TWI222983B - Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device obtained with the same - Google Patents

Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device obtained with the same Download PDF

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TWI222983B
TWI222983B TW088109596A TW88109596A TWI222983B TW I222983 B TWI222983 B TW I222983B TW 088109596 A TW088109596 A TW 088109596A TW 88109596 A TW88109596 A TW 88109596A TW I222983 B TWI222983 B TW I222983B
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Takashi Taniguchi
Minoru Yamane
Tsutomu Nishioka
Tadaaki Harada
Toshitsugu Hosokawa
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Nitto Denko Corp
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Description

五、發明說明(1) 發明之 本發明係關於可右 所發生之成型失p減輕在^封包過程中由壓鎢等等 導體封包用之-ί:片傾斜),且可賦予高可靠性之供半 物製得之;ΐ以脂組成物。本發明更關於利用此組成 發明之ϋ 半導體元件,锋1# a遍τ ^ 於塑膠封梦中,I / f '曰日且、、及ls 1,慣例上經封包 Ιη1ιηΛ \ 例如’以雙重線上封裝⑶即;1^ 於周遭環二)為代表’❿製造半導體裝置’以提供對 、=衣兄的保蠖,並有助於半導體元件之操作。 脂=技藝巾,供此種塑膝封裝用之封包材料為環氧樹 拮ί而封ί ί ΐ習知的封包材料,經由壓#,或其他成型 ϊΐ 半導體元件而製得之半導體裝置具有可靠性差 的缺點"匕係由於會有在成型過程中之樹脂流動可能使置 於j具内之+導體元件自其原來的正確位置稍微移動,或 可能經由線黏合而使配置金線變形的情況發生。 發明之概述 本發明鑑於此等情況而完成。本發明之一目的在於提供 一種供半導體封包用之環氧樹脂組成物,其不會導致可歸 因於樹脂封包過程中之樹脂流動的晶片傾斜,諸如半 元件位移及金線變形,且可產生高度可靠的半導體裝置。 本發明之另一目的在於提供利用此環氧樹脂組成物 半導體裝置。
1222983
五、發明說明(2) 為完成以上目的,本發明之第一態樣在於一種供半導俨 封包用之環氧樹脂組成物,其包含環氧樹脂、酚樹脂^ 化加速劑、及無機填料,該環氧樹脂組成物具有下 (X)至(Z) : ^ (X)其利用流動試驗儀在1 7 5 °C下測得之黏度係自5 〇至 5 0 0 P ; (Y)其利用動態黏彈性儀在5(1 /秒)之剪切速率丁測 量,由其黏度之溫度相關性所測定之最小熔體黏度係i χ 1 Ο5 Ρ以下;及 (ζ)其在90 °c下測得黏度(Ζ1)對在lio t:下測得黏度(Z2) t 之比(Z1/Z2)係2. 0以上,其中Z1及Z2皆係利用動態黏彈性 儀在5 ( 1 /秒)之剪切速率下測量。 * 本發明之第二態樣在於經由利用以上之供半導體封包用 之環氧樹脂組成物封包半導體元件而製得之半導體裝置。 本發明人對於作為封包材料之環氧樹脂組成物主要關於 ^黏度特性進行密集的研究,以防止當樹脂封包時經由壓 禱等等所產生之晶片傾斜,諸如半導體元件位移及金線變 形’因而製得高度可靠的半導體裝置。結果,經發現當調 整環氧樹脂組成物,以致其利用流動試驗儀在丨75 t下測 · 得之黏度[性質(X)],其利用動態黏彈性儀測得之最小熔 ’ 體黏度[性質(Y)],及其在90。〇下之黏度(Z1)對在n〇下· 之黏度(Z 2 )之比[(Z1 / Z 2);性質(Z )]係在各別的特定範圍 内時,則可避免發生封包的問題,且可製得具有高可靠性 之半導體裝置。本發明基於此發現而完成。
^^3 五、發明說明(3) 經由將作為供丰導轉* 之無機填料的含量?:之環氧樹脂組成物之-成份 半導ϊΐίΐΓ水度降低。結果,利用組成物所製得之 牛ν體裝置於安裝後可保有高可靠性。 份2:介::為供半導體封包用之環氧樹脂組成物之-成 崎姓爐2劑為含有硬化加速劑之微膠囊’其具有怒, 構包括含有硬化加速劑之芯及含有覆蓋住芯 份:較:、:J ϊ :ί ’則環氧樹脂組成物之成份可較習知成 且古%门'规又下熗融捏合較長時間。結果,可容易地製得 Β有S兒,於上之黏度性質(X)至(Ζ)之環氧樹脂組成物。 立=1係說明測定根據本發明之性質(γ)及(2)之方法之示 思圖 。 ^2係說明使用於測定金線變形量之QFp 16〇—插腳之前 視圖。 圖3係。兒明測定金線變形量之方法之圖。 圖4係δ兒明利用供半導體封包用之環氧樹脂組成物成型 之QFP 160插腳之前視圖。 表圖5^兒明測量模墊(d丨e pad)位移之方法;圖5 (&)係顯示 發生杈墊位移之狀態之剖面圖,及圖5(b)係顯示正常狀態 之剖面圖。 曼之詳細 以下將說明實施本發明之方式。 本發明之供半導體封包用之環氧樹脂組成物可由環氧樹
五、發明說明(4) 脂(成份A)、酚樹脂(成份β)、硬 機填料(成份D)製得。樹脂組成;^二(成:C)、及無 由,粒而由其製得之錠劑形態。、又係為_末形態或經 環氧樹脂(成份Α)並無特殊之限 的環氧樹脂。其例子包括鄰甲盼可溶吏用各種^知 樹脂、酚-可溶可熔環氧樹脂:m)環氧 結合使用其之兩者以上。其中==月曰可早獨使用或 表示之聯苯型環氧樹脂。特佳者為以此::通式⑴所 休叫各為甲基之聯苯型環氧樹脂。化予式所表示,其
Ri (1) -o~ch2-ch-ch2 〇 r4 -並無特殊之限制而树脂_其意指具有酚羥基之樹脂 包括可溶可溶樹於諸Λ使用各種習知㈣樹脂。其例子 基改質的酚樹可溶可熔樹脂、經伸二曱苯 脂、及鲈二严=啫如酚—芳烷基樹脂、經帖烯改質的酚樹 用 < 处I二Γ ί二烯改質的紛樹脂。此等紛樹脂可單獨伯 1、δ使用其之兩者以上。在所使用之環氧樹脂為以超 不之聯笨型環氧樹脂之情況’使用由以下通式(2: 1222983 五、發明說明(5)
OH 所表示之酚-芳烷基樹脂作為酚樹脂較佳
OH
0H •CH: -<〇)-ch2-^A- CH2-<^〇y ch2^] (在化學式(2)中,η為正整數。) " 環氧樹脂(成份Α)及酚樹脂(成份Β)以使酚樹脂之羥基量 係環氧樹脂之環氣基之0.8至h2當量的比例加入較佳。其 更佳粑圍係自0. 9至1. 1當量。成份a及成份B之總加入量以 環氧樹脂組成物之重量計為8至2〇重量百分比較佳,8至“ 重量百分比更佳。 與前述之成份A及B結合使用之硬化加速劑(成份c)之例 子包括胺、咪唑及其類似物、及有機磷化合物諸如膦化人 物及第四鱗化合物。 口 亦可使用作為硬化加速劑者為具有芯/殼結構之微膠 $硬化加速劑,其包括含有硬化加速劑之芯及含有覆蓋住 芯之合成樹脂之殼。使用此微膠囊型硬化加速劑由於可容 易地製得具有為本發明特色之性質(X)至(2)之供半 = 包用之環氧樹脂組成物而有利。 豆、 要被微囊封成為芯之硬化加速劑並無特殊之限制,而可 使用習知的硬化加速劑。然而,由在微膠囊製備中之工 作性及所製得之微膠囊之性質的觀點來看,此硬化加束 ,室溫(例如,約1 5-40 °c ;以下同)下為液態較佳。術 「在室溫下為液態」不僅用於指示本身在室溫下為液^ °之 88109596.ptd 第11頁
1222983 五、發明說明(6) 硬化加速劑,並且指示本身在室溫下為固體,但其為經由 溶解或分散於任何期望有機溶劑等等中而製備得之液體形 怨之硬化加速劑。 以上硬化加速劑之例子包括如以上所說明之胺、咪唑及 其類似物、及磷化合物,且更包括硼化合物及磷-硼化合 H。其特定例子包括經烷基取代的胍諸如乙胍、三曱胍、 笨狐:^二笨胍;3〜(經取代苯基)-1,1-二曱脲諸如3-(3, 4氣=氯笨基)一I 1-二甲脲、3-苯基-1,1-二曱脲、及3-(4-=笨基)1, 1二—曱脲;哺唾琳及其類似物諸如2 __甲基味唾 淋.、f基味唾琳、2—十一基咪唾啉、及2_十七基咪唑 ’單基吼σ定諸如2—胺基咄啶·,胺-醯亞胺諸如—二 甲基- Ν - ( 2 -叙:a: ^ ^ 隻基〜3—烯丙氧丙基)胺-N,-内醯亞胺;有機磷 化合物睹如乙疏 二τ +、丙膦、丁膦、苯膦、三曱膦、三乙膦、 烷錯合物了及』三三苯膦、三環己膦、三苯膦/三苯基硼 物諸如删酸四苯鱗;及二p丫雙環十一烯化合 [2.2 2]辛俨 雙%[5. 4. 0]十一-7-烯及1,4-二吖雙環 來看,較佳氣其微囊封之容易度及操作容易度的觀點 物。該等硬化^ ί機鱗化合物,包括三苯鱗及味°坐化合 上。 化加速劑可單獨使用或結合使用其之兩者以 可囊封於微膠量 限制,只要其在二^双(、J薄膜)内之有機溶劑並無特殊之 (壁薄膜)不會溶t Μ下為液體即可。然而,必須選擇殼 如乙酸乙酯、甲| 中之/谷劑。其例子包括有機溶劑諸
暴乙基_、丙S同、二氯甲烷、二曱苯、甲 LZZZbfQ0
苯、及四氫畔Π杰U、, 構成殼(壁薄南膜=;如苯基二甲苯基乙烧及二燒基蔡。 甲酸醋、胺Λ料、i 塑性樹脂之例子包括聚脲、聚胺基 性及在成型Ϊ二二二及丙烯酸系樹脂。其中,由儲存安定 爽砉,取賊*馬形成固化樹脂而使殼破裂之容易度之觀點 木有,來脲為較佳。
主要組成成份之聚合物 /R5 0 R 特仏的來服為包含 要組m t由以下通式(3)所表示之重
、、N:C—N〜Rr (3) (η在通日式 : ’ R代表雙價有機*團,及K及匕為相同或 各代表氫原子或單價有機基團。) 人=1 = f式(3)所表示之重複單元為主要組成成份之5 二1、^ σ ’經由聚異氰酸酯與聚胺之聚加成反應所製 仔。’ ’此等聚合物係經由使聚異氰酸酯與水反應而 得。 以上的聚異氰酸酯並無特殊之限制,只要其係在分子中 具有二或多個異氰酸酯基團之化合物即可。其例子包括二 異氰酸S旨諸如二異氰酸間苯二酯、二異氰酸對苯二酯、二 異氰酸2, 4-甲苯二酯、二異氰酸2, 6—曱苯二酯、1>4一二異 氰酸萘二酉旨、二苯甲烷4, 4’-二異氰酸酯、3, 3,-二甲氧基 -4, 4’-聯苯基二異氰酸酯、3, 3’ -二曱基二苯基曱烷4, 4, - 一異氰酸酯、1,4 -二異氰酸二甲苯二酯、4, 4’-二苯基丙 烷二異氰酸酯、二異氰酸丙二酯、二異氰酸己二酯、丨,2 —
88109596.ptd 第13頁 1222983 五、發明說明(8) 二異氰酸丙二酯 1,2-二異氰酸丁二酯、1,2 異氰酸環 己二酯、及1,4 -二異氰酸環己 三異氰酸酯諸如二異 硫氰酸對伸苯S旨、1,4 -二異硫氰酸伸二甲苯醋、及二異硫 氰酸乙三酯;四異氰酸酯諸如4,4 ’ -二曱基二苯基曱烷 2, 2, , 5, 5’ -四異 己二酉旨 盼加成 曱苯二 三羥甲 成物、 亞曱酯 甲醋、 酸酯可 由在 此等聚 丙烧加 物、及 物諸如 與聚 分子中 乙三胺 8 -八亞 胺、對 二胺、 /己三醇 物、二異 酯/三羥 基丙烧加 及脂族聚 、四異氰 異氰酸賴 單獨使用 微膠囊製 異氰酸酯 成物、二 以聚亞甲 三異氰酸 異氰酸酯 具有二或 、三伸乙 曱二胺、 苯二胺、 甲烷二胺 氰酸酯; 加成物、 氰酸甲苯 甲基丙烧 成物、二 異氰酸酯 酸四苯基 胺酸酯、 或結合使 備中之成 中較佳者 異氰酸二 基聚苯基 三苯基二 反應之聚 多個胺基 四胺、四 1,12-十: 鄰二甲苯 及異氰酸酯預聚物諸如二異氰酸 二異氰酸2, 4-曱苯二酯/鄰苯二 二酯/己三醇加成物、二異氰酸 加成物、二異氰酸二甲苯二酯/ 異氰酸己二酯/三羥甲基丙烷加 之三聚物諸如三異氰酸三苯基二 三亞甲酯、五異氰酸五苯基四亞 及二異氰酸己二酯。此等聚異氰 用其之兩者以上。 膜性質及機械強度之觀點來看, 為二異氰酸曱苯二酯/三羥曱基 甲苯二酯/三羥甲基丙烷加成 異氰酸酯為代表之異氰酸酯預聚 亞曱酯。 胺並無特殊之限制,只要其係在 之化合物即可。其例子包括二伸 伸乙五胺、1,6 -六亞甲二胺、1, 二亞曱二胺、鄰苯二胺、間苯二 二胺、間二曱苯二胺、對二甲苯 雙(4-胺基-3-甲基環己基)甲烷、異佛
88109596.ptd 第14頁 1222983 五、發明說明(9) 爾酮二胺、1,3 一二胺 月女可早獨使用或結合 在以上之任何聚異 酸酯先水解而生成胺 (經歷自聚加成反應) 重複單元為主成份之 含有硬化加速劑之 速劑係經微囊封即可 特佳的微囊封技術係 於此技術有利於形成 經由界面聚合作用 如,係以下列方式製 之液態硬化加速劑中 為油滴,以製備〇 / W ( 之乳劑安定性的觀點 有約自0 · 0 5至5 0微米 微米更佳。 另一方面,在使用 作為芯成份之情況中 S/0/W(固相/油相/ 時,很難製備得以上 由根據溶解度適當地 乳劑或S/0/0(固相/ 行界面聚合。 基環己 使用其 氰酸酯 ,其與 ,因而 聚合物 微膠囊 。其可 使用界 均勻的 製得之 得。將 。將所 油相/ 來看, 之平均 文元、及螺縮駿型二胺。此等聚 之兩者以上。 與水之反應中,部分的聚異氰 未反應的異氰酸酯基團反應 生成包含由通式(3)所表示之 〇 並無特殊之限制,只要硬化加 利用各種習知的技術製備得。 面聚合以生成殼(壁薄膜),由 殼(壁薄膜)及控制壁厚。 含有硬化加速劑之微膠囊,例 聚異氰酸酯溶解於作為芯成份 得之油性溶液分散於水相中成 水相)乳劑。由在聚合過程中 進行此乳化,以致分散油滴具 顆粒直徑較佳,約自〇 . 〇 5至1 0 /谷2於有機溶劑中之固態硬化加速劑 萄硬化加速劑為親油性時,製得 水相)孔劑。當硬化加速劑為親水性 =型的乳劑。然而,在此情況,可經 選擇溶劑而製備得〇/〇(油相/油相) 油相/油相)乳劑,且可使此乳劑進
1222983 五、發明說明(ίο) 接著將聚胺或多羥醇加至乳,> u 相中之聚異氰酸酯產生界面聚人。7相中’以與包含於油 應。結果,製得含有硬化加速南j f此而進仃聚加成反 膜)由聚脲型聚合物製成較佳。β〜勝囊’其中殼(壁薄 11 如此製得之含有硬化加速劑夕 其中作為芯成份之硬化加速劑係:,囊具有芯/殼結構, 化加速劑之微膠囊可經由習知的=J於殼内。此等含有硬 離,接著再乾燥或喷霧乾燥。介=式,例如,經由離心分 脂或硬化劑中或與其混合:在:;:U f囊洛解於環氧樹 經由額外地進行直空乾焊箄蓉^ ',若須要及必要,可 機溶劑移除。 44,而將包含於微膠囊中之有 如即將說明於下,由微P壹 樹I组成物時對其施加之剪=身:安定性,製造環氧 點來看,將此等含有 甚至可为散性等等之觀 調整至在自0.05至之微膠囊之平均顆粒直徑 米更佳。將微膠= = 值較佳,自。.1至4微 囊之最大顆粒直徑不大於硬化加速劑之微膠 加速劑之微膠囊調等且 軚佺。經由將含有硬化 徑,則可抑制微脒A ^ ^有在以上範圍内之平均顆粒直 加之剪切力弄破^展^在製造裱氧樹脂組成物時對其所施 具有不大於2 〇微半、、二,將微膠囊調整成除平均顆粒直徑外 分散至環氧榭二二之取大顆粒直徑,則可使微膠囊均勻地 微膠囊的形狀::雖然在本發明中,含有硬化加速劑之 不具有無條件丄形較佳,但其可為橢圓形。當微膠囊各 /、疋的顆粒直徑,如同微膠囊並非真實的球 8_596.ptd 第16頁 1222983 五、發明說明(U) ::圓形、平板等等時,則將最長主直徑及最短次直 二在2單平均視為其平均顆粒直徑。 ^ s有硬化加速劑之微膠囊中,經囊封硬化加速劑之量 f =體,膝囊計,為自5至70重量百分比較佳,自10至5〇 小二5百刀曰比更佳。其原因如下。如經囊封硬化加速劑之量 應需护重里百分比’則樹脂顯現不良的反應性,且固化反 ^ =日守太長。另一方面,如經囊封硬化加速劑之量超過7〇 =百分比’則殼(壁薄膜)之厚度太小,目此,可能會有 、=石,速劑(芯成份)被不良地分離,或者殼具有不 民機械強度之憂慮。 壁薄膜)之厚度對含有硬化加速劑之微膠之顆粒 $徑^例調整至3至25%較佳,5至25%更佳。其原因如 :租= ,Μ殼不具有足以承受在製造環氧樹 如上ί 步驟中施加於其上之剪力之機械強度。 足;;。”過25% ’則經囊封硬化加速劑之釋放傾向於不 ::與前述成份㈣結合之無機填料( :之限制,而可使用任何習知之無機填料。其例子包括氧 f粉末’諸如锻製氧化⑦之粉末及結晶氧化砍 及氧化鋁粉末。無機填料可且 ;刀 狀’諸如經由壓碎而形成:;: =式=的=形 形狀。此等無機填料可單獨使用或以其‘::: 使用。由得到令人滿意之流動性 之此δ物 有自6至40微米之平均顆位吉〆 ' 看’使用整體具 "(十1顆粒直技之一或多種無機填料較 第17頁 88l〇9596.ptd 五、發明說明(12) ::佳:點來看,在前述無機填料中 粒。 0Θ乳切之經研磨顆粒及锻製氧切之球形顆 將無機填料(成份D)之加入量調整 計為自8 0 5 Q ?舌旦π八… 农礼W 組成物 勹目8U至92重里百分比較佳,自87至92重量百 旦。其原因如下。如無機填料(成份D)之加入量小於8 分比’則由組成物經由成型而得之封裝 、 口的吸水度’❿會導致半導體裝置於安裝後之可靠性J曰 低。如其加入量超過g2重量百分 減損的流動性。 里百刀比組成物傾向於具有 要,可將除前述成份A至〇外之其他添加劑適 j加至本發明之供半導體封包用之環氧樹脂組成物中。 各其他添加劑之包含量以整個組成物之重量一 01至2重量百分比。 叙係0· 非必需添加劑之例子包括離模劑、阻燃劑、著色 烧偶合劑、及應力消除劑。 θ 離模劑之例子包括習知的離模劑,諸如長鏈羧酸, 如,硬脂酸及棕搁酸,長鏈羧酸之金屬鹽,例如, 鋅及硬脂酸鈣,及蠟,例如,聚乙烯蠟、巴西棕 曰^ 褐煤蠟。 鼠及
阻燃劑之例子包括溴化環氧樹脂。亦可使用阻 諸如,比方說,三氧化銻及五氧化銻。 ·、、、助W 著色劑之例子包括峻黑。 應力消除劑之例子包括丁二烯橡膠諸如丙烯酸曱酯/ 丁
第18頁 1222983 五、發明說明(13) '一細/本乙綿 共聚物及聚矽氧化人甲基丙婦酸甲酯/丁二烯/笨乙烯 滑石、氫氧化鉍等物此外,可加入離子捕獲劑諸如水 性。 、 以在财濕性試驗中得到改良的可靠 本發明之供半導 下列方式製得。首=、已用之環氧樹脂組成物例如,可以 如以上所示之添加 將别述成份Α至1)及非必需添加劑諸 例如混煉輥處理此=丄適當地混合在一起,及以捏合機, 合。使此炫融物冷欠5, 以藉由加熱而將成份熔融混 後若須要,再势:°卩至至溫,接著利用已知方式粉碎,然 物。 經由此等步驟,可製得環氧樹脂組成 在所使用之硬化‘ 的情況,第—步驟係ifί前述含有硬化加速劑之微膠囊 著將其餘成份加至其用别文所述之方法製造微膠囊。接 混合物’卩藉由純㈣=捏合機,例如混煉輥處理此 至室溫,接著利用士成如熔融混合。使此熔融物冷卻 經由此等步驟,可制Γ ?粉碎,然後若須要’再製粒。 不同之二或多種氧::::樹脂組成物。將平均顆粒直徑 膠囊-起使用作“合:含有硬化加速劑之微 觀點來看,使用包;父佳。舉例來說,由流動性之 形顆粒之氧化矽粉^二均顆粒直徑之煅製氧化矽之球 化石夕之壓碎顆粒之ϋ ^較小平均顆粒直徑之鍛製氧 在製造包括含有^彳卜/末結合較以上的一者為佳。 體封包用之環氧匕力:速劑之微膠囊之本發明之供半導 衣㈣脂組成物時,利隸合機等等 ^ 88l〇9596.ptd 第19頁 1222983 五、發明說明(14) --- - a &係在較製造普通的封包材料更高的溫度下進行更長 的時間’只要微膠囊不會破裂即可。換言之,由於使用含 有硬化加速劑之微膠囊,因而可相較於使用一般之固化加 j劑的情況,而使用較高的捏合溫度及較長的捏合時間。 結果,在捏合過程中,無機成份可令人滿意地被有機成份 潤濕。由於無機成份之表面有較高程度被潤濕,因而黏度 比(Z1/Z2) ’即在9〇t下測得之組成物黏度(Z1)對在11(rc 下測得黏度(Z 2 )之比(兩者皆係利用動態黏彈性儀在5 (} / 秒)之貞切速率下測量)變得較大。因此,可製得具優異可 成型性之材料。此效應展示在即將說明於後之實施例中。 本發明之供半導體封包用之環氧樹脂組成物應具有下列 性質(X)至(Z)。 . (X)其利用流動試驗儀在175它下測得之黏度係自5〇至 5 0 0 P。 (Y)其利用動悲黏彈性儀在5 ( 1 /秒)之剪切速率下測 量’由其黏度之溫度相關性所測定之最小熔體黏度係1 χ 1 Ο5 Ρ以下。 (Ζ)其在90 °C下測得黏度(Ζ1)對在110 X:下測得黏度(Ζ2) 之比(Ζ1 / Ζ 2 )係2 · 0以上,其中ζ 1及ζ 2皆係利用動態黏彈性 儀在5 ( 1 /秒)之剪切速率下測量。 如以上的性質(X)所示,環氧樹脂組成物利用流動試驗 儀黏度計(例如’三光公司(Shimadzu Corp·)製造之K〇ka 流動试驗儀)在1 7 5 C之溫度下測得之黏度應係自5 q至5 〇 〇 Ρ。其在175 °C下之黏度係自50至30 0 Ρ尤佳。其原因如
88109596.ptd 第20頁 1222983 五、發明說明(15)
下。如其黏度低於50 P ’則由於組成物之黏度太低,在成 型過程中會發生夾氣’而會產生空隙的問題。如其黏度超 過5 0 0 P ’則由於組成物之黏度太咼,而會發生前述的金 線變形及填充失效。 X 性質(X)可以下列方式測定。 將2克ί衣氧樹脂組成物之粉末(6網目粉太、力 公斤力/平方公分之壓力下壓實,而得直 毫米: 柱形樣品。利用流動試驗儀黏度計(例如,K〇ka流動試驗 儀CFT-100型,三光公司製造)檢測此樣品,以測量其在 1 7 5 ^下之黏度。其他測量條件如下。所使用之模嘴具有 1· 〇毫米直徑及10· 〇毫米長度,及施加於樣品上之負荷為 1 0公斤。 . 如以上的性質(Y)所示,環氧樹脂組成物利用動態黏彈 性儀在5(1/秒)之剪切速率下測量,由其黏度之溫度相關 性所測定之最小熔體黏度應係i x丨〇5 p以下。苴最小熔體 黏度為5 χ10”以下尤佳。此係由於如其最小熔體黏度二 21 X 1 ο ρ,則當組成物在成型過程中在模腔中流動時, :2過Ϊ的黏度。此意謂較高的最小熔體黏度有引起成 i問4,堵如金線變形及晶片傾斜之增加傾向。 7 J^的14貝(z)所不’ ¥氧樹脂組成物在9 0 °C下測得 =⑴2 :?110 t下測得黏度(Z2)之比(ζι/ζ2)應係2· 〇 乂^其帽及22皆係利用動態、黏彈 =2^1。其·2為2.5以上幻圭。此係由於如其 Z1/Z2低於2.〇 ’則組成❸遺溫度增加之黏度降低小,因
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五、發明說明(17) [酚樹脂] 由以上通式(2)表示 ^ 經基當量,175)。,、 知芳烧基樹脂(其中η為〇至21 ; [無機填料D1 ] 3 0微米) 1 5微米) 1 5微米) 6微米)。 煅製氧化矽之球 [無機填料D 2 ] ^ 平均顆粒直徑 輝叉製氧化石夕之球形於 [無機填料D3] 心末(平均顆粒直徑 般製氧化矽之壓鹆φ八士广τ Γ t w 士 土早心末(平均顆粒直徑 [無機填料D4] 、了且仏 煅:製氧化石夕之壓石卒伞、古 [離模劑] 末(千均顆粒直徑 聚乙烯蠟。 [含有硬化加速劑之微膠囊] 將11份重量之3/1莫耳比之二異氰酸二甲苯二酯/三羥 甲基丙焼加成物及4. 6份重量之3/1莫耳比之二異氰酸甲工苯 二S旨/三羥甲基丙烷加成物溶解於7份重量作為硬化加速 劑之三苯膦及3· 9份重量之乙酸乙酯之混合物中,而製備 得均勻的油相。 衣 另外製備得包含100份重量蒸餾水及5份重量聚(乙烯醇) 之水相。將油相加至其中。利用均相混合機處理此混合物 而得乳劑,將其引入至設有迴流冷凝器、攪拌器、及滴液 漏斗之聚合器中。 另一方面,製備含有3份重量三伸乙四胺之1 〇份重量的
88109596.ptd 第23頁 1222983 五、發明說明(18) 水溶液。將此溶液置於連接至聚合器之 溶液逐滴加至聚合器内之乳劑中,以 合3小時。因此,製得微膠囊型硬化加逮#|C下進聚 液。將此懸浮液離心,以移除聚(乙烯醇)7心、十 之其他成份。之後將100份重量之蒸餾 存在於水相中 並使微膠囊分散,而再次製得縣浮、夜σ至殘留物中, 化加速劑之微膠囊如此重i:;製得之含有硬 乾燥。因此而將微膠囊分離成;及水洗,然後 所製得之顆粒具有2微米之平均顆粒直/\動的粉末顆粒。 工。 將表1及2中所示之成份根據表中 各混合物利用輥式混煉機捏合,—^、之各配方混合。將 粉末形態之標的環氧樹脂組^ 著冷卻,然後粉碎而得 條件(捏合溫度及捏合時間)介-。利用輥式混煉機捏合之 了间)亦不於表1及2。 1222983 五、發明說明(19) 表1 (重量份數) 實 施 例 1 2 3 4 5 環氧樹脂 128 128 128 128 128 盼樹脂 99 99 99 99 99 890 無機填料D1 1280 1000 — 640 無機填料D2 一 - 1280 640 490 無機填料D 3 — 一 400 — — 無機填料D 4 550 300 150 550 450 離模劑 3 3 3 3 3 含有硬化加速劑之微膠囊 12 12 12 12 12 捏合溫度(°C ) 130 130 130 130 130 捏合時間(分鐘) 15 15 15 15 15
88109596.ptd 第25頁 1222983 五、發明說明(20) 表2 (重量份數) 一 比較實施例 1 2 3 4 環氧樹脂 128 128 128 128 酉分樹脂 99 99 99 99 無機填料D1 1600 400 1000 930 無機填料D2 220 - — 500 無機填料D 3 - 620 400 — 無機填料D4 一 800 430 400 離模劑 3 3 3 3 含有硬化加速劑之微膠囊 12 12 12 12 捏合溫度(°C ) 130 130 130 100 捏合時間(分鐘) 15 15 5 5
88109596.ptd 第26頁 1222983 五、發明說明(21) 利用以下方法評估於實施例及比較實施例中如此製得之 供半導體封包用之環氧樹脂組成物的性質。所得結果示於 即將列示於後之表3及4中。 [利用流動試驗儀測量在1 75 °C下之黏度] 經由前述之方法,利用三光公司製造之Koka流動試驗儀 CFT-100型檢測環氧樹脂組成物之6網目粉末。 [最小流動黏度]
經由前述之方法檢測環氧樹脂組成物之6網目粉末。換 言之,經由冷成型(壓力:1 〇 〇公斤/平方公分)自粉末形 成具有25宅米直徑及2克重量之粒料。根據前述之方法(見 圖1) ’利用動悲黏彈性儀(Rheometrics Inc.製造)在以下 條件下檢測此粒料。 加熱·· 1 6 °C /分鐘 頻率:0.8 rad/s(剪切速率,5/秒) 應變:2% [黏度比] 經由前述之方法檢測環氧樹脂組成物之6網目粉末。 言之,經由冷成型(壓力:100公斤/平方公分)自虫、 成具有25毫米直徑及2克重量之粒料。根據前述之^形 圖1 ),利用動態黏彈性儀在以下條件下檢測此粒/(見 量其在91TC下之黏度(Z1)及在11〇t下之黏度(Z2)。’而測 前一黏度對後一黏度之比。 叶异 加熱:1 6 °C /分鐘 頻率:0·8 rad/s(剪切速率,5/秒) 五、發明說明(22) 應變:2% 此外,使用在以上之實施例及 狀環氧樹脂組成物經由壓鑄(條 ^貫施例中製得之各粉 下後固化5小時,而製造半5y 90秒)及接著 :QFP16〇-^p(2^^
[金線變形程度J 如圖2所示,將金線14(直徑 毫米)連接5夂良古d C Τ + Α U未,最大長度,3· 8 運接至各具有9· 5平方*米模墊10之0FP 1fin—杯、 ‘而H Γ上製得之各環氧樹脂組成物封包此等半導:: =生:裝。在圖2,數字15表示半導體晶片“二- 事=以下列方法,利用X—射線分析儀檢測所產生之封 正\ :::金線變形量。在各封裝中選擇10條金線,及自 :硯察各金線14,以測量金線變形量,如圖3所示。在 相:!14之變形最大的部分上測量線變形量,及將此實測值 ;、、、封装之金線變形值((J毫米)。由d之值,計算金線變形 之私度[(d/L)xl〇〇],其中L為在金線14之末端之間的距離 (毫米)。 [成型失效之評估] 檢查所製得之半導體裝置的成型失效,並計算具有成型 失效之半導體裝置之數目(每百個半導體裝置)。換言之, 封包QFP 1 6 0-插腳,然後再檢查空隙生成,以計算不合格 的半導體裝置。利用弱X—射線光譜儀進行空隙檢查,將具 有直徑0 · 1毫米以上空隙之半導體裝置視為不良品。 1222983
[模墊變形量] 述·之各環氧樹脂組成物於形成QFP 160_插腳η, 15 . Μ^1Π八有9. 5千方宅未之其上安裝有半導體晶片 5之拉墊1〇。#割所得之各封裝⑴ 線所示之平面),芬丁力丨七 > 认+ 又#曰7我及短虛 於#署斗及下列方式核查切面,而測量以在實 二 人叹计位置之間之差而論的模墊變形量。換今 在經歷模墊位移之封奘由,如闰以、 y里換。之, 各四個封4中 圖(a)所示測量在模墊丨〇之 : 樹脂厚度(a微求)。另-方面,在未經
= ί裝中,如圖5⑴所示測量在模塾10之各四 模厚度(b微米)。此樹脂厚度測量係對各 常封f中之值之L進行’及以絕對值測定在各實測值與正 =中之值之差(a_b)。將此等差值之平均作為模墊變
導體裝置之以上 的評估結果示於下表3及4。
1222983 五、發明說明(24) 表3 實施例 1 2 3 4 5 流動試驗儀黏度(P) 300 50 500 300 300 最小熔體黏度(Χίο4 P) 4 1 10 10 7 黏度比(9 0 °C / 11 0 °C ) 2.5 2 3. 2 2 2. 2 金線變形程度(%) 1. 1 0 3.1 2.9 2. 4 成型失效、空隙產生(每1 0 0個 封裝之不良品數目) 0 8 0 2 1 模墊變形量(微米) 10 0 21 18 12 表4 比較實施例 1 2 3 4 流動斌驗儀黏度(P) 40 520 130 200 最小熔體黏度(xlO4 P) 4 23 18 13 黏度比(9 0 °C / 11 (TC ) 2. 3 2. 2 2 1.5 金線變形程度(%) 1. 2 9.6 7. 2 6.7 成型失效、空隙產生(每100 個封裝之不良品數目) 92 0 16 3 模墊變形量(微米) 13 100 46 65
88109596.ptd 第30頁 1222983 五、發明說明(25) 表3及4中之結果顯示利用於實施例丨至5中製得,各具 所有性質(X)至(Z )之環氧樹脂組成物製得之半 經歷金線變形,極少空隙產生,且僅有輕微的二未 开具有高可靠性。相對地,比較半導體裝置經證實在 、,次=形、空隙產生、模墊變形等等之至少—方面不佳。 ,前所述,當將本發明之供半導體封包用之環:細 7用、作為封包材料時’由於其具有前文所說明之』質 (ζ),因而其不會造成可歸因於樹脂封包過程中之樹 片傾斜,諸如半導體元件位移及金:之: 而此:成物可有效地製得高度可靠的半導體裝置。因 之為供半導體封包用之環氧樹脂組成物之-成产 之無枝填料的含量調整至 成伤 所形成之封裝的吸皮声以你乾圍内之值可使由組成物 半導體裝置於安裝= ,利㈣組成物製成之 再者,當作為供半導俨 =罪性。 份之硬化加速劑係ίϊ;;:包用之環氧樹脂組成物之-成 殼結構,此結構包=人古 速劑之微膠囊,其具有芯/ 之合成樹脂之殼硬化加速劑之芯及含有覆蓋住芯 份在較高溫度下:融::H月ί組成物之成份可較習知成 具有前述之黏度性所較長日寸間。結果,可容易地製得 雖然本發明已表至(ζ)之環氧樹脂組成物。 士當明白可不脫離二J 3:作詳細說明,但熟悉技藝人 及修改。 Ό月神及範圍,而於其中進行各種變化 88l〇9596.ptd 第31頁

Claims (1)

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六、申請專利範圍 1. 一種供半導體封包用之瓖氧樹脂組成物,复 · 樹脂、酚樹脂、硬化加速劑、及無機填料,兮二^ έ環氧 成物具有下列性質(X )至(Ζ) : Λ %氧樹脂組 (X)其利用流動試驗儀在175 °C下測得之处疮a a 5 0 0 P; 仔之黏度係自50至 曰(Y)其利用動態黏彈性儀在5(1 /秒)之剪切速率下測 量,由其黏度之溫度相關性所測定之最小熔體黏度係ι X 1 05 P以下;及 (Z)其在9〇t下測得黏度(Z1)對在U(rc下測得黏度(Z2) ί 丄係2. 0以上’其中Z1及22皆係利用動態黏彈性 儀在5 ( 1 /秒)之剪切速率下測量; 其中該無機填料之含量以全 — 8 0至9 2重量百八卜·、 且辰氧樹脂組成物計,係自 刀比;以及 ± σ亥更化加逮劑係含有硬化加遠添丨 殼結構,此結握 返$彳之微膠囊,其具有芯/ 之合成樹脂之殼^ ^ 硬化加迷劑之芯及含有覆蓋住芯 2· 一種半導體裝置,苴 半導體封包用之戸^ &二’、用申請專利範圍第1項之供 4 < %乳樹脂組成鉍心二 x #勿封包半導體元件而製得。
88109596(替換)-】.ptd 第33頁
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