TW201909290A - 密封片材用樹脂組合物、密封片材及半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種密封片材用樹脂組合物,其含有(A)結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂、(B)酚樹脂硬化劑、(C)硬化促進劑、(D)無機填充材料、及(E)含酮亞胺基之矽烷化合物。
Description
本發明係關於一種密封片材用樹脂組合物、密封片材及半導體裝置。
作為用於電子機器之電子零件,有對半導體元件進行樹脂密封而獲得之半導體封裝。先前,該半導體封裝通常係藉由使用固體之環氧樹脂密封材料之轉移成形而製造。另一方面,近年來,隨著電子機器之小型化、輕量化,要求電子零件於配線基板之高密度安裝,關於半導體封裝亦在推進小型化、薄型化、輕量化。 具體而言,開發有LOC(Lead on Chip,晶片表面引腳封裝)、QFP(Quad Flat Package,四方扁平封裝)、CSP(Chip Size Package,晶片尺寸封裝)、BGA(Ball Grid Array,球柵陣列)等半導體封裝。進而,最近亦正在開發將半導體元件之電路面朝向配線基板側搭載之所謂之倒裝(face down)型封裝之覆晶或晶圓級CSP等。 如此隨著半導體封裝之小型化、薄型化等之進展,產生了藉由先前之轉移成形無法應對之情況。即,若半導體封裝變薄,則存在考慮硬化後之特性等而增加密封材料中調配之無機填充材料之比率之情況。然而,若無機填充材料之比率變多,則轉移成形時之密封材料之熔融黏度變高,而密封材料之填充性下降。其結果,產生填充不良、成形物中之孔隙之殘留、導線偏移(接合線之變形、破損)及載台偏移之增大等,而成形品之品質下降。 因此,作為代替轉移成形之密封方法,研究應用壓縮(compression)成形法,提出有各種用於壓縮成形法之片狀之密封材料。例如,於專利文獻1中揭示有將包含含有環氧樹脂、硬化劑、硬化觸媒或硬化促進劑及無機填料之環氧樹脂組合物之樹脂片材積層複數片並進行加熱壓接而成之密封用樹脂片材。又,於專利文獻2中揭示有包含於70~150℃下軟化或熔融之熱硬化性樹脂組合物之厚度3.0 mm以下之片狀之密封材料。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開平8-73621號公報 [專利文獻2]日本專利特開2006-216899號公報
[發明所欲解決之問題] 然而,專利文獻1之密封用樹脂片材存在若封裝或晶圓尺寸變大則會於成形品產生翹曲之問題。該問題例如可藉由大量調配二氧化矽等無機填充材料進行改善,但於該情形時,熔融黏度增大,而會產生如上述之填充不良等問題。另一方面,專利文獻2之片狀之密封材料雖亦可充分應對大尺寸之封裝等,但若為了實現更薄型化而使片材厚度變薄至0.5 mm左右則容易破裂,又,難以進行向模具中之搬入等,而於操作性之方面存在問題。 本發明係為了解決上述先前技術之問題而成者,其目的在於提供一種密封片材、成為該密封片材之形成材料之密封片材用樹脂組合物、及使用該密封片材密封之高品質且具備較高之可靠性之樹脂密封型半導體裝置,上述密封片材即便厚度變薄,操作性或成形性亦良好,且可長時間保持柔軟性,具有優異之接著力,可藉由壓縮成形法將半導體元件高效地且良好地密封。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人為了達成上述目的而反覆進行努力研究,結果發現,藉由於結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂中併用酮亞胺化合物,而可獲得即便厚度變薄,操作性及成形性亦良好,並且可長時間保持柔軟性,具有優異之接著力之密封用片材,從而完成本發明。 即,本發明提供以下之[1]~[4]。 [1]一種密封片材用樹脂組合物,其含有(A)結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂、(B)酚樹脂硬化劑、(C)硬化促進劑、(D)無機填充材料、及(E)含酮亞胺基之矽烷化合物。 [2]如上述[1]中記載之密封片材用樹脂組合物,其中上述(D)無機填充材料為二氧化矽粉,且於密封片材用樹脂組合物整體中包含70~95質量%。 [3]一種密封片材,其包含如上述[1]或[2]中記載之密封片材用樹脂組合物。 [4]一種半導體裝置,其具備藉由如上述[3]中記載之密封片材密封之元件。 [發明之效果] 根據本發明,可提供一種密封片材、成為該密封片材之形成材料之密封片材用樹脂組合物、及使用該密封片材密封之高品質且具備較高之可靠性之半導體裝置,上述密封片材即便厚度變薄,操作性或成形性亦良好,且長時間保持柔軟性,具有優異之接著力,可藉由壓縮成形法將半導體元件高效地且良好地密封。
以下,對本發明之一實施形態之密封片材用樹脂組合物、密封片材、及半導體裝置進行詳細說明。 [密封片材用樹脂組合物] 本實施形態之密封片材用樹脂組合物之特徵在於含有:(A)結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂、(B)酚樹脂硬化劑、(C)硬化促進劑、(D)無機填充材料、及(E)含酮亞胺基之矽烷化合物。 首先,對本實施形態之密封片材用樹脂組合物(以下,亦簡稱為樹脂組合物)之各成分進行說明。 本實施形態中使用之(A)成分之環氧樹脂係結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂。結晶性環氧樹脂係指具有於常溫(25℃)下為固體且顯示結晶狀態,於熔融時黏度大幅度下降之性質之環氧樹脂。結晶性環氧樹脂之熔點較佳為80~150℃,更佳為90~130℃。又,液狀環氧樹脂係指於常溫(25℃)下為液狀或半固體狀態之環氧樹脂,例如可列舉於常溫(25℃)下具有流動性之環氧樹脂。液狀環氧樹脂之25℃下之黏度較佳為10,000 mPa·s以下,更佳為1,000~6,000 mPa·s。 再者,上述結晶性環氧樹脂之熔點可藉由DSC(differential scanning calorimetry,示差掃描熱量測定)之吸熱峰進行測定。又,上述液狀環氧樹脂之25℃下之黏度可藉由旋轉式黏度計進行測定。 上述(A)成分之結晶性環氧樹脂及液狀環氧樹脂(以下,亦簡稱為(A)成分之環氧樹脂)可不受分子結構、分子量等之限制地使用,其中,較佳為聯苯型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂及雙酚F型環氧樹脂。該等可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 再者,聯苯型環氧樹脂係具有聯苯骨架之環氧樹脂,但本實施形態中之聯苯骨架亦包含將聯苯環中之至少一個芳香族環氫化而成者。 作為聯苯型環氧樹脂之具體例,例如可列舉4,4'-雙(2,3-環氧丙氧基)聯苯、4,4'-雙(2,3-環氧丙氧基)-3,3',5,5'-四甲基聯苯、使表氯醇與4,4'-聯苯二酚或4,4'-(3,3',5,5'-四甲基)聯苯二酚之類的聯苯二酚化合物進行反應而獲得之環氧樹脂等。該等之中,較佳為4,4'-雙(2,3-環氧丙氧基)-3,3',5,5'-四甲基聯苯、4,4'-(3,3',5,5'-四甲基)聯苯之縮水甘油醚。聯苯型環氧樹脂可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 若例示用作聯苯型環氧樹脂之市售品,則例如可列舉三菱化學(股)製造之YX-4000(環氧當量185,熔點105℃)、三菱化學(股)製造之YX-4000K(環氧當量185,熔點105℃)、三菱化學(股)製造之YX-4000H(環氧當量193,熔點105℃)、三菱化學(股)製造之YL-6121H(環氧當量175,熔點125℃)(以上均為商品名)等。 又,作為雙酚A型環氧樹脂,具體而言,可列舉DIC(股)製造之EXA-850CRP(環氧當量173,25℃黏度4500 mPa·s)等。作為雙酚F型環氧樹脂,具體而言,可列舉新日鐵住金化學(股)製造之YDF-8170C(環氧當量160,25℃黏度1250 mPa·s)等。 除上述(A)成分之環氧樹脂以外,於無損本發明之效果之範圍內,可併用用作密封材料之環氧樹脂。 再者,於併用上述結晶性環氧樹脂及液狀環氧樹脂以外之環氧樹脂之情形時,其調配量相對於(A)成分之環氧樹脂100質量份,較佳為設為30質量份以下,更佳為設為20質量份以下,進而較佳為設為10質量份以下。 本實施形態中使用之(B)成分之酚樹脂硬化劑只要為於分子中具有2個以上之可與上述(A)成分之環氧樹脂中之環氧基進行反應之酚性羥基者,則可使用,並無特別限制。具體而言,可列舉使苯酚、烷酚等酚類與甲醛或多聚甲醛進行反應而獲得之苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚樹脂、將該等酚醛清漆型酚樹脂環氧化或丁基化而成之改性酚醛清漆型酚樹脂、二環戊二烯改性酚樹脂、對二甲苯改性酚樹脂、苯酚芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂、三苯酚烷烴型酚樹脂、多官能型酚樹脂等。其中,較佳為使用酚醛清漆型酚樹脂、三苯酚烷烴型酚樹脂。該等可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 上述(B)成分之酚樹脂硬化劑之調配量較佳為(B)成分之酚樹脂硬化劑所具有之酚性羥基數(b)相對於上述(A)成分之環氧樹脂所具有之環氧基數(a)之比[(b)/(a)]成為0.3以上且1.5以下之範圍,更佳為成為0.5以上且1.2以下之範圍。若比[(b)/(a)]為0.3以上,則可提昇硬化物之耐濕可靠性,若為1.5以下,則可提高硬化物之強度。 本實施形態中使用之(C)成分之硬化促進劑係促進(A)成分之環氧樹脂與(B)成分之酚樹脂硬化劑之硬化反應之成分。(C)成分之硬化促進劑只要為發揮上述作用者,則可使用公知之硬化促進劑,並無特別限制。 作為上述(C)成分之硬化促進劑,具體而言,可列舉:2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-異丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、4-甲基咪唑、4-乙基咪唑、2-苯基-4-羥基甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑等咪唑類;1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7(DBU)、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬烯、5,6-二丁基胺基-1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7等二氮雜雙環化合物及該等之鹽;三乙基胺、三伸乙基二胺、苄基二甲基胺、α-甲基苄基二甲基胺、三乙醇胺、二甲胺基乙醇、三(二甲胺基甲基)苯酚等三級胺類;三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、二苯基膦、三苯基膦、三(對甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、甲基二苯基膦、二丁基苯基膦、三環己基膦、雙(二苯基膦基)甲烷、1,2-雙(二苯基膦基)乙烷等有機膦化合物等。該等之中,就流動性及成形性良好之觀點而言,較佳為咪唑類,更佳為2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑。該等可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 上述(C)成分之硬化促進劑之調配量較佳為相對於樹脂組合物整體為0.1~5質量%之範圍,更佳為0.2~1質量%之範圍。若(C)成分之調配量為0.1質量%以上,則可充分獲得硬化性之促進效果,若為5質量%以下,則可提昇成形品之耐濕可靠性。 本實施形態中使用之(D)成分之無機填充材料係填充至樹脂組合物中而調整樹脂組合物之黏度或提高製成下述密封片材時之操作性及成形性之成分。作為上述(D)成分之無機填充材料,只要為該種樹脂組合物中通常使用之公知之無機填充材料,則可使用,並無特別限制。 關於上述(D)成分之無機填充材料,具體而言,例如可列舉:熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、破碎二氧化矽、合成二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂等氧化物粉末;氫氧化鋁、氫氧化鎂等氫氧化物粉末;氮化硼、氮化鋁、氮化矽等氮化物粉末等。該等無機填充材料可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 作為上述(D)成分之無機填充材料,就提高密封片材之操作性或成形性之觀點而言,上述例示之中,較佳為二氧化矽粉末,更佳為熔融二氧化矽,尤佳為球狀熔融二氧化矽。又,亦可併用熔融二氧化矽及熔融二氧化矽以外之二氧化矽,於該情形時,熔融二氧化矽以外之二氧化矽之比率較佳為設為未達二氧化矽粉末整體之30質量%。 上述(D)成分之無機填充材料之平均粒徑較佳為0.5~40 μm,更佳為1~30 μm,進而較佳為5~30 μm。又,進而較佳為(D)成分之無機填充材料之最大粒徑為105 μm以下。 若平均粒徑為0.5 μm以上,則可抑制樹脂組合物之流動性之下降,使成形性良好。又,若平均粒徑為40 μm以下,則可抑制使樹脂組合物硬化而獲得之成形品之翹曲,或防止尺寸精度之下降。又,若最大粒徑為105 μm以下,則可使樹脂組合物之成形性良好。 再者,於本說明書中,(D)成分之無機填充材料之平均粒徑例如可藉由雷射繞射式粒度分佈測定裝置求出,平均粒徑係利用該裝置測得之粒度分佈中累計體積成為50%之粒徑(d50)。 上述(D)成分之無機填充材料之調配量相對於樹脂組合物整體,較佳為70~95質量%之範圍,更佳為75~90質量%之範圍。若無機填充材料之調配量為70質量%以上,則可抑制樹脂組合物之線膨脹係數之增大,可提高成形品之尺寸精度、耐濕性、機械強度等。若無機填充材料之調配量為95質量%以下,則可抑制樹脂組合物之熔融黏度之增大而抑制流動性之下降,並且可提高成形性。又,可使將該樹脂組合物成形而獲得之密封片材不易破裂。 本實施形態中使用之(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物係於1分子中具有酮亞胺基及烷氧基之化合物,藉由於樹脂組合物中含有該(E)成分,而可提高硬化物之接著力。 上述(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物只要於1分子中具有酮亞胺基及烷氧基,則並無特別限定,就提高硬化物之接著力之觀點而言,較佳為下述通式(1)所表示之化合物。 [化1]上述通式(1)中,R1
~R4
分別獨立地表示碳數1~5之烷基,具體而言,可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、各種戊基等。其中,就市場中之獲取容易性之觀點而言,較佳為甲基、乙基、丙基、丁基。 R5
表示碳數1~10、較佳為碳數1~5之伸烷基。該伸烷基可為直鏈狀、支鏈狀中之任一者,例如可列舉亞甲基、伸乙基、伸丙基、三亞甲基、伸丁基、伸戊基等。其中,較佳為伸乙基、三亞甲基。 a表示0~2之整數,較佳為0。 上述(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物於成形時之高溫條件下容易水解而生成一級胺。水解所需之水係吸附於二氧化矽表面之水便充分,但亦可預先與純水進行混合。又,可單獨使用亦可與其他矽烷偶合劑併用。 作為上述通式(1)所表示之含酮亞胺基之矽烷化合物之具體例,可列舉N-(1-甲基亞乙基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞丙基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞乙基)-3-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞丙基)-3-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞乙基)-3-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞丙基)-3-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞乙基)-3-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞丙基)-3-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基亞乙基)-2-(三乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-2-(三乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞丙基)-2-(三乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞乙基)-2-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-2-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞丙基)-2-(甲基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞乙基)-2-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-2-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞丙基)-2-(乙基二乙氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞乙基)-2-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1,3-二甲基亞丁基)-2-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-乙胺、N-(1-甲基亞丙基)-2-(甲基二甲氧基矽烷基)-1-乙胺等。其中,就市場中之獲取容易性之觀點而言,較佳為N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺。 該等含酮亞胺基之矽烷化合物可使用1種,亦可將2種以上組合而使用。 上述(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物於成形時之高溫條件下容易水解而生成一級胺,並且生成矽烷醇基。一級胺與上述(A)成分之環氧樹脂進行反應,並且矽烷醇基與存在於上述(D)成分之無機填充材料表面之羥基進行縮合反應,藉此硬化樹脂與無機填充材料之結合變得牢固。其結果,於將本實施形態之樹脂組合物用作半導體裝置之密封材料之情形時,其硬化物與矽晶片等之接著性變得牢固。 關於上述(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物相對於樹脂組合物總量之含量,就其硬化物對矽晶片等之接著性之提昇、孔隙等成形不良之抑制及經濟性之平衡等觀點而言,較佳為於0.5~2.0質量%、更佳為於0.8~1.5質量%之範圍內選定。 若例示用作上述(E)成分之含酮亞胺基之矽烷化合物之市售品,則例如作為N-(1,3-二甲基亞丁基)-3-(三乙氧基矽烷基)-1-丙胺,可列舉Shin-Etsu Silicones(股)製造之KBE-9103、JNC(股)製造之Sila-Ace S340、東麗道康寧(股)製造之Z-6860等。 於本實施形態之樹脂組合物中,除以上之各成分以外,於不阻礙本實施形態之效果之範圍內,亦可調配該種樹脂組合物中通常調配之成分,例如:偶合劑;合成蠟、天然蠟、高級脂肪酸、高級脂肪酸之金屬鹽等脫模劑;碳黑、鈷藍等著色劑;聚矽氧油、聚矽氧橡膠等低應力賦予劑;鋁碳酸鎂類;離子捕捉劑等。 作為偶合劑,可列舉環氧矽烷系、胺基矽烷系、脲基矽烷系、乙烯基矽烷系、烷基矽烷系、有機鈦酸酯系、鋁醇鹽系等之偶合劑等。該等可使用1種,亦可將2種以上混合而使用。 作為上述偶合劑,就成形性、阻燃性、硬化性等觀點而言,較佳為胺基矽烷系偶合劑,尤佳為γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、(N-苯基-γ-胺基丙基)三甲氧基矽烷等。 於使用偶合劑之情形時,其調配量較佳為成為樹脂組合物整體之0.01質量%以上且3.0質量%以下之範圍,更佳為成為0.1質量%以上且1質量%以下之範圍。若偶合劑之調配量為0.01質量%以上,則可提昇成形性,若為3.0質量%以下,則可抑制成形時產生發泡,抑制成形品產生孔隙或表面鼓出等。 本實施形態之樹脂組合物係將(A)結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂、(B)酚樹脂硬化劑、(C)硬化促進劑、(D)無機填充材料、(E)含酮亞胺基之矽烷化合物、及上述視需要調配之各種成分利用混合機等充分混合(乾摻)後,藉由熱輥或捏合機等混練裝置進行熔融混練,冷卻後,粉碎成適當之大小。粉碎方法並無特別限制,可使用通常之粉碎機,例如Speed Mill、切磨機、球磨機、旋風磨機、錘磨機、振磨機、切碎機、砂磨機等。其中,較佳為使用Speed Mill。粉碎物其後可藉由篩分分級或空氣分級等而調整為具有特定之粒度分佈之粒子集合體。 [密封片材] 其次,對本實施形態之密封片材進行說明。 本實施形態之密封片材係以上述密封片材用樹脂組合物為材料並使其成形為片狀而獲得之片狀成形體。該密封片材例如藉由將本實施形態之樹脂組合物於加壓構件間進行加熱熔融並進行壓縮而成形為片狀而獲得。更具體而言,於聚酯膜等耐熱性之脫模膜上,以成為大致均勻之厚度之方式供給上述樹脂組合物而形成樹脂層後,一面使樹脂層加熱軟化一面藉由輥及熱壓機進行壓延。此時,於樹脂層上亦配置聚酯膜等耐熱性膜。以此方式將樹脂層壓延成所需之厚度後,進行冷卻固化,將耐熱性膜剝離,進而視需要切斷為所需之大小、形狀。藉此,可獲得任意大小之密封片材。 再者,使樹脂層軟化時之加熱溫度通常為80~150℃左右。若加熱溫度未達80℃,則熔融混合變得不充分,若超過150℃,則有硬化反應過度進行而於加熱硬化時成形性下降之虞。 本實施形態之密封片材藉由高化式流變儀於溫度175℃、負載10 kg(剪切應力1.23×105
Pa)之條件下測定之熔融黏度較佳為2~50 Pa·s,更佳為3~20 Pa·s。若熔融黏度為2 Pa·s以上,則可抑制毛邊之產生,若為50 Pa·s以下,則填充性提昇,而可抑制孔隙或未填充部分之產生。 本實施形態之密封片材適於半導體元件等零件之密封,根據其密封對象之零件之大小等,適當調整其大小而設置。該密封片材之大小可任意製作,例如較佳為200×200 mm~600×600 mm等。又,該密封片材較佳為厚度為0.1~2.0 mm。若厚度為0.1 mm以上,則無破裂之虞,操作性優異,亦可無障礙而容易地進行向壓縮成形用模具中之搬入。又,若厚度為2.0 mm以下,則亦不會存在半導體密封時模具內之密封片材之熔融延遲而使成形變得不良之情況。 [半導體裝置] 本實施形態之半導體裝置具備藉由上述密封片材密封之元件。該半導體裝置可藉由對固定於基板上之半導體元件,使用上述密封片材藉由壓縮成形進行密封而進行製造。以下,記載該方法之一例。 首先,針對安裝有半導體元件之基板,使其由2片上述密封片材夾入而於半導體元件上覆蓋密封片材,並配置於壓縮成形用模具之模腔內之特定位置,以特定之溫度、特定之壓力進行壓縮成形。成形條件較佳為設為溫度100~190℃、壓力4~12 MPa。成形後,以130~190℃之溫度進行2~8小時左右之後硬化。藉由該加熱硬化,密封片材密接於半導體元件並硬化,從而可製造將半導體元件以不與外部環境接觸之方式密封之樹脂密封型之半導體裝置。 以此方式獲得之半導體裝置即便較薄亦容易操作,且藉由使用成形性優異之密封片材之壓縮成形進行密封,因此即便為薄型亦可具備較高之品質及較高之可靠性。 再者,本實施形態之半導體裝置中密封之半導體元件為公知之半導體元件即可,因此並無特別限定,例如可例示IC(Integrated Circuit,積體電路)、LSI(Large Scale Integration,大型積體電路)、二極體、閘流體、電晶體等。尤其是,於利用先前之密封材料難以密封之密封後之厚度成為0.1~1.5 mm之類的半導體元件之情形時,使用上述密封片材之半導體裝置之製造方法尤其有用。 [實施例] 其次,藉由實施例,對本發明進行具體說明,但本發明並不受該等例之任何限定。再者,以下之實施例及比較例中使用之材料係如表1所示。 (實施例1~6、比較例1~3) 將各原料以成為表2所示之組成之方式於常溫(25℃)下進行混合,繼而,使用熱輥以80~130℃進行加熱混練。冷卻後,使用Speed Mill進行粉碎而製備密封片材用樹脂組合物。 將所獲得之密封片材用樹脂組合物由包含聚酯之脫模膜夾持,放置於80℃之熱板間,以10 MPa之壓力進行1分鐘加熱及加壓,而製作厚度0.5 mm之密封片材。 進而,使用所獲得之密封片材進行半導體晶片之密封。即,首先,自所獲得之密封片材切出150 mm×30 mm之片材。將該切出之密封片材放置於壓縮成形用模具內,於其上重疊安裝有半導體晶片之基板,進而於其上重疊上述密封片材,於8.0 MPa之加壓下、175℃且30分鐘之條件下進行壓縮成形。其後,進行175℃、4小時之後硬化,而製造半導體裝置。 針對上述各實施例及比較例中所獲得之密封片材用樹脂組合物、密封片材、及半導體裝置(製品),利用下述所示之方法對各種特性進行評價。將其結果一併表示於表2。再者,表2中,空欄表示未調配。 [表1]
*1:使用網眼75 μm之篩進行分級。 [表2]
<樹脂組合物> (1)螺旋流動 使用依據EMMI標準之模具,以溫度175℃、壓力9.8 MPa進行轉移成形,進行測定。 (2)凝膠時間 依據JIS C 2161之7.5.1所規定之凝膠化時間A法,將約1 g之密封片材用樹脂組合物塗佈於175℃之熱板上,利用攪拌棒進行攪拌,測定直至成為凝膠狀而無法進行攪拌之時間。 (3)高化式流變黏度 藉由流動特性評價裝置(島津製作所(股)製造,製品名:流變儀CFT-500型),測定溫度175℃、負載10 kg(剪切應力1.23×105
Pa之環境下)之熔融黏度。 <密封片材> (1)可撓性 切出寬度10 mm、長度50 mm、厚度0.5 mm之密封片材,夾住自一端起15 mm之部分,於架台上安放於高度18 mm,測定直至由於自重而片材之一端與架台上表面接觸之時間(初始)。 又,另外切出寬度10 mm、長度50 mm、厚度0.5 mm之密封片材,於25℃下放置168小時後,同樣地,夾住自一端起15 mm之部分,於架台上安放於高度18 mm,測定直至由於自重而片材之一端與架台上表面接觸之時間。 <硬化物> (1)玻璃轉移點(Tg) 利用於175℃下進行3分鐘加熱使之硬化而獲得之硬化物製作棒狀之樣品,藉由熱分析裝置(TMA)(Seiko Instruments(股)製造,製品名:TMA SS-150),於升溫速度10℃/分鐘之條件下進行升溫並測定TMA圖,根據2個切線之交點求出。 (2)彎曲強度、彎曲彈性模數 針對以與上述(1)相同之方式製作之樣品,依據JIS K 6911,於溫度25℃下進行測定。 (3)吸水率 於12 MPa之加壓下、175℃且2分鐘之條件下進行壓縮成形,繼而,進行175℃、8小時之後硬化而獲得直徑50 mm、厚度3 mm之圓板狀之硬化物。將該硬化物於127℃、0.25 MPa之飽和水蒸氣中放置24小時,求出處理前後增加之質量,利用下式算出。 吸水率(%)=增加之質量(g)/硬化物之初始質量(g) (4)與矽晶片之接著力 於矽晶片上將密封片材以成形溫度150℃、成形壓力100 kg/cm2
進行10分鐘轉移成形為1邊2 mm之正方形狀。對所獲得之成形品施加剪力,將斷裂時之剪力設為接著力。 <製品(半導體裝置)> (1)耐回焊性(MSL試驗) 對半導體裝置進行以下試驗,即,以85℃、85%RH進行72小時吸濕處理後,於240℃之紅外線回焊爐中加熱90秒鐘之試驗(MSL試驗:Level 3),調查不良(剝離及裂痕)之產生率(試樣數=20)。 (2)耐濕可靠性(壓力鍋試驗:PCT) 針對半導體裝置,於壓力鍋內,於127℃、0.25 MPa之條件下,使之吸水72小時後,進行240℃、90秒鐘之蒸氣回焊,調查不良(開路不良)之產生率(試樣數=20)。 (3)高溫放置可靠性(高度加速壽命試驗:HAST) 將半導體裝置於180℃之恆溫槽中放置1000小時,調查不良(開路不良)之產生率(試樣數=20)。 根據表2可明確,本實施形態之密封片材即便於常溫下長時間放置亦具有柔軟性,具有良好之操作性,又,與矽晶片接著亦良好。 又,可確認使用該密封片材而製造之半導體裝置於MSL試驗、壓力鍋試驗、高度加速壽命試驗之任一試驗中均可獲得良好之結果,係作為樹脂密封型半導體裝置具有較高之可靠性者。 [產業上之可利用性] 本發明之密封片材即便厚度變薄,操作性或成形性亦優異。因此,作為經薄型化之半導體元件之壓縮成形用密封材料有用,可製造高品質且可靠性較高之樹脂密封型半導體裝置。 又,除半導體元件以外,亦可用作以不暴露於外部環境之方式對零件等進行密封之密封片材。
Claims (4)
- 一種密封片材用樹脂組合物,其含有(A)結晶性環氧樹脂及/或液狀環氧樹脂、(B)酚樹脂硬化劑、(C)硬化促進劑、(D)無機填充材料、及(E)含酮亞胺基之矽烷化合物。
- 如請求項1之密封片材用樹脂組合物,其中上述(D)無機填充材料為二氧化矽粉,且於密封片材用樹脂組合物整體中包含70~95質量%。
- 一種密封片材,其包括如請求項1或2之密封片材用樹脂組合物。
- 一種半導體裝置,其具備藉由如請求項3之密封片材密封之元件。
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