基中之官能基中之任一基的芳香族有機酸之陰離子，AH表示芳香環上具有至少一個選自羥基、羧基、硫醇基中之官能基中之任一基的芳香族有機酸，x及 y為1~3之數，z為0~3之數，且x=y)

通式(4)所表示之化合物例如藉由以下方式獲得，但並不限定於此。首先，將四取代鏻鹵化物、芳香族有機酸、及鹼混入至有機溶劑並均勻地混合，於該溶液系內產生芳香族有機酸陰離子。繼而，若添加水，則可使通式(4)所表示之化合物沈澱。於通式(4)所表示之化合物中，就合成時之取得率與硬化促進效果之平衡性優異之觀點而言，較佳為與磷原子鍵結之R1、R2、R3及R4為苯基，且AH為芳香環上具有羥基之化合物、即酚化合物，且A為該酚化合物之陰離子。再者，所謂酚化合物係於概念上包含單環之苯酚、甲酚、鄰苯二酚、間苯二酚或縮合多環式萘酚、二羥基萘、具備多個芳香環之(多環式)雙酚A、雙酚F、雙酚S、聯苯酚、苯基苯酚、酚系酚醛清漆等者，於該等中，較佳為使用具有兩個羥基之酚化合物。

作為用作硬化促進劑(D)之磷酸酯甜菜鹼化合物，例如可列舉下述通式(5)所表示之化合物等。

(通式(5)中，X1表示碳數1~3之烷基，Y1表示羥基，a為0~5之整數，b為0~4之整數)

通式(5)所表示之化合物並無特別限定，例如可經由如下步驟而獲得：使作為三級膦之三芳香族取代膦與重氮鎓鹽接觸，使三芳香族取代膦與重氮鎓鹽所具有之重氮鎓基進行取代。

作為用作硬化促進劑(D)之膦化合物與醌化合物之加成物，例如可列舉下述通式(6)所表示之化合物等。

(通式(6)中，P表示磷原子，R5、R6、及R7互相獨立地表示碳數1~12之烷基或碳數6~12之芳基，R8、R9、及R10互相獨立地表示氫原子或碳數1~12之烴基，R8及R9亦可彼此鍵結而形成環)

作為用於膦化合物與醌化合物之加成物之膦化合物，例如較佳為三苯基膦、三(烷基苯基)膦、三(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、三(苄基)膦等芳香環未經取代或於該芳香環上存在烷基、烷氧基等取代基者，作為烷基、烷氧基等取代基，可列舉具有1~6之碳數者。就易於獲取之觀點而言，較佳為三苯基膦。

又，作為用於膦化合物與醌化合物之加成物之醌化合物，可列舉：鄰苯醌、對苯醌、蒽醌類，於該等中，就保存穩定性之方面而言，較佳為對苯醌。

膦化合物與醌化合物之加成物並無特別限定，例如可藉由於可溶解有機三級膦及苯醌類之兩者之溶劑中使該等接觸、混合而獲得。作為溶劑，較佳為丙酮或甲基乙基酮等酮類且於加成物中之溶解性較低者。

於通式(6)所表示之化合物中，就降低硬化後之壓縮成形用模具底部填充材料之熱時彈性模數的方面而言，較佳為與磷原子鍵結之R5、R6、及R7為苯基、且R8、R9、及R10為氫原子之化合物、即，使1,4-苯醌與三苯基膦加成所得之化合物。

作為用作硬化促進劑(D)之鏻化合物與矽烷化合物之加成物，例如可列舉下述式(7)所表示之化合物等。

(通式(7)中，P表示磷原子，Si表示矽原子。R11、R12、R13、及R14互相獨立地表示具有芳香環或雜環之有機基、或者脂肪族基，X2為與基Y2及Y3鍵結之有機基。X3為與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3表示質子性供與基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結而形成螯合結構。Y4及Y5表示質子性供與基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結而形成螯合結構。X2及X3可彼此相同，亦可不同，Y2、Y3、Y4、及Y5可彼此相同，亦可不同。Z1為具有芳香環或雜環之有機基、或者脂肪族基)

通式(7)中，作為R11、R12、R13、及R14，例如可列舉：苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、萘基、羥基萘基、苄基、甲基、乙基、正丁基、正辛基、及環己基等，於該等中，更佳為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、羥萘基等具有取代基之芳香族基、或者未經取代之芳香族基。

又，通式(7)中，X2為與Y2及Y3鍵結之有機基。同樣地，X3為與基Y4及Y5鍵結之有機基。Y2及Y3為質子性供與基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y2及Y3與矽原子鍵結而形成螯合結構。同樣地，Y4及Y5為質子性供與基釋出質子而成之基，同一分子內之基Y4及Y5與矽原子鍵結而形成螯合結構。基X2及X3可彼此相同，亦可不同，基Y2、Y3、Y4、及Y5可彼此相同，亦可不同。以此種通式(7)中之-Y2-X2-Y3-、及-Y4-X3-Y5-表示之基為由質子供與體釋出兩個質子而成之基所構成者。作為質子供與體，較佳為於分子內具有至少兩個羧基或羥基之有機酸，進而較佳為於構成芳香環之碳上具有至少兩個羧基或羥基之芳香族化合物，進而更佳為於構成芳香環之鄰接之碳上具有至少兩個羥基之芳香族化合物。例如可列舉：鄰苯二酚、鄰苯三酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2'-聯苯酚、1,1-二-2-萘酚、水楊酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸、丹寧酸、2-羥基苄醇、1,2-環己二醇、1,2-丙二醇、及甘油等。於該等中，就原料易獲取性與硬化促進效果之平衡性之觀點而言，更佳為鄰苯二酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。

又，通式(7)中之Z1表示具有芳香環或雜環之有機基、或者脂肪族基，作為該等之具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、己基及辛基等脂肪族烴基、或苯基、苄基、萘基、及聯苯基等芳香族烴基、環氧丙氧基丙基、巰基丙基、胺基丙基及乙烯基等反應性取代基等。於該等中，就熱穩定性之方面而言，更佳為甲基、乙基、苯基、萘基及聯苯基。

鏻化合物與矽烷化合物之加成物之製造方法並無特別限定，例如可以如下方式進行。首先，向裝有甲醇之燒瓶中添加苯基三甲氧基矽烷等矽烷化合物、2,3-二羥基萘等質子供與體並使其等溶解，繼而，於室溫攪拌下滴加甲醇鈉-甲醇溶液。進而，若於室溫攪拌下，向其中滴加預先準備之將溴化四苯基鏻等四取代鏻鹵化物溶解於甲醇所得之溶液，則析出結晶。若對所析出之結晶進行過濾、水洗、真空乾燥，則獲得鏻化合物與矽烷化合物之加成物。

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料中之硬化促進劑(D)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為0.05質量%以上，更佳為0.1質量%以上，尤佳為0.15質量%以上。藉由將硬化促進劑(D)之含量設為上述下限值以上，可有效地提高壓縮成形時之硬化性。

另一方面，壓縮成形用模具底部填充材料中之硬化促進劑(D)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為1質量%以下，更佳為0.5質量%以下。藉由將硬化促進劑(D)之含量設為上述上限值以下，可謀求壓縮成形時之流動性之提高。

((E)偶合劑)

壓縮成形用模具底部填充材料係例如可進而含有偶合劑(E)。作為偶合劑(E)，例如可使用環氧矽烷、巰基矽烷、胺基矽烷、烷基矽烷、脲基矽烷、乙烯基矽烷、甲基丙烯基矽烷等各種矽烷系化合物、鈦系化合物、鋁螯合物類、鋁/鋯系化合物等公知之偶合劑。若例示該等偶合劑，則可列舉：乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-[雙(β-羥基乙基)]胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-(β-胺基乙基)胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、N-(三甲氧基矽基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基矽基異丙基)乙二胺、甲基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苄基胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、六甲基二矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺之水解物等矽烷系偶合劑；三異硬脂醯基鈦酸異丙酯、三(二辛基焦磷醯氧基)鈦酸異丙酯、三(N-胺基乙基-胺基乙基)鈦酸異丙酯、雙(二-十三烷基亞磷醯氧基)鈦酸四辛酯、雙(二-十三烷基亞磷醯氧基)鈦酸四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)酯、雙(二辛基焦磷醯氧基)羥乙酸鈦酸酯、雙(二辛基焦磷醯氧基)鈦酸乙二酯、三辛醯基鈦酸異丙酯、二甲基丙烯醯基異硬脂醯基鈦酸異丙酯、三(十二烷基苯磺醯基)鈦酸異丙酯、異硬脂醯基二丙烯醯基鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酸)鈦酸異丙酯、(三異丙苯基苯基)鈦酸異丙酯、雙(二辛基亞磷醯氧基)鈦酸四異丙酯等鈦酸酯系偶合劑。該等可單獨使用一種，亦可組合使用兩種以上。於該等中，更佳為環氧矽烷、巰基矽烷、胺基矽烷、烷基矽烷、脲基矽烷、或乙烯基矽烷之矽烷系化合物。又，就更有效地提高填充性或成形性之觀點而言，尤佳為使用以N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷為代表之二級胺基矽烷。

於本實施形態中，壓縮成形用模具底部填充材料中之偶合劑(E)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為0.1質量%以上，更佳為0.15質量%以上。藉由將偶合劑(E)之含量設為上述下限值以上，可使無機填充劑(C)之分散性成良好者。

另一方面，壓縮成形用模具底部填充材料中之偶合劑(E)之含量係相對於壓縮成形用模具底部填充材料整體較佳為1質量%以下，更佳為0.5質量%以下。藉由將偶合劑(E)之含量設為上述上限值以下，可提高壓縮成形時之流動性，謀求填充性或成形性之提高。

於壓縮成形用模具底部填充材料中，亦可視需要進而適當地摻合水滑石等離子捕捉劑；碳黑、鐵丹(colcothar)等著色劑；聚矽氧橡膠等低應力成分；巴西棕櫚蠟等天然蠟、褐煤酸酯(montanic acid ester)蠟等合成蠟、硬脂酸鋅等高級脂肪酸及其金屬鹽類或者石蠟等脫模劑；氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅、磷腈等難燃劑；抗氧化劑等各種添加劑。

本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料可於將上述成分進行混合混練後，藉由單獨使用粉碎、造粒、擠出切斷、及篩分等各種方法或將該等手段加以組合而製成粉粒體。作為獲得粉粒體之方法，例如可列舉如下方法等：利用混合機預混合各原料成分，利用輥、捏合機或擠出機等混練機對其進行加熱混練，然後向由具有多個小孔之圓筒狀外周部及圓盤狀之底面所構成之轉子之內側供給熔融混練後之樹脂組成物，藉由使轉子旋轉而獲得之離心力，使該樹脂組成物通過小孔而獲得粉粒體(離心製粉法)；使用篩，對在以與上述相同之方式進行混練後經由冷卻、粉碎步驟製成粉碎物者去除粗粒及細粉，而獲得粉粒體(粉碎篩分法)；於利用混合機預混合各原料成分後，使用於螺桿前端部設置配置有多個小孔之模嘴之擠出機，進行加熱混練，並且利用以大致平行於模嘴面之方式進行滑動旋轉之切割器切斷自配置於模嘴之小孔呈股狀擠出之熔融樹脂而獲得粉粒體(以下，亦稱為「熱切割法」)。於任一方法中，均可藉由選擇混練條件、離心條件、篩分條件及切斷條件等，而獲得具有所需粒度分佈之壓縮成形用模具底部填充材料。

其次，對本實施形態之半導體封裝100進行說明。

圖1係表示本實施形態之半導體封裝100之剖面圖。半導體封裝100具備基板10、半導體元件20、及密封材30。半導體元件20配置於基板10上。圖1中，例示半導體元件20介隔凸塊22而進行倒裝晶片安裝於基板10上之情形。密封材30將半導體元件20密封，且填充至基板10與半導體元件20之間之間隙24。密封材30係藉由使用壓縮成形法，使上述壓縮成形用模具底部填充材料成形而獲得。於該情形時，可使用填充性優異之壓縮成形用模具底部填充材料將半導體元件20密封，並且將間隙24內填充，從而可實現可靠性優異之半導體封裝100。

半導體封裝100例如以如下方式製造。首先，於基板1b上，介隔凸塊22配置半導體元件20。繼而，使用壓縮成形法，利用上述本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料將半導體元件20密封，並且填充基板10與半導體元件20之間之間隙24。藉此，形成密封材30。壓縮成形法例如可使用壓縮成形機，於模具溫度120~185℃、成形壓力1~12MPa、硬化時間60秒~15分鐘之條件下進行。

其次，對本實施形態之構造體102進行說明。

圖2係表示本實施形態之構造體102之剖面圖。構造體102係藉由MAP成形而形成之成形品。因此，藉由以半導體元件為單位對構造體102進行單片化，而獲得多個半導體封裝。

構造體102具備基板10、多個半導體元件20、及密封材30。多個半導體元件20配置於基板10上。圖2中，例示各半導體元件20介隔凸塊22而進行倒裝晶片安裝於基板10上之情形。密封材30將多個半導體元件20密封，且填充至基板10與各半導體元件20之間之間隙24。密封材30係藉由使用壓縮成形法，使上述壓縮成形用模具底部填充材料成形而獲得。於該情形時，可使用填充性優異之壓縮成形用模具底部填充材料將各半導體元件20密封，並且將各間隙24內填充。

構造體102例如以如下方式製造。首先，於基板10上配置多個半導體元件20。各半導體元件20例如介隔凸塊22安裝於基板10上。繼而，使用壓縮成形法，利用上述本實施形態之壓縮成形用模具底部填充材料將多個半導體元件20密封，並且填充基板10與各半導體元件20之間之間隙24。藉此，形成密封材30。壓縮成形法例如可使用壓縮成形機，於模具溫度120~185℃、成形壓力1~12MPa、硬化時間60秒~15分鐘之條件下進行。

[實施例]

其次，對本發明之實施例進行說明。

(模具底部填充材料之製備)

首先，使用2軸型混練擠出機，於110℃、7分鐘之條件下對根據表1摻合而得之各原材料進行混練。其次，於進行脫氣、冷卻後，利用粉碎機對所獲得之混練物進行粉碎而獲得粉粒體。於實施例1~7及比較例1~3中，進一步篩分以此方式獲得之粉粒體，藉此獲得壓縮成形用模具底部填充材料。又，於比較例4中，對粉碎成可進行平板打錠之程度之上述材料進行打錠，藉此獲得平板狀之轉移成形用模具底部填充材料。表1中之各成分之詳細內容如下所述。又，表1中之單位為質量%。

(A)環氧樹脂

環氧樹脂1：具有聯伸苯骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂(日本化藥(股)製造，NC-3000)

環氧樹脂2：聯苯型環氧樹脂(三菱化學(股)製造，YX-4000)

(B)硬化劑

硬化劑1：具有聯伸苯骨架之苯酚芳烷基樹脂(日本化藥(股)製造，GPH-65)

硬化劑2：三苯酚甲烷型酚樹脂(明和化成(股)製造，MEH-7500)

(C)無機填充劑

二氧化矽1：熔融球狀二氧化矽(眾數直徑R=10μm、粒徑R_max=18μm、R/R_max=0.56)

二氧化矽2：熔融球狀二氧化矽(眾數直徑R=5μm、粒徑R_max=10μm、R/R_max=0.5)

二氧化矽3：熔融球狀二氧化矽(眾數直徑R=10μm、粒徑R_max=24μm、R/R_max=0.42)

(D)硬化促進劑

硬化促進劑1：下述式(8)所表示之化合物

硬化促進劑2：下述式(9)所表示之化合物

硬化促進劑3：三苯基膦

(E)偶合劑

偶合劑1：γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(Chisso(股)製造之GPS-M)

偶合劑2：N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業股份有限公司製造，KBM-573)

(F)其他成分

離子捕捉劑：水滑石(協和化學工業(股)製造，DHT-4H)

脫模劑：褐煤酸酯蠟(Clariant Japan(股)製造，WE-4M)

難燃劑：氫氧化鋁(住友化學(股)製造，CL-303)

著色劑：碳黑(三菱化學(股)製造，MA-600)

(時間T(5)之測定)

對於實施例1~7及比較例1~4之各者，使用硫化儀(Orientec(股)製造，JSR IVPS型硫化儀)，於模具溫度175℃，隨時間經過而測定模具底部填充材料之硬化轉矩。基於測定結果，算出自開始測定至達到300秒時之轉矩(定義為最大轉矩)之5%為止之時間T(5)。表1中之單位為秒。

(黏度η之測定)

對於實施例1~7及比較例1~4之各者，使用高化式流動試驗儀(島津製作所(股)製造，CFT-500C)，於溫度175℃、荷重40kgf(活塞面積1cm²)、模嘴孔直徑0.50mm、模嘴長度1.00mm之試驗條件下，測定熔解之模具底部填充材料之表觀黏度η。黏度η係藉由以下之計算式而算出。於計算式中，Q為每單位時間流動之模具底部填充材料之流量。表1中之單位為Pa‧秒。

η=(4πDP/128LQ)×10^-3(Pa‧秒)

η：表觀黏度

D：模嘴孔直徑(mm)

P：試驗壓力(Pa)

L：模嘴長度(mm)

Q：流動速率(cm³/秒)

(填充性)

對於各實施例及各比較例，如下述般評估填充性。

於實施例1~7及比較例1~3中，使用壓縮成形機(TOWA(股)製造，PMC 1040)，於模具溫度175℃、成形壓力3.9MPa、硬化時間90秒之條件下，藉由壓縮成形用模具底部填充材料，將倒裝晶片型MAP(Mold Array Package)BGA(搭載3×10個185×65mm×0.36mmt之雙馬來醯亞胺-三樹脂/玻璃布基板、10×10mm×200μmt之晶片，且模具樹脂為180×60mm×450μmt、基板與晶片之間隙使用70μm、30μm兩種，凸塊間隔為200μm)密封成形。

於比較例4中，使用轉移成形機(TOWA(股)製造，Y系列)，以模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、硬化時間90秒，藉由轉移成形用模具底部填充材料，使上述倒裝晶片型MAPBGA成形。

繼而，使用超音波探傷機(日立建機(股)製造，FS300)，觀察於成形後之基板與晶片之間隙處之模具底部填充材料的填充性。表1中，在以於基板與晶片之間無空隙之方式填充有模具底部填充材料之情形評估為○，於檢測出於基板與晶片之間有未填充之情形評估為×。又，於因硬化不良而於封裝表面觀察到鼓出之情形時，記為無法成形。於表1中，表示有基板與晶片之間隙為70μm之情形、及基板與晶片之間隙為30μm之情形之結果。

(灰分均勻性)

對於各實施例及各比較例，如下述般評估灰分均勻性。

首先，將基板變更為相同尺寸之金屬板，且於該金屬板表面較薄地塗佈脫模劑，除此之外，以與上述填充性評估相同之方式準備倒裝晶片型MAPBGA。繼而，使用與上述填充性評估相同之成形機，根據相同之條件，使用模具底部填充材料，將倒裝晶片型MAPBGA密封成形。

繼而，切出距外緣5mm之所獲得之成形品之兩長邊側的樹脂部分，卸除樹脂以外之構件並分別進行冷凍粉碎，從而獲得分別與上述兩長邊對應之兩個樣品。其次，對於各樣品，使用示差熱天平以升溫速度30℃/min升溫至500℃，保持30分鐘而測定殘渣之重量。反覆進行三次該測定。其次，對於各樣品，將用測定三次後之殘渣之重量除以原先之重量所得的值設為灰分(質量%)。接著，根據用灰分較小之一樣品之灰分除以灰分較大之另一樣品之灰分所得之值，評估灰分均勻性。將結果示於表1。

實施例1~7係填充性均良好。於該等中，實施例1~5表現出較實施例6及7更優異之灰分均勻性。另一方面，於比較例1及2中，藉由壓縮成形法進行MAP成形時之晶片下方之填充性不足。於比較例3中，大面積之MAP成形品之模具底部填充材料之硬化性不足而產生鼓起。於進行利用轉移成形之MAP成形之比較例4中，可知為狹縫之晶片下方之填充性不足。又，於比較例4中，可知大面積之MAP成形之灰分均勻性未達0.9，未獲得充分之灰分均勻性。可知如下情形：本發明係於成形大面積之MAP成形且模具底部填充類型之成形時，與先前之轉移成形相比，特別是於為狹縫之晶片下方之填充性及灰分均勻性方面，發揮顯著效果。