TWI329122B - Epoxy resin composition and semiconductor device using thereof - Google Patents

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1329122 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本申請案係以2 0 0 3年1月1 7日提出申請之日本專利 諳案第2 0 0 3 - 1 0 , 3 8 7號為基礎並主張其之優先權，將其 容併入本文為參考資料。 本發明係關於一種具有改良脫模性及改良連續可模塑 性之環氧樹脂組成物，及一種具有改良耐焊性之利用其 半導體裝置。 【先前技術】 近年來，在對獲致操作較快速及較輕薄短小之電子設 本體之需求漸次成長的情勢下，積體程度及半導體元件 表面可安裝性亦漸次增加。基於此情勢，目前的情勢係 用於封裝半導體元件之環氧樹脂組成物的需求漸次增加 尤其在製得較薄半導體裝置的工作中，會由於在金屬模 與環氧組成物之固化樹脂之間發生不完全的脫模而產生 力，且此應力會導致問題，其中在半導體裝置内於半導 元件的本身會產生裂紋，或在固化樹脂與半導體元件之 之界面處的黏著會減低。此外，在為應付環境問題而將 鉛焊料取代為無鉛焊料之焊料類型轉變的情況中，焊料 工所需之方法溫度提高，因此抵抗由包含於半導.體裝置 之水份蒸發而爆炸性地產生應力所需之耐焊性的問題， 得較習知技術更為嚴重。 因此，對於改良耐焊性已提出各種建議。舉例來說， 提出於主鏈結構中具有伸聯苯基單元之酚芳烷基類型之 3】2/發明說明書(補件)/93-04/9310 ]丨60 中 内 之 備 的 對 〇 具 應 體 間 含 加 中 變 經 酚 6 1329122 系樹脂或環氣樹脂（J P - A - Η Ο 9 - ]4 3 , 3 4 5 )。由於該等樹脂於 分子中包含甚多量之疏水性化學結構，因而包含此樹脂之 環氧樹脂組成物之固化產物的特徵在於產物具較低的吸濕 性，且其特徵亦在於由於環氧樹脂組成物之固化產物具有 較低的交聯密度，因而產物在較其玻璃轉移溫度高之高溫 區域具有較低的彈性模數。因此，使用此種環氧樹脂組成 物之半導體裝置可減低在其他情況中會由在焊料加工過程 中之水份蒸發所造成的爆炸性應力。此外，由於環氧樹脂 组成物之固化產物在其之加熱過程中在高溫下具有較低的 彈性模數，因而可降低在焊料加工過程中所產生之熱應 力。因此，半導體裝置最終之特徵在於具有較佳的耐焊性。 然而，由於具有以通式（1 )(說明於後）表示之結構之樹脂於 分子中包含甚多量之疏水性化學結構，因而包含此樹脂之 组成物與金屬材料諸如引線架（1 e a d f r a in e )或其類似物具 有不良的黏著。此外，包含於樹脂分子中之較低密度之官 能基會導致不完全的固化，導致自模具之不完全釋離，及 因此在脫模過程中產生施加於半導體裝置上之不期望的應 力，而導致與金屬材料之黏著的進一步減低。為改良脫模 性，可將慣用的釋離劑諸如巴西棕櫚蠟或類似的蠟加至組 成物。然而，加入習知之釋離劑可能無法充分地改良脫模 性，反之，與金屬元件之黏著會進一步地劣化，而造成耐 焊性降低的另一問題。 用以改良環氧樹脂組成物之脫模性之經提出的技術可 包括使用聯笨環氧樹脂，其係具較低樹脂黏度，以致可獲 312/發明説明3 Η補件V93-04/9310丨160 1329122 致較高之無機填料載入量的環氧樹脂，或包含釋離劑 氧樹脂組成物，其可產生改良的脫模性（例如，參見 JP-A-II07-37,04](1995)、JP — A-2003 -128,750)。然而 於較高載入量之無機填料會相較於包含具有以通式（1 示之結構之樹脂作為用於形成環氧樹脂之兩成份之其 成份之環氧樹脂組成物之情況造成組成物之彈性模數 著增加，因此擔心其之耐焊性可能會降低。 有另一種包含與於JP-A -Η 07-37, 041中所揭示者類 但具有提供與樹脂較佳之溶解度之較高酸值區域之另 型釋離劑的環氧樹脂經提出。 【發明内容】 在本發明人所進行之各種評估中發現包含於環氧樹 組成物中之樹脂成份與釋離劑之溶解度的平衡或調整 重要，及更明確言之，在包含於環氧樹脂組成物中之 成份與釋離劑之間，有一提供良好溶解度，而無任何 及缺失的最佳區域。因此，由於在J Ρ - A - Η 1 1 - 1 5 2，3 9 3 ( 中所提出之技術提供包含於環氧樹脂組成物中之樹脂 與釋離劑之太過良好的溶解度，因而被認為其無法獲 分的脫模性。 根據本發明，提供一種經由調配下列成份而製得之 封裝半導體元件之環氧樹脂組成物： (/\ )於主鏈中具有伸聯笨基單元之酚芳烷基類型之 樹脂： C 13 )酚系樹脂； 312廢丨!)调叨扭⑽件V93-04/93 ] Ο Π 60 之環 ，由 )表 中一 的顯 似， 一類 脂 相當 樹脂 過量 1 9 9 9 ) 成份 致充 用於 【氧 8 1329122 (c)固化加速劑； (D )無機填料；及 (E)具有在60至140 °C之範®内之滴點（drop point)， 在10至]00(毫克K OH /克）之範圍内之酸值，在500至 2 0 , 0 0 0之範圍内之數目平均分子量，及在5至1 0 0微米之 範圍内之平均顆粒大小之氧化聚乙烯蠟。 此外，根據本發明，提供一種經由調配下列成份而製得 之用於封裝半導體元件之環氧樹脂組成物： (A )環氧樹脂； . (B )於主鏈中具有伸聯笨基單元之酚芳烷基類型之酚系 樹脂； (C )固化力〇速劑； (D )無機填料；及 (E )具有在6 0至1 4 0 °C之範圍内之滴點，在1 〇至1 〇 〇 (毫 克丨〈0丨丨/克）之範圍内之酸值，在5 0 0至2 0 , 0 0 0之範圍内 之數目平均分子量，及在5至1 0 0微米之範圍内之平均顆 粒大小之氧化聚乙稀墙。 該（A )環氧樹脂及該（Β )酚系樹脂皆可為於主鏈中具有 伸聯苯基單元之酚芳烷基類型樹脂。 此外，根據本發明，提供一種半導體裝置，其係經由使 用該環氣樹脂封裝包含於其中之半導體元件而形成。 【贲施方式】 環氧樹脂CA )可具有以通式U a )表示之結構： 3丨2/發明劭刚i (補件)/93-04Λ)310丨160 1329122
(其中各R可相同或不同，其代表氫原子或選自具1至4 個碳之烷基的官能基；X代表縮水甘油基醚基；及η代表 大於或等於1之正數》) 酚系樹脂（Β )可具有以通式（1 b)表示之結構：
(其中各R可相冏或不同，其代表氫原子或選自具1至4 個碳之烷基的官能基；X代表羥基；及η代表大於或等於1 之正數。） 本發明之環氧樹脂組成物可包含如下之各成份： (A) ： 1至40重量％。 (B) : 1至4 0重量％。 (C) : 0.001 至 5 重量 ％。 (D ) : 4 0 至 9 7 重量 ％。 由於使用於本發明中之於主鏈中具有伸聯苯基單元之 酚芳烷基類型之環氧樹脂，尤其係具有以通式（1 a )表示之 結構之環氧樹脂（其中X代表縮水甘油基醚基）於樹脂結構 屮包含甚多量之疏水性化學結構，因而包含此環氧樹脂之 10 312/發叫説明谣(拙件)/93-04/9310 i 160 1329122 環氧樹脂組成物之固化產物的特徵在於具較低的吸濕性， 及由於樹脂具有較低的交聯密度，因而固化產物之特徵在 於在較其玻璃轉移溫度高之高溫區域内之溫度下具有較低 的彈性模數。由於包含其之環氧樹脂組成物之固化產物具 較低的吸濕性，因而此產物可減低由在焊料加工過程中之 水份蒸發所造成的爆炸性應力。此外，由於環氧樹脂組成 物之固化產物在其之加熱過程中在高溫下具有較低的彈性 模數，因而可降低在焊料加工過程中所產生之熱應力。因 此，半導體裝置最終之特徵在於具有較佳的耐焊性。 可將包含具有以通式（1 a )(其中X代表縮水甘油基醚基） 表示之結構之樹脂的環氧樹脂與其他類型之環氧樹脂一起 使用，其限制條件為其他類型之環氧樹脂的添加對包含其 之環氧樹脂組成物的性質無害。其他類型之環氧樹脂的說 明例可包括，例如：酚-酚醛型環氧（η 〇 v ο 1 a c )型環氧樹脂； 甲酚-酚醛型環氧型環氧樹脂；聯苯型環氧樹脂；雙酚型環 氡樹脂；二苯乙烯型環氧樹脂；三酚曱烷型環氧樹脂；酚 芳烷基（包括伸笨基單元）型環氧樹脂；萘酚型環氧樹脂； 經烷基改質之三酚甲烷型環氧樹脂；含三畊核之環氧樹 脂；經二環戊二烯改質之酚型環氧樹脂等等，且可單獨使 用此等樹脂之其中一者或使用其之組合。具有以通式 (1 a )(其中X代表縮水甘油基醚基）表示之結構之環氧樹脂 的一例子可為，但不限於，化學式（2)所示之樹脂。
II 312/發明說明書(補件)/93·04/93丨01160 1329122
(其中η代表平均值及1至3之正數。） 由於使用於本發明中之於主鏈中具有伸聯笨基單元之 酚芳烷基類型之酚系樹脂，尤其係具有以通式（1 b )表示之 結構之酚系樹脂（其中X代表羥基）於樹脂結構中包含甚多 量之疏水性化學結構，因而包含此酚系樹脂之環氧樹脂組 成物之固化產物的特徵在於具較低的吸濕性，及由於樹脂 具有較低的交聯密度，因而固化產物之特徵在於在較其玻 璃轉移溫度高之高溫區域内之溫度下具有較低的彈性模 數。由於包含其之環氧樹脂組成物之固化樹脂產物呈現較 低的吸濕性，因而此產物可減低由在焊料力〇工過程中之水 份蒸發所造成的爆炸性應力。此外，由於環氧樹脂組成物 在其之加熱過程中在高溫下具有較低的彈性模數，因而可 降低在焊料加工過程中所產生之熱應力。因此，半導體裝 置最終之特徵在於具有較佳的耐焊性。 可將具有以通式（1 b)(其中X代表羥基）表示之結構之酚 系樹脂與其他類型之酚系樹脂一起使用，其限制條件為其 他類型之酚系樹脂的添加對包含其之環氣樹脂組成物的性 赀無害。其他類型之酚系樹脂的說明例可包括，例如：酚_ 酚迩型環氧樹脂；甲酚-酚醛型環氧樹脂；三酚甲烷樹脂； 12 3丨2/發明説明韻初肿)/W-()4/93丨01160 1329122 經萜烯改質之酚系樹脂；經二環戊二烯改質之酚系樹脂； 酚芳烷基（包括伸苯基結構）樹脂；萘酚芳烷基樹脂等等， 且可單獨使用此等樹脂之其中一者或使用其之組合。具有 以通式（1 b)(其中X代表羥基）表示之結構之酚系樹脂的一 例子可為，但不限於，化學式（3 )所示之樹脂。
(其中η代表平均值及]至3之正數。） 在包含於全體環氧樹脂中之環氧基與包含於全體酚系 樹脂中之酚羥基之間之當量比可在0 . 5至2之範圍内較 佳，及在0 . 7至1 . 5之範圍内更佳。在此範圍内之當量比 提供良好的抗濕性及固化性質。 使用於本發明中之固化加速劑代表可作為在環氧樹脂 與盼系樹脂之間之交聯反應之催化劑的化合物，其之說明 例可為，但不限於：胺化合物諸如三丁胺、1，8 -二吖雙環 (5, 4,0)-7 -十一烯等等；有機磷化合物諸如三苯膦、四苯 基硼酸四苯鎮等等；咪唑化合物諸如2 -甲基咪唑等等。可 單獨使用此等固化加速劑之其中一者或使用其之組合。 使用於本發明之無機填料的說明例可為：熔融矽石；結 晶化矽石；鋁氧；氮化矽；氮化鋁等等。當要加入特別大 量之無機填料時，一般使用熔融矽石。雖然壓碎的熔融矽 石及球形熔融矽石皆可使用，但為獲致較高的熔融矽石載 13
3丨2/發明說明書(補件)/93-04/9310丨丨60 1329122 入量，同時並抑制由於較高填料載入量所致之環氧樹脂組 成物之黏度增加，使用球形炫融妙石為較佳。此外，為於 其中獲致較高的球形熔融矽石載入量，將球形熔融矽石設 計成具有較寬的顆粒大小分佈較佳。 使用於本發明中之氧化聚乙烯蠟一般包含由羧基等等 所形成之極性基團及由長碳鏈所形成之非極性基團，因此 極性基團係朝固化樹脂組成物之側定向，反之，非極性基 函係朝金屑模具側定向，因而作為釋離劑。使用於本發明 之氧化聚乙烯蠟之滴點係在6 0至1 4 0 °C之範圍内，且可在 1 0 0至1 3 0 °C之範圍内較佳。低於呈現於上之範圍下限之滴 點無法提供足夠的熱安定性，以致在連續模塑程序中會發 生氧化聚乙稀墙之熱應變，因而使其之脫模性劣化，及不 利地影響連續可模塑性。高於呈現於上之範圍上限之滴點 會在環氡樹脂組成物之固化程序中提供氧化聚乙烯蠟之不 充分熔融的狀況，以致氧化聚乙烯蠟在組成物内之分散狀 態減低，因而導致氧化聚乙烯蠟之不當分配於固化產物之 表面上，而於金屬模具表面上提供斑點，及呈現固化樹脂 產物的不良外觀。其之酸值係在1 0至1 0 0 (毫克κ Ο Η /克） 之範圍内，且可在15至40(毫克ΚΟ Η /克）之範圍内較佳。 其之酸值會影響與固化樹脂產物之溶解度，且低於呈現於 上之範囡下限之酸值會造成氧化眾乙烯蠟之相分離，因而 於金屬棋具表面上造成斑點及固化樹脂產物的不良外觀。 高於呈現於上之範圍上限之酸值會提供與環氧樹脂基質之 過佳的溶解度，導致實質上沒有釋離劑滲出於固化樹脂之 14 312/狻 IJJj 說明韻诎件)/93-04/93101160 1329122 表面上，因而無法確保達到充分的脫模性。其之數目平均 分子量係在5 0 0至2 0，0 0 0之範圍内，且可在1，0 0 0至 1 5，0 0 0之範圍内較佳。低於呈現於上之範圍下限之數目平 均分子量會在氧化聚乙烯蠟與樹脂基質之間提供較高親和 力，因而造成不充分的脫模性。高於呈現於上之範圍上限 之數目平均分子量會提供氧化聚乙烯蠟之相分離，因而於 金屬模具表面上造成斑點及固化樹脂產物的不良外觀。其 之平均顆粒大小係在5至1 0 0微米之範圍内，且可在1 〇 至5 0微米之範圍内較佳。低於呈現於上之範圍下限之平均 顆粒大小會提供與環氧樹脂基質之過佳的溶解度，導致實 質上沒有釋離劑滲出於固化樹脂之表面上，因而無法確保 達到充分的脫模性。高於呈現於上之範圍上限之平均顆粒 大小會提供氧化聚乙烯蠟之凝析，而於金屬模具表面上提 供μ點，及呈現固化樹脂產物的不良外觀。環氧樹脂組成 物中之氧化聚乙烯蠟之含量係在0 . 0 1至1重量％之範圍 内，且可在0 . 0 3至0. 5 0重量％之範圍内較佳。低於呈現於 上之範圍下限之值會提供不充分的脫模，及高於呈現於上 之範圍上限之值會使與引線架材料之黏著劣化，因而導致 在焊料加工過程中之自材料剝離。此外，會造成在金屬模 具表面上之班點及固化樹脂產物之不良外觀。 其他的釋離劑可一起使用，其限制條件為其他類型之釋 離劏的添加對氧化聚乙烯蠟的性質無害。其他類型之釋離 剞的說明例可包括，例如：天然蠟諸如巴西棕櫚蠟等等； 高碳脂肪酸之金屬鹽諸如硬脂酸鋅等等。 15 J12/發丨 Eiii明件)/93-04/93 丨 0 丨 160 1329122 根據本發明之環氧樹脂组成物基本上係由前述的成份 (A )至（E )所組成，且若需要，可視需要於其中加入各種類 型之其他添加劑：偶合劑；阻燃劑諸如溴化環氧樹脂、三 氡化銻、磷酸鹽化合物等等；著色劑諸如碳黑等等；低應 力劑諸如聚矽氧油、聚矽氧橡膠、合成橡膠等等；或抗氧 化劑。 根據本發明之環氧樹脂組成物可經由下列步驟製得：利 用混合機將前述的成份（A )至（E )及其他添加劑混合而得混 合物；其後利用加熱捏合機、加熱輥或播.塑機將混合物加 熱及捏合而得捏合化合物；及接著使捏合化合物冷卻及粉 碎而得完成產物。 根據本發明之環氧樹脂組成物可利用習知之方法諸如 壓鑄、壓塑 '注塑等等’固化及模塑，以封裝電子零件諸如 半導體元件或其類似物，因而製得半導體裝置。 圖3係半導體裝置之說明例之結構的概略橫剖面圖，其 使用根據本發明之封裝樹脂。使半導體元件1 0 1透過固化 晶粒黏合材料1 0 6固定於晶粒座1 0 2上。金線〗0 3將半導 體元件1 0 1連結至引線架1 0 4。利用封裝樹脂1 0 5將半導 體元件1 0 1封裝。半導體裝置可經由將使用作為封裝樹脂 1 〇 5之具有前述組成物之樹脂組成物壓鑄而製得。 (實施例） 氣化聚乙烯蠟及矽石之顆粒大小係指利用雷射繞射顆 粒大小分析儀（S A L I) - 7 0 0 0，s h i in a z u c ο r ρ 〇 r a t i ο π )測得之 平均數值。 _3I2/^IU1 説明汧(卻件)/93-04/9310 丨丨 C)0 丨 6 1329122 本發明將參照以下實施例作說明。在此，將以重量份數 說明組成物之配方。 實施例] 利用混合機將下列成份混合： 以化學式（2 )表示之環氧樹脂（包含伸聯笨基結構之酚 芳烷基型環氧樹脂，以N C 3 Ο Ο Ο P之商品名購自Nippon K a y a k u (日本朿京），軟化點：5 8 °C，環氧當量：2 7 3 ) : 8 . 8 0 份Φ量；
H r—ΓΜ-ΓΗ H„c—CH-CH
π = 2· 8(平均值） 以化學式（5 )表示之S分系樹脂（包含伸聯笨基結構之齡 芳炫·基樹脂，以X L C - 4 L之商品名購自M i t s u i C h e ni i c a 1 (日 本朿京），軟化點：6 5 °C ，羥基當量：1 7 4 ) : 5 . 4 0份重量；
η = 3 · 3 (平均值） ]，8 -二吖雙環（5，4，0 ) - 7 -十一烯（以下簡稱為D B U ): ϋ . 2 ϋ份f量； 17 〕12/發明(汕件101160 1329122 球形熔融矽石（平均顆粒大小：3 Ο . 0微米）：8 5. 2 0份重 量； 碳黑：0. 3 0份重量；及 釋離劑（I ):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C ，酸值：2 0 (毫 克K 0丨彳/克），數目平均分子量：2 , 0 0 0，平均顆粒大小： 5 ◦微米）：0 . 1 0份重量； 其後利用表面溫度為95°C及25°C之雙輥磨將混合的化 合物捏合2 0次，及將所得之捏合化合物冷卻及粉碎而得環 氧樹脂組成物。利用以下方法評估製得之環氧樹脂組成物 的性能。 習知之氧化聚乙烯蠟的性質如下：
滴點：】2 0至1 2 5 °C 酸值：I 5至1 9 (毫克丨(Ο Η /克） 數目平均分子量：750 平均顆粒大小：約1 5 0微米 評估方法 (1 )評估用之金屬模具 (i )用於評估釋離力之金屬棋具包括上方模具、圖1所 示之中心模具及下方模具，且於模塑程序完成後黏著至中 心模具之模塑品的形狀為：直徑1 4 . 0毫米及高度或厚度 1 . 5毫米（壓鑄）。在圖1中，數字1指示中間模具’數字2 指示殘料，數字3指示流道，數字4指示模塑品，數字5 指示排氣口 ，數字6指示把手，及數字7指示用於插入推 拉力計（p u s li pull g a u g e )之孑L洞。 18 312/發叨說W甜拙件)/93-()4/93丨01160 1329122 (i i )用於評估金屬模具表面上之斑點形成及耐焊性之 模具係用於封裝1 00針薄四芯線組平引線封裝（TQFP)半導 體元件之金屬模具，及其之封裝尺寸為：1 4毫米X 1 4毫 米，及14毫米厚（壓鑄）。 金屬模具表面之處理方法：為清潔金屬模具表面’經由 將金屬模具清潔材料諸如三聚氰胺樹脂及調理材料模塑， 而進行對金屬模具提供脫模性之處理。模塑條件為：金屬 棋具溫度為175 °C ，及注塑壓力為7.3 MPa。 釋離力之評估：經由使用經利用前述用於提供脫模性之 處理加工之金屬模具，在以.下之模塑條件下將環氧樹脂組 成物模塑：1 7 5 °C之金屬模具溫度，6 . 9 Μ P a之注塑壓力， 及2分鐘之固化時間。在打開模具的20秒内，經由透過設 置於中心模具之上側上之孔隙推動，而將任意選自黏著於 中心模具上之全部8個模塑品之4個模塑品以預定的次序 釋離。經由在連續模塑程序中在第1 ' 1 0、5 0及1 0 0擊之 使推拉力計指向通過設置於中心模具之上側中之礼隙，而 測量經由推動脫模所需之負荷。將各擊中所得之四個數據 平均。呈現負荷之單位為[牛頓]。 連續可模塑性之評估：對用於封裝1 〇 〇 -針T Q F P半導體 元件之金屬模具進行提供脱模性之處理，其後在以下條件 下利用環氧樹脂組成物將包括其上未裝置半導體元件之引 線架之1 0 0 -針T Q F丨）的5 0 0個封裝連續模塑：]7 5 °C之金屬 祺具溫度，及7 . 3 Μ P a之注塑壓力，及1分鐘之固化時間。 觀察在連續模塑過程中出現於模塑品表面及金屬模具表面 19 1329122 上之斑點（尤其係起霜及發白）的程度。以下 估結果：當脫模時黏著至金屬模具之模塑品 產生起霜、發白或油滑之模塑品為「△」；及 之模塑品為「〇」。 螺旋流動（流動性）之評估：經由使用根據 之供螺旋流動測量用之金屬模具在以下之條 物之螺旋流動：1 7 5 °C之金屬模具溫度，6 . 9 力，及2分鐘之固化時間。呈現螺旋流動之單 蕭耳（s h 〇 r e ) D硬度之評估：經由壓鑄在以 ]6 針小型化封裝（S Ο P ; small outline pac x 6 . 5毫米，3 . 3毫米厚）模塑·· 1 7 5 °C之金屬 MPa之注塑壓力，及2分鐘之固化時間，及 度計測量於打開模具後1 0秒時之模塑品的； 高溫下之黏著的評估：在以下之條件下將 著用之模塑品（具有戠頂圓錐之形狀，截斷上 2.5毫米，下表面之直徑為3.0毫米，高度； 塑於基礎材料（長度3 0毫米，寬度9毫米及J 元件材料為C u )上：〗7 5 °C之金屬模具溫度， 塑壓力，及2分鐘之固化時間，及進一步在 後固化程序8小時。使用剪切負荷計於將基 負荷計中在2 4 0 °C下維持1分鐘，及在相同 塑品之下表面1 2 5微米高之位置對模塑品橫 荷，以測量將模塑品自基礎元件剝離所需之 切負荷之單位為[牛頓/平方毫米]。 3 12/發叨説明迅咖件V93-0柳3丨01160 列方式呈現評 為「X」；其上 沒有任何問題 EMM I 1-1-66 件下測量组成 MPa之注塑壓 位為[公分]。 下之條件下將 【age)(20毫米 L莫具溫度，7 . 3 吏用蕭耳D硬 l面硬度。 供測量剪切黏 表面之直徑為 ϊ 3 · 0毫米）模 L度1 5 0微米， 6 . 9 Μ P a之注 1 7 5 °C下進行 礎元件在剪切 显度下在距模 向施加一負 負荷。呈現剪 20 1329122 耐焊性之評估：於模塑得前述之供評估連續可糢塑性用 之5 0 0個封裝後，在以下之條件下模塑環氧樹脂組成物， 以封裝100 -針TQFP(半導體元件之尺寸為8. 0x8.0毫米， 其之引線架係由4 2合金製成）：1 7 5 °C之金屬模具溫度，7 · 3 Μ P a之注塑壓力，及1分鐘之固化時間，及在1 7 5 °C下進行 後固化程序8小時，然後使製得之封裝在85°C及85%之相 對濕度下留置1 6 8小時，其後將封裝於2 4 0 °C之焊料槽中 浸泡】0秒。利用聲波斷層掃描（s c a η n i n g a c 〇 u s t i c t o m o g r a p h )測量固化環氧樹月旨組成物自引線架基礎材料之 表面（島背面，及内部引線之尖端）脫層之環氧樹脂組成物 之固化產物的脫層面積，及利用下式計算脫層比： [脫層比]=((脫層面積）/(半導體元件表面積）x 100): 樣品之數目η = 1 0。呈現脫層比之單位為[% ]。 實施例2至1 0及比較例I至9 根據表1所列之配方將各成份摻混而得與實施例1類似 的環氧樹脂組成物，及與實施例I類似地評估製得之產 物。結果示於表1。 將除實施例]外之使用於實施例及比較實施例中之其他 成份說明於下。 以化學式（3 )表示之酚系樹脂（包含伸聯苯基結構之酚 芳坑基樹脂，以MEH7851SS之商品名賭自MeiwaChemical (曰本），軟化點·· 67°C ，羥基當量·· 203); 21 31)/93-04/931 〇H60 1329122
π = 2· 5(平均值） 以化學式（4 )表示之環氧樹脂（聯笨型環氧樹脂， YX- 4000 Η 之商品名購自 J.apan Epoxy Resin(曰本）， ]0 5 °C ，環氧當量：1 9】）；
釋離劑（I I ):氧化聚乙烯蠟（滴點·· 7 0 °C ，酸值 克K 011/克），數目平均分子量：7 5 0，平均顆粒大 微米）： 釋離劑（I I 1 ):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C，酸值 克K 01丨/克），數目平均分子量：2, 0 0 0，平均顆粒 5 0微米）： 釋離劑（I V ):氧化聚乙烯蠟（滴點：】3 0 °C ，酸值 克K 0丨_丨/克），數目平均分子量：1 5 , 0 0 0，平均顆ί 5 0微米）： 釋離劑（V ):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C ，酸值 克K 0丨丨/克），數目平均分子量：2, 0 0 0，平均顆粒 ]5微米）： 3 12/發叫說叨迅(補件)/93-04/93101160 以 熔點： (4) :20(毫 小：5 0 :75(毫 大小： ·· 20 (毫 .大小： :20 (毫 大小： 22 1329122 釋離劑（V丨）：氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C ，酸 克丨〈Ο Η /克），數目平均分子量：2，0 0 0，平均顆 90微米）： 釋離劑（V I I ):氧化聚乙烯蠟（滴點·· 5 0 °C ，酸 克K 0丨丨/克），數目平均分子量：1，0 0 0，平均顆 50微米）： 釋離劑（V ] I ]):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 6 0 °C，酸 克Κ Ο Η /克），數目平均分子量：4，0 0 0，平均顆 50微米）： 釋離劑（1 X ):氧化聚乙烯蠟（滴點：】2 0 °C ，酸 克Κ Ο Η /克），數目平均分子量：2, 0 0 0，平均顆 5 0微米）： 釋離劑U ):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C ，酸值 充Κ 〇 1彳/克），數目平均分子量：2 , 0 0 0，平均顆 5 0微米）： 釋離劑（X 1 ):氧化聚乙烯蠟（滴點：5 5 °C ，酸1 克K0]彳/克），數目平均分子量：3 5 0，平均顆粒 微米）： 釋離劑（X 1 1 ):氧化眾乙烯蠟（滴點：1 5 0°C，酸 克K 0丨1 /克），數目平均分子量：3 0 , 0 0 0，平均網 5 0微米）： 釋離劑（X11丨）：氧化聚乙烯蠟（滴點：12 〇 °c，酸 克Κ Ο Η /克），數目平均分子量：3, 0 0 0，平均顆； 微米）：及 3丨2/發叨說明補件)/93-04/93101丨60 值：20 (毫 粒大小： 值：20(毫 粒大小： 值：20 (毫 粒大小： 值：5 (毫 粒大小： .:150 (毫 粒大小： 直：20 (毫 大小：50 值：20 (毫 !粒大小： 值：2 0 (毫 ^立大小：3 23 1329122 釋離劑（X 1 V ):氧化聚乙烯蠟（滴點：1 2 0 °C，酸值：2 Ο (毫 克K 01彳/克），數目平均分子量：2，0 0 0，平均顆粒大小： 200微米）。 本發明係關於一種包含（1 )具較低吸濕性及產生較低應 力之樹脂成份及（2 )特定之脫模劑的環氧樹脂組成物，及關 於使用此組成物之半導體裝置，且本發明提供一種於模塑 程序中具改良脫模性及連續可模塑性，且亦具有與金屬材 料諸如引線架或其類似物之改良黏著及改良耐焊性的半導 體裝置。 此外，經證實在0 . 0 1至1重量％範圍内之環氧樹脂組成 物中之（E )氧化聚乙烯蠟之含量於以上的實施例中產生類 似的效果。 24 312/發丨·兑明顧抓件)/93-04/93101160 1329122 (表1) 實施例 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 以化學式(2)表示之環氧樹脂 8.80 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.19 7.93 以化學式(3)表示之酚系樹脂 7.32 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 6.06 5.87 配 以化學式(4)表示之環氧樹脂 6.89 以化學式(5)表示之酚系樹脂 5.40 DBU 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 球形熔融*夕石 85.20 85.20 85.20 85.20 85.02 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 碳黑 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0. 30 0,30 釋離劑(I) 0.10 0.10 0.10 0.02 0.80 方 釋離劑(Π) 0.10 釋離劑(III) 0.10 ^離劑(IV) 0.10 釋離劑(V) 0.10 釋離劑(VI) 0.10 釋離力（Ν) 第1擊 2.0 1.9 1.8 2.2 2.3 1.8 2.2 2.0 2.8 1.7 第10擊 1.8 1.9 1.6 2.1 2.2 1.6 2.1 2.0 2.4 1.5 結 第.50擊 1.6 1.7 1.4 1.9 2.0 1.4 1.8 1.9 2.0 1.3 第】00擊 1.5 1.4 1.4 1.8 1.9 1.5 1.8 1.7 1.9 1.2 連續可模塑性 模具上之斑點 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 產物上之斑點 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 果 螺旋流動(cm) 120 98 100 105 90 90 94 92 105 95 蕭耳D硬度 80 85 85 84 84 84 84 85 85 84 高溫下之黏著(剪切黏著N/mnf) 10.5 10.6 10.7 11.7 12.0 9.8 11.9 11.2 12.9 9.】 耐焊性(脫層比%) 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 25 312/發明說明書(補件)/93-04/9310丨160 1329122 (表2) 比較例 1 1 3 4 5 6 7 8 9 以化學式(2)表示之環氧樹脂 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 以化學式(3)表示之酚系樹脂 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 6.04 以化學式(4)表示之環氧樹脂 7.43 -以化學式(5)表示之酚系樹脂 6.77 DBU 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 球形熔融矽石 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 85.20 碳黑 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 釋離劑⑴ 0.10 釋離劑(VII) 0.10 釋離劑(VIII) 0.10 釋離劑(IX) 0.10 釋離劑(X) 0.10 釋離劑(XI) 0.10 釋離劑《II) 0.10 釋離劑(XIII) 0.10 釋離劑(XIV) 0.10 釋離力(N) 第1擊 2.0 3.8 1.4 1.6 3.6 3.5 1.5 3.6 1.2 第10擊 1.8 3.3 1.2 1.5 3.3 3.3 1.3 3.4 0.9 第50擊 Γ 1.7 3.0 1.1 1.3 3.0 3.0 1.2 3.2 0.9 第100擊 1.6 2.8 】.0 1.2 3.0 2.9 1.1 3.1 0.8 連續可模塑性 模具上之斑點 〇 〇 X X 〇 〇 X 〇 X 產物上之斑點 〇 〇 X X 〇 〇 X 〇 X 螺旋流動(cm) 130 105 90 85 95 100 80 95 90 蕭耳D硬度 81 84 84 84 84 84 84 84 84 _高溫下之黏著(剪切點著N/imn2) 9.8 9.2 7.5 7.8 8.4 9.1 7.4 9.9 7.1 耐焊性(脫層比%) 30 40 60 50 20 30 50 10 80 26 J12/發明說明書(補件)/93-04/93101160 1329122 根據本發明之環氧樹脂組成物具有較佳的脫模性、較低 的吸濕性及較低的應力產生，因此當使用此組成物於模塑 及封裝半導體元件時，其提供改良的脫模性及連續可模塑 性。此外，此環氧樹脂組成物提供與金屬元件諸如引線架 或其類似物之改良黏著，因而可製得具改良耐焊性的半導 體裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係用於評估釋離力之模具之中心模具的平面圖，其 顯示流道、殘料及模塑品設置.於中心模具中之狀態。 圖2係圖1所示之「A」部分的放大橫剖面圖。 圖3係半導體裝置之概略橫剖面圖，其顯示包封半導體 元件之環氧樹脂組成物的封裝。 (元件符號說明） ] 中間模具 2 殘料 3 流道 4 模塑品 5 排氣口 6 把手 7 用於插入推拉力計之孔洞 1 0 1 半導體元件 102 晶粒座 10 3 金線 1(H 引線架 27 312/發明説明割補件)/93-04/93101160 1329122 1 Ο 5 封裝樹脂 1 Ο 6 固化晶粒黏合材料
312/發叨説明迅(拙件)/93-04/93丨0丨160 28

Claims (1)

1329122
請專利範圍 1 . 一種用於封裝半導體元件之環氧樹脂組成物，其係經 由調配下列成份而製得： (A )於主鏈中具有伸聯苯基單元之酚芳烷基類型之環氧 樹脂； (B )盼系樹脂； (C )固化加速劑； (D )無機填料；及 (E)具有在60至140 °C之範圍内之滴點（drop point)， 在10至100(毫克K0H /克）之範圍内之酸值，在500至 2 0，0 0 0之範圍内之數目平均分子量，及在5至I 0 0微米之 範圍内之平均顆粒大小之氧化聚乙烯蠟。 2 . —種用於封裝半導體元件之環氧樹脂組成物，其係經 由調配下列成份而製得： (A )環氧樹脂； (B )於主鏈中具有伸聯苯基單元之酚芳烷基類型之酚系 樹脂； (C )固化加速劑； (D )無機填料；及 (E )具有在6 0至1 4 0 °C之範圍内之滴點，在1 〇至1 〇 〇 (毫 克K0H /克）之範圍内之酸值’在500至20, 000之範囡内 之數目平均分子量，及在5至1 0 0微米之範圍内之平均顆 粒大小之氧化聚乙稀瑕。 3 .如申請專利範圍第2項之用於封裝半導體元件之環氧 29 312/發明說明書(柿件)/93-04/93丨01160 1329122 樹脂組成物， 其中該（A )環氧係於主鏈中具有伸聯笨基單元之酚芳烷 基類型之環氧樹脂。 4 .如申請專利範圍第1項之用於封裝半導體元件之環氧 樹脂組成物， 其中該（A )環氧樹脂具有以通式（1 a )表示之結構：
(其中各R可相同或不同，其代表氫原子或選自具1至4 個碳之烷基的官能基；X代表縮水甘油基醚基；及η代表 大於或等於]之正數）。 5 .如申請專利範圍第2項之用於封裝半導體元件之環氧 樹脂組成物，
其中該（A )環氧樹脂具有以通式（1 a )表示之結構：
(其中各R可相同或不同，其代表氫原子或選自具1至4 個碳之烷基的官能基；X代表縮水甘油基醚基；及η代表 大於或等於1之正數）。 6 ·如申請專利範圍第1項之用於封裝半導體元件之環氧 30 3 12/發明說明書(補件)/93-04/93丨0丨丨60 1329122 樹脂組成物， 其中該（B )酚系樹脂具有以通式（1 b )表示之結構：
(其中各R可相同或不同，其代表氫原子或選自具1至4 個碳之烷基的官能基；X代表羥基；及η代表大於或等於1 之正數）。 7 .如申請專利範圍第2項之用於封裝半導體元件之環氧 樹脂組成物， 其中該（Β )酚系樹脂具有以通式（1 b )表示之結構：
之正數）。 8 .如申請專利範圍第1項之用於封裝半導體元件之環氧 樹脂組成物， 其中該環氧樹脂組成物中之（E)氧化聚乙烯蠟之含量係 在0.01至1重量％之範圍内。 9.如申請專利範圍第2項之用於封裝半導體元件之環氧 31 3丨2/發明說明書(補件)/93-04/93101160
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