TWI477756B - 流動特性測定用模具，流動特性測定方法，半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

流動特性測定用模具，流動特性測定方法，半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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Description

流動特性測定用模具，流動特性測定方法，半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置之製造方法
本發明係關於流動特性測定用模具、流動特性測定方法、半導體密封用樹脂組成物及半導體裝置之製造方法，特別係關於適用於評估當利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件之密封成形時的狹路填充性之流動特性測定用模具、流動特性測定方法、利用該流動特性測定方法所選擇的半導體密封用樹脂組成物，以及使用該半導體密封用樹脂組成物的半導體裝置之製造方法。
作為IC、LSI等半導體元件的密封方法，樹脂組成物的轉印成形適用於低成本、大量生產，長久以來一直被採用，從可靠度的觀點而言，亦利用環氧樹脂或屬於硬化劑的酚樹脂之改良以圖達到特性之提升。但是，近年在電子機器的小型化、輕量化、高性能化之市場動向中，半導體的高積體化亦年年進展，且在促進半導體裝置的表面安裝化時，就半導體密封用樹脂組成物對狹路的填充性要求愈趨於嚴苛。因而，能整合狹路填充性的流動特性評估方法變得極為重要。
習知，使用由ANSI/ASTM D 3123-72所規定的螺旋流動測定用模具，將屬於被測定物的樹脂組成物注入於螺旋狀流路中而測定樹脂組成物的流動長度之流動特性測定，已被大量採用為半導體密封用樹脂組成物的流動特性評估方法(例如參照專利文獻1)。然而，由於ANSI/ASTM D 3123-72所規定的螺旋流動測定用模具之螺旋狀流路之截面形狀係半徑R1.6mm(R0.63吋)半圓狀的較大物，因而截至目前為止的半導體裝置雖尚能充分因應利用該評估手法進行半導體密封用樹脂組成物對半導體裝置的填充性之整合性，但就因現今薄型化所衍生的小型半導體裝置而言，螺旋流動測定結果與實際半導體裝置中的狹路填充性間之整合性尚無法充分因應。又，由ANSI/ASTM D 3123-72所規定的螺旋流動測定用模具被規定的螺旋狀流路之流路長係約102吋(約260cm)，就超過此長度的高流動性樹脂組成物之流動特性評估係屬不可能。
因上述的實情，習知的狹路填充性評估係採用實際的半導體元件實施。僅有例如在MAP基板上表面安裝倒裝晶片，並實際在其中流入半導體密封用樹脂組成物，再利用超音波影像測定裝置等來評估狹路填充性的方法而已。IC晶片係屬於非常高價位，且表面安裝的手續等係得到非常耗費步驟數的評價，屬於效率差者。又，例如適用於將多層積層的半導體元件施行密封成形用之半導體密封用樹脂組成物，在使用螺旋流動測定用模具的流動特性評估中，並無法就流動長度超過102吋(260cm)的高流動性樹脂組成物之流動特性進行定量性評估。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2008-291155號公報
本發明係有鑑於上述情事而完成，其目的在於提供：在利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件的密封成形時，狹路填充性的評估能不使用高價位IC晶片地依低成本進行的簡便評估方法。又，提供能對屬於極高流動性之樹脂組成物的流動特性進行定量性評估之方法。
根據本發明所提供的流動特性測定用模具，係用以在模具中所設置的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，俾測定上述樹脂組成物之流動特性而使用的流動特性測定用模具，其特徵在於：上述流路截面形狀中，截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.02mm以上且0.4mm以下。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定用模具中，上述流路係螺旋狀流路。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定用模具中，上述流路的截面形狀係長方形、梯形、或半月形。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定用模具中，上述流路截面形狀的最大寬度(w)與最大高度(h)係具w≧h的關係。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定用模具中，上述流路截面形狀的上述最大高度係0.05mm以上且0.8mm以下。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定用模具中，上述流路截面形狀的上述最大寬度係0.5mm以上且10mm以下。
根據本發明所提供的流動特性測定方法係包括有：在上述流動特性測定用模具的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，並使其朝一方向流動的步驟；以及將上述樹脂組成物的上述流動起點至終點為止之流動距離，視為流動長度而求出的步驟。
根據本發明之一實施形態，上述流動特性測定方法中，將流動距離視為流動長度而求出的上述步驟，係使用低壓轉印成形機，並依模具溫度140~190℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間60~180秒的條件實施。
根據本發明所提供的半導體密封用樹脂組成物之檢查方法，係利用上述流動特性測定方法，對樹脂組成物之流動特性進行評估的樹脂組成物之檢查方法，其中，上述樹脂組成物係半導體密封用樹脂組成物；上述半導體密封用樹脂組成物的製品檢查係包括有：測定上述半導體密封用樹脂組成物的流動長度，將該值與預定的製品規格進行比較並判定是否合格的步驟。
根據本發明所提供的半導體密封用樹脂組成物係含有：(A)環氧樹脂、(B)酚樹脂系硬化劑、(C)無機填充材、及(D)硬化促進劑的半導體密封用樹脂組成物，當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的上述流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照上述流動特性測定方法，注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，流動長度係50cm以上。
根據本發明之一實施形態，上述半導體密封用樹脂組成物當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的上述流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照上述流動特性測定方法注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定，將此時之流動長度設為L1 ，另，將使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為半徑R1.6mm半圓形之螺旋狀流路的ANSI/ASTM D 3123-72所規定螺旋流動測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定的流動長度設為L2 時，滿足下式。
0.25L2 ≦L1
根據本發明之一實施形態，上述半導體密封用樹脂組成物當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的上述流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照上述流動特性測定方法注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，流動長度係60cm以上。
根據本發明之一實施形態，上述半導體密封用樹脂組成物當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的上述流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照上述流動特性測定方法注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，流動長度係80cm以上。
根據本發明所提供的半導體裝置之製造方法，係將在具有晶片焊墊部的引線框架或電路基板上積層或並排而搭載的1個以上之半導體元件，利用上述半導體密封用樹脂組成物進行密封成形的半導體裝置之製造方法，其中，上述半導體裝置係具有最小高度0.01mm以上且0.1mm以下的狹路。
若依照本發明，因為可安定地獲得狹路填充性優異的半導體密封用樹脂組成物以及極高流動性的半導體密封用樹脂組成物，因而可適合使用於對具狹路之半導體裝置及具多層積層之半導體元件的半導體裝置等有用的半導體密封用樹脂組成物之選定、品質管理等等方面。
根據本發明，利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件的密封成形時，在狹路填充性的評估方面可施行低價且簡便的評估，可對屬於極高流動性的樹脂組成物之流動特性進行定量性評估。又，藉由利用本手法管理半導體密封用樹脂組成物的品質，可安定地獲得狹路填充性優異的半導體密封用樹脂組成物、以及不會有填充不良等情況的半導體裝置。
本發明流動特性測定模具的特徵在於：為用以在模具中所設置的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，俾測定樹脂組成物之流動特性而使用的流動特性測定用模具，其中，流路截面形狀中，截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.02mm以上且0.4mm以下。又，本發明的流動性測定方法係在上述流動特性測定用模具的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物並使其朝一方向流動，將樹脂組成物流動之起點至終點為止的流動距離視為流動長度而求出。藉此，在利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件之密封成形時，在狹路填充性的評估方面係可低價且簡便地實施評估，並可對屬於極高流動性之樹脂組成物的流動特性進行定量性評估。
再者，本發明的半導體密封用樹脂組成物係含有(A)環氧樹脂、(B)酚樹脂系硬化劑、(C)無機填充材、及(D)硬化促進劑的半導體密封用樹脂組成物，當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的上述流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照上述流動特性測定方法注入半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，流動長度係50cm以上。藉此，可安定地獲得狹路填充性優異的半導體密封用樹脂組成物、或屬於極高流動性的半導體密封用樹脂組成物。此外，本發明半導體裝置之製造方法之特徵在於：將在具有晶片焊墊部的引線框架或電路基板上積層或並排而搭載的1個以上半導體元件，利用上述半導體密封用樹脂組成物進行密封成形。藉此，即便是具有0.01mm以上且0.1mm以下之狹路的半導體裝置，仍可安定地獲得不會有填充不良等情形的半導體裝置。以下，針對本發明進行詳細說明。
首先，針對本發明的流動特性測定用模具及流動特性測定方法進行說明。本發明的流動特性測定用模具係可使用為了在模具中所設置的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，俾測定樹脂組成物之流動特性而使用的流動特性測定用模具，其中，流路截面形狀中，截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.02mm以上且0.4mm以下。藉此，利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件的密封成形時，對於狹路填充性的評估係可低價且簡便地實施評估。又，針對屬於極高流動性的樹脂組成物之流動特性，可進行定量性評估。
本發明之流動特性測定用模具中，流路截面形狀中之截面重心至輪廓線為止的最小距離較佳係0.02mm以上且0.4mm以下，特別係當針對將在MAP基板上表面安裝著倒裝晶片者等利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形的MAP成形時，當考慮與狹路填充性間之整合性之情況，更佳係0.04mm以上且0.3mm以下。
ANSI/ASTM D 3123-72所規定的習知螺旋流動測定用模具，流路的截面形狀係R1.6mm(R0.63吋)的半圓形，截面重心至輪廓線為止的最小距離係約0.7mm的較大者，因而相較於具狹路的實際半導體裝置所承受熱量，從模具表面所接受的熱量較少，導致樹脂的硬化會相對地變慢，結果在與實際半導體裝置中的填充性間無法取得整合性。針對此情形，本發明的流動特性測定用模具，藉由將流路截面形狀中截面重心至輪廓線為止的最小距離設定在上述範圍內，亦可提升與具狹路之實際半導體裝置中的填充性間之整合性。
本發明之流動特性測定用模具中的流路並無特別的限定，從能在不阻礙樹脂流動的情況下縮小模具大小的觀點而言，較佳為螺旋狀的流路。
本發明之流動特性測定用模具的流路截面形狀並無特別的限定，可為長方形、梯形、半月形、半圓形、三角形、及圓形中任一者，但從與具狹路之實際半導體裝置中的填充性間之整合性觀點而言，較佳為接近實際半導體裝置的流路形狀之長方形、梯形或半月形。換言之，較佳係最大寬度(w)與最大高度(h)具有w≧h的關係者。若設為此種形狀，即便在最大高度較小的情況，仍可使屬於被測定物的樹脂組成物之流量變為較多，因而從能降低測定誤差的觀點而言亦屬較佳。又，當流路截面形狀係長方形的情況，為了能從模具中輕易地取出樹脂硬化物，亦可在側面設置抽拔推拔、或在邊緣部設置帶圓角。
相關本發明之流動特性測定用模具的流路截面形狀之最大高度，藉由配合具狹路的實際半導體裝置形狀而適當選擇，可提升與實際半導體裝置中的填充性間之整合性，而最大高度較佳係0.05mm以上且0.8mm以下。特別係在對MAP基板上表面安裝倒裝晶片者等利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形的MAP成形時，當考慮與狹路填充性間之整合性之情況，較佳係0.08mm以上且0.6mm以下。
相關本發明之流動特性測定用模具的流路截面形狀之最大寬度，藉由配合具狹路的實際半導體裝置之形狀而適當選擇，便可提升與實際半導體裝置中的填充性間之整合性，最大寬度較佳係0.5mm以上且10mm以下。特別係在對MAP基板上表面安裝倒裝晶片者等利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形的MAP成形時，當考慮與狹路填充性間之整合性之情況，較佳係0.8mm以上且8mm以下。
相關本發明之流動特性測定用模具的流路長度，可依照屬於被測定物的樹脂組成物之流動特性而適當設定，雖無特別的限定，但較佳係70cm以上且160cm以下、更佳係80cm以上且150cm以下。特別係考慮在對MAP基板上表面安裝倒裝晶片者等利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形的MAP成形之狹路填充性之情況，較佳係90cm以上且140cm以下。又，若本發明之流動特性測定用模具的流路長度係80cm以上，在使用習知螺旋流動測定用模具的流動特性評估中，即便是流動長度超過102吋(260cm)的高流動性樹脂組成物，仍可定量性評估其流動特性。
圖1所示係相關本發明流動特性測定用模具一例的下模穴圖。圖1所示流動特性測定用模具係設有如圖1中的「箭視圖」所示般的截面形狀為長方形的流路。如該圖所示，流路的截面形狀係寬5mm、高0.2mm的長方形，從截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.1mm。且，屬於流路長113cm的螺旋狀。
本發明的流動特性測定方法係在本發明的流動特性測定用模具之流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，並使其朝一方向流動，將樹脂組成物流動的起點至終點為止的流動距離，視為流動長度而求出，藉此，利用半導體密封用樹脂組成物進行半導體元件的密封成形時，狹路填充性的評估便可依低價且簡便的評估實施。在流動特性測定用模具的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物之方法及其條件並無特別的限定，可例如使用低壓轉印成形機，依模具溫度140~190℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間60~180秒的條件實施。
本發明中，依照使用上述本發明流動特性測定用模具的本發明之流動特性測定方法，作為半導體密封用樹脂組成物的製品檢查係測定其流動長度，並將其值與預定的製品規格進行比較，便可判定是否合格。依此，藉由將半導體密封用樹脂組成物的流動特性管理於既定範圍內，可安定地獲得狹路填充性優異的半導體密封用樹脂組成物、或屬於極高流動性的半導體密封用樹脂組成物。
其次，針對本發明的半導體密封用樹脂組成物進行說明。本發明的半導體密封用樹脂組成物係含有(A)環氧樹脂、(B)酚樹脂系硬化劑、(C)無機填充材、及(D)硬化促進劑的半導體密封用樹脂組成物，當使用低壓轉印成形機，在設有流路截面形狀呈寬5mm、高0.2mm之大致長方形的螺旋狀流路的本發明流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照本發明的流動特性測定方法注入半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，從流動的起點至終點為止的流動距離之流動長度較佳為50cm以上、更佳係60cm以上、特佳係80cm以上。藉此，可獲得適用於具狹路之半導體裝置、或具多層積層的半導體元件之半導體裝置的半導體密封用樹脂組成物。
再者，若考慮將在MAP基板上表面安裝著倒裝晶片者等利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形之MAP成形的狹路填充性時，使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀呈寬5mm、高0.2mm之大致長方形的螺旋狀流路的本發明流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照本發明流動特性測定方法注入半導體密封用樹脂組成物並進行測定，將此時之流動長度設為L1 ，另使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為R1.6mm半圓形之螺旋狀流路的ANSI/ASTM D 3123-72所規定螺旋流動測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件注入半導體密封用樹脂組成物並進行測定的流動長度設為L2 時，較佳係滿足下式：
0.25L2 ≦L1
相較於在模具模穴中設置1封裝份的半導體元件並施行樹脂密封的情況下，在模具模穴設置複數封裝份的半導體元件並統括地施行樹脂密封之MAP成形中，必需在高度0.2mm左右的狹路中，使密封樹脂依長距離流動。藉由使用流動長度L1 與L2 間之關係成為上述範圍的樹脂組成物，可在高度0.2mm左右的狹路中，使密封樹脂依長距離流動。
假設在模具模穴設置1封裝份的半導體元件並進行樹脂密封的習知密封樹脂，從生產性的觀點係重視硬化性，但因為L1 值低於0.25L2 ，因而即便在屬於習知流動特性測定方法的螺旋流動模具中之流動長度超過200cm者，在本發明流動特性評估模具中的流動長度仍會低於50cm，導致MAP成形時的流動性不足，而發生填充不良等情況。特別係當將在MAP基板上表面安裝著倒裝晶片者利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形時，會有倒裝晶片與基板間之間隙成為0.01~0.1mm左右的情況，針對於此，最好使用本發明流動特性評估模具中的流動長度為60cm以上者。
本發明中，藉由適當選擇環氧樹脂(A)、酚樹脂系硬化劑(B)、無機填充材(C)、及硬化促進劑(D)的種類與調配比例，調整樹脂組成物的熔融黏度與硬化性，可使依上述方法所測得之半導體密封用樹脂組成物的流動長度在上述下限值以上。又，因為樹脂組成物的流動長度會因粒徑較大粒子的混入而受影響，因而藉由控制無機填充材(C)的粒度分佈，便可調整流動長度。以下，針對半導體密封用樹脂組成物的各成分進行詳細說明。
本發明之半導體密封用樹脂組成物係含有環氧樹脂(A)。本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的環氧樹脂(A)係1分子內具有2個以上環氧基的所有單體、寡聚物、聚合物，其分子量與分子構造並無特別的限定，可舉例如：聯苯型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、茋型環氧樹脂等結晶性環氧樹脂；酚酚醛型環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂、萘酚酚醛型環氧樹脂等酚醛型環氧樹脂；三酚甲烷型環氧樹脂、烷基改質三酚甲烷型環氧樹脂等多官能基環氧樹脂；具伸苯骨架之酚芳烷型環氧樹脂、具聯伸苯骨架之酚芳烷型環氧樹脂、具伸苯骨架之萘酚芳烷型環氧樹脂、具聯伸苯骨架之萘酚芳烷型環氧樹脂等芳烷型環氧樹脂；二羥基萘型環氧樹脂、將羥基萘及/或二羥基萘的二聚體施行環氧丙基醚化而獲得的環氧樹脂等之萘酚型環氧樹脂；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三核之環氧樹脂；二環戊二烯改質酚型環氧樹脂等具橋環狀烴化合物改質酚型環氧樹脂；雙酚S型環氧樹脂等含硫原子型環氧樹脂等等，該等係可單獨使用1種，但併用2種以上亦無妨。若考慮具狹路之半導體裝置的填充性，則樹脂組成物的低黏度化係為重要，較佳為聯苯型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、具伸苯骨架之酚芳烷型環氧樹脂、具聯伸苯骨架之酚芳烷型環氧樹脂。
本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的環氧樹脂(A)全體之調配比例並無特別的限定，在總半導體密封用樹脂組成物中較佳為1質量%以上且30質量%以下、更佳為2質量%以上且25質量%以下。若(A)環氧樹脂全體的調配比例在上述下限值以上，則引發流動特性降低等的可能性較低。
本發明的半導體密封用樹脂組成物係含有酚樹脂系硬化劑(B)。本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的酚樹脂系硬化劑(B)係1分子內具有2個以上酚性羥基的所有單體、寡聚物、聚合物，其分子量與分子構造並無特別的限定，可舉例如：酚酚醛樹脂、甲酚酚醛樹脂、萘酚酚醛樹脂等酚醛型樹脂；三酚甲烷型樹脂、烷基改質三酚甲烷型樹脂等多官能基型酚樹脂；二環戊二烯改質酚樹脂、萜烯改質酚樹脂等改質酚樹脂；具伸苯骨架之酚芳烷樹脂、具聯伸苯骨架之酚芳烷樹脂、具伸苯骨架之萘酚芳烷樹脂、具聯伸苯骨架之萘酚芳烷樹脂等芳烷型樹脂；雙酚A、雙酚F等雙酚化合物；雙酚S等含硫原子型酚樹脂等等，該等係可單獨使用1種，但併用2種以上亦無妨。若考慮具狹路之半導體裝置的填充性，則樹脂組成物的低黏度化係為重要，較佳為酚酚醛樹脂、甲酚酚醛樹脂、萘酚酚醛樹脂、具伸苯骨架之酚芳烷樹脂、具聯伸苯骨架之酚芳烷樹脂。
本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的酚樹脂系硬化劑(B)之調配比例並無特別的限定，在總半導體密封用樹脂組成物中，較佳為0.5質量%以上且30質量%以下、更佳為1質量%以上且20質量%以下。若酚樹脂系硬化劑(B)的調配比例在上述下限值以上，則引發流動特性降低等的可能性較低。
本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的環氧樹脂(A)與酚樹脂系硬化劑(B)之調配比率，總環氧樹脂的環氧基數(EP)與總酚樹脂系硬化劑的酚性羥基數(OH)之比(EP/OH)較佳為0.8以上且1.4以下。若在此範圍內，便可抑制樹脂組成物的硬化性降低、或樹脂硬化物的玻璃轉移溫度降低、耐濕可靠度降低等情形。
本發明的半導體密封用樹脂組成物係含有無機填充材(C)。本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的無機填充材(C)，係可使用一般在半導體密封用樹脂組成物中所使用者。例如可舉出熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、滑石、氧化鋁、氮化矽等，最適於使用者係球狀熔融二氧化矽。該等無機填充材(C)係可單獨使用1種，但併用2種以上亦無妨。相關無機填充材(C)的最大粒徑並無特別的限定，若考慮具狹路之半導體裝置的填充性，則不要有超過狹路高度的大粒徑粒子混入係為重要的，且最好45μm以上的比例佔總無機填充材的1質量%以下，更佳係32μm以上的比例佔總無機填充材的1質量%以下，特佳係24μm以上的比例佔總無機填充材的1質量%以下。
本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的無機填充材(C)之含有比例並無特別的限定，在總半導體密封用樹脂組成物中，較佳為50質量%以上且92質量%以下、更佳為60質量%以上且90質量%以下。若無機填充材(C)的含有比例在上述下限值以上，便可抑制耐焊接性降低等情形。若無機填充材(C)的含有比例在上述上限值以下，便可抑制流動特性降低等情形。若考慮具狹路之半導體裝置的填充性，則樹脂組成物的低黏度化係為重要的，較佳係50質量%以上且88質量%以下。又，若考慮MAP成形時的半導體密封用樹脂組成物之填充性，則較佳為60質量%以上且88質量%以下。
本發明的半導體密封用樹脂組成物係含有硬化促進劑(D)。本發明半導體密封用樹脂組成物中所使用的硬化促進劑(D)，只要可促進環氧樹脂(A)的環氧基與酚樹脂系硬化劑(B)的羥基間之反應者即可，可採用一般所使用的硬化促進劑。具體例係有如：有機膦、四取代鏻化合物、磷甜菜化合物、膦化合物與醌化合物的加成物、鏻化合物與矽烷化合物的加成物等含磷原子之化合物；1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一烯-7、苄二甲基胺、2-甲基咪唑等含氮原子之化合物。若考慮具狹路之半導體裝置的填充性，則樹脂組成物的低黏度化係為重要的，較佳為四取代鏻化合物、膦化合物與醌化合物的加成物、鏻化合物與矽烷化合物的加成物等含磷原子之化合物。又，若考慮MAP成形時的半導體密封用樹脂組成物填充性，則凝膠化不要過於快速係為重要的，較佳為四取代鏻化合物、膦化合物與醌化合物的加成物、鏻化合物與矽烷化合物的加成物等含磷原子之化合物。
本發明的半導體密封用樹脂組成物係可更進一步使用矽烷偶合劑。本發明半導體密封用樹脂組成物中可使用的矽烷偶合劑並無特別的限定，可舉例如：含硫醇基之矽烷偶合劑、具二級胺基之矽烷偶合劑、具一級胺基之矽烷偶合劑、具環氧基之矽烷偶合劑、具烷基之矽烷偶合劑、具脲基之矽 烷偶合劑、具丙烯基(acrylic group)之矽烷偶合劑等。若考慮具狹路之半導體裝置的填充性、及MAP成形時的半導體密封用樹脂組成物填充性，較佳為具二級胺基之矽烷偶合劑。
具硫醇基之矽烷偶合劑(E)係可舉例如：γ -硫醇基丙基三甲氧基矽烷、3-硫醇基丙基甲基二甲氧基矽烷等，此外尚可舉例如：雙(3-三乙氧基矽烷基丙基)四硫化物、雙(3-三乙氧基矽烷基丙基)二硫化物等利用熱分解便可顯現出與具硫醇基之矽烷偶合劑同樣機能的矽烷偶合劑等。
具二級胺基之矽烷偶合劑(F)係可舉例如：N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-苯基γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基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-6-(胺基己基)3-胺基丙基三甲氧基矽烷等。
具一級胺基之矽烷偶合劑係可舉例如：γ -胺基丙基三乙氧基矽烷、γ -胺基丙基三甲氧基矽烷等。
具環氧基之矽烷偶合劑係可舉例如：γ -環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、γ -環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ -環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、β -(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等。
具烷基之矽烷偶合劑係可舉例如：甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷等。
具脲基之矽烷偶合劑係可舉例如：γ-脲基丙基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮等。
具丙烯基之矽烷偶合劑係可舉例如：3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等。
再者，該等矽烷偶合劑係可摻合入經預先進行水解反應者。該等矽烷偶合劑係可單獨使用1種、亦可併用2種以上。
本發明半導體密封用樹脂組成物中可使用之矽烷偶合劑的調配比例下限值，在總樹脂組成物中較佳為0.05質量%以上、更佳為0.1質量%以上。若調配比例在上述下限值以上，便可獲得增加與各種金屬系構件間的密接力、以及提升耐焊接性的效果。又，矽烷偶合劑的調配比例上限值，在總樹脂組成物中較佳為1質量%以下、更佳為0.7質量%以下。若調配比例在上述上限值以下，便不會增加樹脂組成物的硬化物之吸水性，半導體裝置可獲得良好耐焊接性。
本發明的半導體密封用樹脂組成物除了環氧樹脂(A)、酚樹脂系硬化劑(B)、無機填充材(C)、硬化促進劑(D)、及矽烷偶合劑之外，亦可進一步視需要適當調配入例如：棕櫚蠟等天然蠟、聚乙烯蠟等合成蠟、硬脂酸或硬脂酸鋅等高級脂肪酸與其金屬鹽類及石蠟(paraffin)等脫模劑；碳黑、氧化鐵紅、氧化鈦、酞菁、苝黑等著色劑；選自水滑石類、鎂、鋁、鉍、鈦、鋯中的元素之含氫氧化物等離子捕捉劑；聚矽氧油、橡膠等低應力添加劑；噻唑啉、二唑、三唑、三、嘧啶等密接性賦予劑；溴化環氧樹脂、三氧化銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅、磷腈(phosphazene)等難燃劑等等各種添加劑。
再者，本發明的半導體密封用樹脂組成物係可使用將前述各成分例如使用拌合機等施行常溫混合者，或後續更進一步利用滾筒、捏合機、擠出機等混練機進行熔融混練，經冷卻後再施行粉碎者等，視需要亦可使用經調整為適當分散度與流動特性等者。
其次，針對本發明半導體裝置之製造方法進行說明。本發明的半導體裝置係具備有將在具晶片焊墊部的引線框架或電路基板上積層或並排而搭載的1個以上半導體元件予以密封之密封材的半導體裝置。當使用本發明的半導體密封用樹脂組成物將半導體元件施行密封而製造半導體裝置時，只要利用轉移鑄模、壓縮模組、射出成形模等習知的成形方法進行硬化成形便可。又，將複數半導體元件統括施行密封成形後，經由個片化的步驟，亦可獲得半導體裝置。依照使用本發明流動特性測定用模具的本發明流動特性測定方法，藉由將半導體密封用樹脂組成物的製品檢查之流動特性管理於既定範圍內而獲得的流動長度為50cm以上之本發明半導體密封用樹脂組成物，使用該半導體密封用樹脂組成物將半導體元件施行密封成形而獲得的半導體裝置，即便屬於具有狹路的半導體裝置，仍可在不會發生填充不良等情況下安定地獲得。
作為使用本發明半導體密封用樹脂組成物施行密封的半導體元件，並無特別的限定，可舉例如：積體電路、大規模積體電路、電晶體、閘流體、二極體、固態攝像元件等。
依照本發明半導體裝置之製造方法所獲得的半導體裝置之形態並無特別的限定，可舉例如：對稱腳位封裝(DIP)、塑膠有腳晶片封裝(PLCC)、四方形扁平封裝(QFP)、小外型封裝(SOP)、J型引腳小外型封裝(SOJ)、薄型小外型封裝(TSOP)、薄型四方形扁平封裝(TQFP)、捲帶式承載封裝(TCP)、球柵陣列封裝(BGA)、晶片尺寸封裝(CSP)等。又，作為在利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形後，經由個片化的步驟而獲得之半導體裝置形態，係可舉例如：MAP型球柵陣列封裝(BGA)、MAP型晶片尺寸封裝(CSP)、MAP型四方形平面無引腳封裝(QFN)等。
利用上述轉移鑄模等成形方法施行密封的半導體裝置，可直接或經依80℃至200℃左右的溫度歷經10分鐘至10小時左右的時間而使其完全硬化後，搭載於電子機器等之上。
圖2所示係依照本發明半導體裝置之製造方法所獲得的半導體裝置一例，係將在電路基板上並排搭載的複數半導體元件統括地施行密封成形後，經個片化的半導體裝置(MAP式BGA)之統括密封成形後(個片化前)的概略剖視圖。在電路基板6上利用黏晶材硬化體2並排固定著複數半導體元件1。半導體元件1的電極墊5與電路基板6的電極墊7係利用焊接線3而電氣式耦接。在電路基板6搭載半導體元件1之面的背後側之面上，形成焊錫球8，該焊錫球8係將電路基板6的電極墊7與電路基板6的內部電氣式耦接。密封材4係例如利用半導體密封用樹脂組成物的硬化物而形成者，僅電路基板6搭載著複數半導體元件1的單面側，係利用該密封材4進行統括地密封成形。又，藉由沿切割線9施行晶割，而呈個片化。圖2中雖例示經個片化後的半導體裝置係在電路基板6上搭載著1個半導體元件1，但亦可並排或積層搭載著2個以上。
[實施例]
以下例示本發明的實驗例，惟本發明並不僅侷限於該等。
另外，相關實驗例所使用的流動特性評估用模具及半導體密封用樹脂組成物，如下示。
(流動特性評估用模具)
依照本發明的圖1所示流動特性評估用模具(以下亦稱「平面流模具」)：流路截面形狀從截面重心距輪廓線的最小距離係0.1mm(流路截面形狀呈寬5mm、高0.2mm的長方形)，流路呈螺旋狀的流動特性評估用模具
依ANSI/ASTM D 3123-72所規定的螺旋流動測定用模具(以下亦稱「螺旋流動模具」)：流路截面形狀從截面重心距輪廓線的最小距離約0.7mm(流路截面形狀為R1.6mm(R0.63吋)的半圓形)，流路呈螺旋狀的流動特性評估用模具
(半導體密封用樹脂組成物)
依照表1所記載的調配比例，摻合以下所示各成分，經利用拌合機進行混合後，使用熱滾筒依95℃進行8分鐘混練，經冷卻後再施行粉碎，而獲得的半導體密封用樹脂組成物。
(環氧樹脂)
環氧樹脂1：依下式(1)所示具聯伸苯骨架之酚芳烷型環氧樹脂(日本化藥股份有限公司製，商品名NC3000P，軟化點58℃，環氧當量273)
環氧樹脂2：以下式(2)所示化合物為主成分的聯苯型環氧樹脂(Japan Epoxy Resins股份有限公司製，商品名YX-4000，環氧當量190，熔點105℃)
(酚樹脂系硬化劑)
酚樹脂系硬化劑1：下式(3)所示具聯伸苯骨架之酚芳烷樹脂(明和化成股份有限公司製，商品名MEH-7851SS，軟化點107℃，羥基當量204)
酚樹脂系硬化劑2：下式(4)所示酚芳烷樹脂(三井化學股份有限公司製，商品名XLC-LL，羥基當量165，軟化點79℃)
(無機填充材)
熔融球狀二氧化矽1(平均徑6μm，經利用篩去除24μm以上粗粉者)
(硬化促進劑)
硬化促進劑1：三苯膦
硬化促進劑2：下式(5)所示硬化促進劑
硬化促進劑3：下式(6)所示硬化促進劑
(偶合劑)
矽烷偶合劑1：N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越化學股份有限公司製，商品名KBM-573)
(其他添加劑)
棕櫚蠟(Nikko Fine Products股份有限公司製，商品名：日興棕櫚)
碳黑：(三菱化學股份有限公司製，商品名MA-600)將所獲得半導體密封用樹脂組成物依以下方法施行評估。結果如表1所示。
(評估方法)
平面流(flat flow)：使用低壓轉印成形機(KOHTAKI精機股份有限公司製，KTS-15)，在流動特性評估用模具(平面流模具)中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件注入半導體密封用樹脂組成物，將半導體密封用樹脂組成物的流動從起點起至終點的流動距離，視為流動長度並求取。單位係cm。
螺旋流動：使用低壓轉印成形機(KOHTAKI精機股份有限公司製，KTS-15)，在螺旋流動測定用模具(螺旋流動模具)中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件注入半導體密封用樹脂組成物，將半導體密封用樹脂組成物的流動從起點起至終點的流動距離，視為流動長度並求取。單位係cm。
凝膠時間：在175℃熱板上攪拌樹脂組成物，測定直到硬化為止所需要的時間。單位係秒。
狹路填充性：上模設有4面板份之略長方體(寬50mm×深50mm×高度350μm)模穴的模具，於該模具的下模上設置著在MAP基板(基板尺寸：60mm×250mm×厚230μm)已安裝焊錫凸塊高度35μm之倒裝晶片(晶片尺寸：10mm×10mm×厚180μm)36個(縱3個×橫3個×4面板)物，然後，使用低壓轉印成形機(TOWA製)，依模具溫度175℃、注入壓力9.8MPa、硬化時間120秒的條件，將MAP基板上所安裝的倒裝晶片利用半導體密封用樹脂組成物進行統括地密封成形，然後施行個片化，便獲得半導體裝置(封裝尺寸：15mm×15mm，樹脂密封部厚度350μm)。此時，半導體密封用樹脂組成物的流路中最薄部分係基板與晶片間的凸塊部分，其截面形狀係寬10mm、高0.035mm。針對所獲得的36個半導體裝置利用超音波影像裝置(日立建機製、FineSAT)進行填充性確認。若所有的半導體裝置均無未填充情形者便判定為「○」，若即使有1個出現未填充情形者便判定為「×」。
1‧‧‧半導體元件
2‧‧‧黏晶材硬化體
3‧‧‧焊接線
4‧‧‧密封材
5‧‧‧電極墊
6‧‧‧電路基板
7‧‧‧電極墊
8‧‧‧焊錫球
9‧‧‧切割線
圖1為相關本發明流動特性測定用模具一例的下模穴圖。
圖2為相關本發明半導體裝置一例的截面構造圖。

Claims (13)

  1. 一種流動特性測定用模具，係用以在模具中所設置的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，俾測定上述樹脂組成物之流動特性而使用者，其特徵在於：上述流路截面形狀中，截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.02mm以上且0.4mm以下，上述流路截面形狀的最大寬度係0.8mm以上且8mm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具，其中，上述流路係螺旋狀流路。
  3. 如申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具，其中，上述流路的截面形狀係長方形、梯形、或半月形。
  4. 如申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具，其中，上述流路截面形狀的最大寬度(w)與最大高度(h)係為w≧h的關係。
  5. 如申請專利範圍第4項之流動特性測定用模具，其中，上述流路截面形狀的上述最大高度係0.05mm以上且0.8mm以下。
  6. 一種流動特性測定方法，係包括有：在申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具的流路中注入屬於被測定物的樹脂組成物，並使其朝一方向流動的步驟；以及將上述樹脂組成物的上述流動之起點至終點為止之流動距離，視為流動 長度而求出的步驟。
  7. 如申請專利範圍第6項之流動特性測定方法，其中，將流動距離視為流動長度而求出的上述步驟，係使用低壓轉印成形機，依模具溫度140~190℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間60~180秒的條件實施。
  8. 一種半導體密封用樹脂組成物之檢查方法，係利用申請專利範圍第6項之流動特性測定方法，對樹脂組成物之流動特性進行評估的樹脂組成物之檢查方法，其中，上述樹脂組成物係半導體密封用樹脂組成物；上述半導體密封用樹脂組成物的製品檢查係包括有：測定上述半導體密封用樹脂組成物的流動長度，將該值與預定的製品規格進行比較並判定是否合格的步驟。
  9. 一種半導體密封用樹脂組成物，係含有：(A)環氧樹脂、(B)酚樹脂系硬化劑、(C)無機填充材、及(D)硬化促進劑者；當使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照申請專利範圍第6項之流動特性測定方法而注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定時，流動長度係50cm以上。
  10. 如申請專利範圍第9項之半導體密封用樹脂組成物，其中，使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬 5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照申請專利範圍第6項之流動特性測定方法而注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定，將此時之流動長度設為L1 ，另，使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為半徑R1.6mm之半圓形之螺旋狀流路的ANSI/ASTM D 3123-72所規定的螺旋流動測定用模具之流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定，將測得的流動長度設為L2 時，滿足下式：0.25L2 ≦L1 。
  11. 如申請專利範圍第9項之半導體密封用樹脂組成物，其中，使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的申請專利範圍第1項之流動特性測定用模具的流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照申請專利範圍第6項之流動特性測定方法注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定，此時之流動長度係60cm以上。
  12. 如申請專利範圍第9項之半導體密封用樹脂組成物，其中，使用低壓轉印成形機，在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路的申請專利範 圍第1項之流動特性測定用模具的流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件，依照申請專利範圍第6項之流動特性測定方法注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定，此時之流動長度係80cm以上。
  13. 一種半導體裝置之製造方法，係將在具有晶片焊墊部的引線框架或電路基板上積層或並排而搭載的1個以上半導體元件，利用半導體密封用樹脂組成物進行密封成形者，其中，上述半導體密封用樹脂組成物係含有：(A)環氧樹脂、(B)酚樹脂系硬化劑、(C)無機填充材及(D)硬化促進劑；當使用低壓轉印成形機，依照含有下述步驟之流動特性測定方法而注入上述半導體密封用樹脂組成物並進行測定時之流動長度係50cm以上：在具有流路截面形狀為寬5mm、高0.2mm之大致長方形之螺旋狀流路，且上述流路截面形狀中截面重心至輪廓線為止的最小距離係0.02mm以上且0.4mm以下之流動特性測定用模具流路中，依模具溫度175℃、注入壓力6.9MPa、保壓時間120秒的條件注入屬於被測定物的樹脂組成物，並使其朝一方向流動的步驟；以及將上述樹脂組成物的上述流動之起點至終點為止之流動距離，視為流動長度而求出的步驟，上述半導體裝置係具有最小高度0.01mm以上且0.1mm以 下的狹路。
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