TWI572655B - 樹脂組成物及半導體裝置 - Google Patents

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Description

樹脂組成物及半導體裝置
本發明係關於樹脂組成物及半導體裝置。
隨著近年來電子器材的高性能化及輕薄短小化的要求，此等電子器材中所使用的半導體封裝件較以往更進而朝向小型化且多插腳(pin)化進展著。
此半導體封裝件具有電路基板與在電路基板上透過金屬突塊而電性連接的半導體晶片(半導體元件)，藉由由樹脂組成物所構成的密封材將半導體晶片密封(被覆)。又，於將半導體晶片密封時，樹脂組成物也將電路基板與半導體晶片間的間隙填充，並予以補強(參照例如專利文獻1)。藉由設置這樣的密封材(mold underfill material：模塑填底材)，可得到高可靠性的半導體封裝件。
又，樹脂組成物具有硬化性樹脂及無機填充材等，前述密封材可藉由將前述樹脂組成物用轉移成形等來成形而得到。於此，近年來的半導體封裝件隨著小型化、多插腳化，用來連接電路基板側與半導體晶片側的金屬突塊的間距變小，基板與半導體晶片間的間隙距離也愈小。因此，開發一種不會產生孔隙，流動性及填充性優異之可填充基 板與半導體晶片之間的樹脂組成物備受期待。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開2004-307645號公報
本發明係關於提供一種可發揮優異的流動性與填充性的樹脂組成物，及使用此樹脂組成物的高可靠性的半導體裝置。
依據本發明可提供：一種樹脂組成物，其具有硬化性樹脂(B)及無機填充材(C)，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且填充前述基板與前述半導體元件間的間隙之密封用樹脂組成物；當將自前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布的粒徑較大側算起之累積頻度為5%處的粒徑設為Rmax(μm)，將前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布的最大峰值徑設為R(μm)的情況，R<Rmax，1μm≦R≦24μm，且R/Rmax≧0.45。
又，依據本發明可提供：一種樹脂組成物，其特徵在於其係：具有硬化性樹脂 (B)及無機填充材，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且於密封時也將前述基板與前述半導體元件間的間隙填充者，其係由前述無機填充材中所含有的第1粒子(C1)與前述硬化性樹脂(B)混合而得到；前述第1粒子(C1)的最大粒徑為R1max[μm]，當將前述第1粒子(C1)的眾數直徑(mode diameter)設為R1mode[μm]時，其係滿足4.5μm≦R1mode≦24μm的關係，並滿足R1mode/R1max≧0.45的關係。
更進一步，依據本發明可提供：一種半導體裝置，其特徵在於其具有：基板；設置在前述基板上的半導體元件；與將前述半導體元件予以密封，並且也填充前述基板與前述半導體元件之間的間隙之上述任一樹脂組成物之硬化物。
依據本發明，可提供一種在將半導體元件密封時流動性及硬化性優異的樹脂組成物。藉此，藉由樹脂組成物可提高將半導體元件密封時的樹脂組成物之成形性。又，由於樹脂組成物可確實地填充半導體元件與基板之間，並可抑制孔隙的產生，故可提高製品(本發明之半導體裝置)的可靠性。
1‧‧‧粉碎裝置
2‧‧‧粉碎部
3‧‧‧冷卻裝置
4‧‧‧高壓空氣產生裝置
5‧‧‧貯存部
6‧‧‧室
51‧‧‧空氣排放部
61‧‧‧室的底部
62‧‧‧出口
63‧‧‧出口的壁部
64‧‧‧管路
65‧‧‧突起部
71‧‧‧噴嘴
72‧‧‧噴嘴
73‧‧‧供給部
81‧‧‧管路
82‧‧‧管路
100‧‧‧半導體封裝件(半導體裝置)
110‧‧‧電路基板
120‧‧‧半導體晶片
130‧‧‧金屬突塊
140‧‧‧密封材
藉由下述之較佳實施形態及附帶的下述圖式，可清楚地顯示上述之目的及其他之目的、特徵及優點。
圖1係表示第1粒子的粒度分布之曲線圖。
圖2係用以說明中值粒徑之曲線圖。
圖3係半導體封裝件之剖面圖。
圖4係示意地表示粉碎裝置的一例之側視圖。
圖5係表示圖4所示之粉碎裝置的粉碎部的內部之俯視圖。
圖6係表示圖4所示之粉碎裝置的粉碎部的腔室之剖面圖。
圖7(a)、圖7(b)係表示樹脂組成物中所含有的粒子之體積基準粒度分布之圖。
以下針對本發明之樹脂組成物及半導體裝置的較佳實施形態予以說明。
圖1係表示第1粒子的粒度分布之曲線圖；圖2係用以說明中值粒徑之曲線圖；圖3係半導體封裝件之剖面圖；圖4係示意地表示粉碎裝置的一例之側視圖；圖5係表示圖4所示之粉碎裝置的粉碎部的內部之俯視圖；圖6係表示圖4所示之粉碎裝置的粉碎部的腔室之剖面圖。
圖7(a)、圖7(b)係表示樹脂組成物中所含有的粒子全體之體積基準粒度分布之圖。
1.樹脂組成物
本發明之樹脂組成物(A)具有硬化性樹脂(B)、無機填 充材(C)，更進一步，依需要可具有硬化促進劑(D)與偶合劑(E)。作為硬化性樹脂可舉出環氧樹脂等，較佳可用使用苯酚樹脂系硬化劑作為硬化促進劑之環氧樹脂。
〔硬化性樹脂(B)〕
作為硬化性樹脂(B)可舉出例如：環氧樹脂等的熱硬化性樹脂，較佳為併用環氧樹脂(B1)與作為硬化劑的苯酚樹脂系硬化劑(B2)。硬化性樹脂佔樹脂組成物全體的比例為例如3~45質量%。其中較佳為硬化性樹脂佔樹脂組成物全體的比例為5質量%以上20質量%以下。
作為環氧樹脂(B1)，可列舉例如：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型環氧樹脂等之雙酚型環氧樹脂；二苯乙烯型環氧樹脂等之結晶性環氧樹脂；苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型樹脂等之酚醛清漆型樹脂；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之多官能環氧樹脂、具有伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有雙伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂、具有雙伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等之苯酚芳烷基型環氧樹脂、具有二氫蒽醌構造之環氧樹脂、二羥基萘型環氧樹脂、將二羥基萘的二聚物縮水甘油基醚化所得之環氧樹脂等之萘酚型環氧樹脂、三縮水甘油基異三聚氰酸酯、單烯丙基二縮水甘油基異三聚氰酸酯等之含有三嗪(triazine)核之環氧樹脂、二環戊二烯改質苯酚型環氧樹脂等之交聯環狀烴化合物改質苯酚型環氧樹 脂。又，可使用此等之中任何1種以上。但，環氧樹脂並非限定於此等。此等環氧樹脂，基於得到的樹脂組成物的耐濕可靠性的考量，較佳為盡量不含離子性雜質的Na+離子或Cl-離子。又，基於樹脂組成物的硬化性的考量，較佳環氧樹脂(B)的環氧當量為100g/eq以上、500g/eq以下。
本發明之樹脂組成物中的環氧樹脂(B1)的調配比例之下限值，相對於樹脂組成物(A)的全質量而言，較佳為3質量%以上，更佳為5質量%以上，又更佳為7質量%以上。下限值若在上述範圍內，則得到的樹脂組成物有良好的流動性。又，樹脂組成物中的環氧樹脂(B1)的上限值，相對於樹脂組成物的全質量而言，較佳為30質量%以下，更佳為20質量%以下。上限值若在上述範圍內，則得到的樹脂組成物可得到良好的耐焊性等之可靠性。
作為苯酚樹脂系硬化劑(B2)，係在一分子內有2個以上的苯酚性羥基的單體、寡聚物、聚合物全部，其分子量、分子構造並無特別限定，可列舉例如：苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂等之酚醛清漆型樹脂；萜烯改質苯酚樹脂、二環戊二烯改質苯酚樹脂等之改質苯酚樹脂；具有伸苯基骨架或雙伸苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂；雙酚A、雙酚F等之雙酚化合物，乃至於將前述雙酚化合物酚醛清漆化而成者等，此等可單獨使用1種或併用2種以上。此等之中，基於硬化性之考量，較佳為羥基當量為90g/eq以上、250g/eq以下。
有關樹脂組成物(A)中的苯酚樹脂系硬化劑(B2)的調 配比例之下限並無特別限定，相對於樹脂組成物(A)的全質量而言，較佳為2質量%以上，更佳為3質量%以上，又更佳為5質量%以上。調配比例之下限值若在上述範圍內，則可得到充分的流動性。又，有關苯酚樹脂系硬化劑(B2)的調配比例之上限值並無特別限定，在樹脂組成物(A)中，較佳為25質量%以下，更佳為15質量%以下，又更佳為6質量%以下。調配比例之上限若在上述範圍內，則可得到良好的耐焊性等之可靠性。
又，苯酚樹脂系硬化劑(B2)與環氧樹脂(B1)，較佳為調配成為全環氧樹脂(B1)的環氧基數(EP)與全苯酚樹脂系硬化劑(B2)的苯酚性羥基數(OH)之當量比(EP)/(OH)為0.8以上、1.3以下。當量比若在上述範圍，則在使得到的樹脂組成物(A)成形時可得到足夠的硬化特性。
〔硬化促進劑(D)〕
作為硬化促進劑(D)，於使用環氧樹脂(B1)作為硬化性樹脂、使用苯酚樹脂系硬化劑(B2)作為硬化劑的情況，只要是可促進環氧樹脂(B1)的環氧基與含有苯酚性羥基2個以上的化合物的苯酚性羥基間之反應者皆可，可利用在通常的半導體密封用之環氧樹脂組成物中所使用者。
作為具體例，可列舉：有機膦、四取代鏻化合物、磷甜菜鹼化合物、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之含磷原子硬化促進劑；苄基二甲胺等之3級胺、1,8-二氮雜環(5,4,0)十一烯-7,2-甲基咪唑等之脒類、乃至於前述3級胺與脒的4級鹽等之含氮原子 硬化促進劑，可使用此等之中之任一種以上。其中尤其含磷原子硬化促進劑可得到較佳的硬化性。
又，基於流動性與硬化性的均衡性的考量，更佳為選自由四取代鏻化合物、磷甜菜鹼化合物、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所構成的群組中之至少1種的化合物。於特別重視流動性的情況，特佳為四取代鏻化合物，又，於特別重視樹脂組成物之硬化物熱時低彈性係數的情況，特佳為磷甜菜鹼化合物、膦化合物與醌化合物之加成物，又，於特別重視潛伏硬化性之考量，特佳為鏻化合物與矽烷化合物之加成物。
作為可用於樹脂組成物(A)之有機膦，可列舉例如：乙基膦、苯基膦等之1級膦、二甲基膦、二苯基膦等之2級膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等之3級膦。此等之中，可使用任1種以上。
作為可用於樹脂組成物(A)之四取代鏻化合物，可列舉例如以下式(1)表示之化合物等。
其中，在上述一般式(1)中，P表示磷原子。R3、R4、R5及R6表示芳香族基或烷基。A表示在芳香環上有至少1個選自羥基、羧基、硫醇基的官能基之任一者的芳香族有機酸之陰離子。AH表示在芳香環上有至少1個選自羥 基、羧基、硫醇基的官能基之任一者的芳香族有機酸。x、y為1~3之數，z為0~3之數，且x=y。
以一般式(1)表示的化合物並非限定於以下述做法所得到者。首先，將四取代鏻化合物與芳香族有機酸與鹼均勻地混合在有機溶劑中，在此溶液系內產生芳香族有機酸陰離子。然後加入水，則可使以一般式(1)表示之化合物沈澱。在以一般式(1)表示之化合物中，鍵結於磷原子的R3、R4、R5及R6為苯基，且AH為在芳香環有羥基之化合物，亦即係苯酚類，而且，較佳為A係該苯酚類的陰離子。作為本發明中之前述苯酚類，可例示：苯酚、甲酚、間苯二酚、兒茶酚等之單環型苯酚類、萘酚、二羥基萘、蒽醌等之縮合多環型苯酚類、雙酚A、雙酚F、雙酚S等之雙酚類、苯基酚、聯酚(biphenol)等之多環型苯酚類等。可使用此等之中任一種以上。
作為可用於樹脂組成物(A)的磷甜菜鹼化合物可舉出例如以下述一般式(2)表示之化合物等。
其中，在上述一般式(2)中，X1表示碳數1~3的烷基，Y1表示羥基。i為0~5的整數，j為0~4的整數。
以一般式(2)表示之化合物，例如可如下述做法得到。首先，使3級膦之三芳香族取代膦與偶氮鹽接觸，經由使 三芳香族取代膦與偶氮鹽的偶氮基取代之步驟而得到。但並非限定於此。
作為可用於樹脂組成物(A)之膦化合物與醌化合物之加成物，可舉出例如以下述一般式(3)表示之化合物等。
(其中，上述一般式(3)中，P表示磷原子。R7、R8及R9表示碳數1~12的烷基或碳數6~12的芳基，互相可為相同，也可為不同。R10、R11及R12表示氫原子或碳數1~12的烴基，互相可為相同，也可為不同，也可為R10與R11鍵結成為環狀構造)
作為膦化合物與醌化合物之加成物中所用的膦化合物，較佳為例如三苯基膦、參(烷基苯基)膦、參(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、參(苄基)膦等之在芳香環未經取代或存在有烷基、烷氧基等的取代基者，作為烷基、烷氧基等的取代基可舉出具有碳數1~6者。可使用此等之中任一種以上。基於容易取得之考量，較佳為三苯基膦。
又，作為膦化合物與醌化合物之加成物中所用的醌化合物，可舉出：鄰苯醌、對苯醌、蒽醌類，可使用此等中任一種以上。其中，基於保存穩定性之考量，較佳為對苯醌。
作為膦化合物與醌化合物之加成物的製造方法，可使有機3級膦與苯醌類在兩者皆可溶解的溶劑中接觸，使其混合，藉此得到加成物。作為溶劑可為對加成物的溶解性低的丙酮或甲乙酮等之酮類。但並非限定於此。
在以一般式(3)表示的化合物中，基於可使樹脂組成物之硬化物之熱時彈性係數維持於較低之考量，較佳為鍵結於磷原子的R7、R8及R9為苯基，且R10、R11及R12為氫原子之化合物、亦即以1,4-苯醌與三苯基膦所加成而成之化合物。
作為可用於本發明之樹脂組成物的膦化合物與矽烷化合物的加成物，可舉出例如以下述一般式(4)表示之化合物等。
其中，上述一般式(4)中，P表示磷原子，Si表示矽原子。R13、R14、R15及R16分別表示具有芳香環或雜環的有機基、或脂肪族基，互相可為相同，也可為不同。式中X2為與基Y2及Y3鍵結的有機基。式中X3為與基Y4及Y5鍵結的有機基。Y2及Y3表示質子供給性基釋放出質子所成的基，同一分子內的基Y2及Y3係與矽原子鍵結形成螯合構造。Y4及Y5表示質子供給性基釋放出質子所成 的基，同一分子內的基Y4及Y5係與矽原子鍵結形成螯合構造。X2及X3可為相同也可為不同，Y2、Y3、Y4及Y5可為相同也可為不同。Z1為具有芳香環或雜環的有機基、或脂肪族基。
一般式(4)中，作為R13、R14、R15及R16，可列舉例如：苯基、甲基苯基、甲氧苯基、羥苯基、萘基、羥萘基、苄基、甲基、乙基、正丁基、正辛基及環己基等。此等之中較佳為具有苯基、甲基苯基、甲氧苯基、羥苯基、羥萘基等具有取代基的芳香基或未經取代的芳香基。
又，一般式(4)中，X2為與基Y2及Y3鍵結的有機基。同樣地，X3為與基Y4及Y5鍵結的有機基。Y2及Y3為質子供給性基釋放出質子所成的基，同一分子內的基Y2及Y3係與矽原子鍵結形成螯合構造。同樣地，Y4及Y5為質子供給性基釋放出質子所成的基，同一分子內的基Y4及Y5係與矽原子鍵結形成螯合構造。基X2及X3可為相同也可為不同，基Y2、Y3、Y4及Y5可為相同也可為不同。
這樣的一般式(4)中的以-Y2-X2-Y3-、及-Y4-X3-Y5表示的基係由質子供給體釋放出2個質子所成的基所構成者，作為質子供給體，較佳可例示具有2個以上的羧基及/或羥基之有機酸，更佳可例示在構成芳香環的2個以上的碳分別具有羧基或羥基之芳香族化合物，更佳為在與構成芳香環相鄰接的至少2個碳上具有羥基之芳香族化合物。
作為質子供給體的具體例，可列舉例如：兒茶酚、焦 棓酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2’-聯酚、1,1’-聯-2-萘酚、水楊酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸(chloranilic acid)、鞣酸、2-羥基苄醇、1,2-環己二醇、1,2-丙二醇及甘油等，此等之中，較佳為兒茶酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。
又，一般式(4)中之Z1表示具有芳香環或雜環之有機基、或脂肪族基，作為此等的具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、丁基、己基及辛基等之脂肪族烴基、與苯基、苄基、萘基及聯苯基等之芳香族烴基、縮水甘油基氧丙基、氫硫丙基、胺基丙基及乙烯基等之反應性取代基等，可由此等中選擇。此等之中，基於提高一般式(4)的熱穩定性之考量，更佳為甲基、乙基、苯基、萘基及聯苯基。
作為鏻化合物與矽烷化合物之加成物的製造方法，係將苯基三甲氧基矽烷等的矽烷化合物、2,3-二羥基萘等之質子供給體加入到放入有甲醇的燒瓶中使其溶解，然後在室溫攪拌下滴入甲醇鈉-甲醇溶液。再對其在室溫下滴入事先準備的使四苯基鏻溴化物等之四取代鏻鹵化物溶解於甲醇中所成的溶液，則析出結晶。將析出的結晶過濾、水洗、真空乾燥，則可得到鏻化合物與矽烷化合物之加成物。但並非限定於此。
可用於樹脂組成物(A)中的硬化促進劑(D)之調配比例，較佳為全樹脂組成物(A)中之0.1質量%以上、1質量%以下。硬化促進劑(D)之調配比例若在上述範圍內，則可得到足夠的硬化性、流動性。
〔偶合劑(E)〕
作為偶合劑(E)，可列舉例如：環氧基矽烷、胺基矽烷、脲基矽烷、氫硫基矽烷等之矽烷化合物，只要是可在環氧樹脂(B1)等與無機填充材(C)之間會反應或作用而提高環氧樹脂(B1)與無機填充材(C)的界面強度者皆可。
作為環氧矽烷，可列舉例如：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-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等。可使用此等中任一種以上。
又，作為胺基矽烷，可列舉例如：γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、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、N-(3-(三甲氧基矽烷基丙基)-1,3-苯二甲烷等。也可用使胺基矽烷的1級胺部位以酮或醛反應而保護所成的潛在性胺基矽烷偶合劑。又，作為脲基矽烷，可列舉例如：γ-脲基丙基三甲氧基矽烷、六乙基二矽氮烷等。又，作為氫硫基矽烷，可列舉例如：γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、3-氫硫基丙基甲基二甲氧基矽烷、及此外的雙(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)二硫化物那樣的藉由熱分解可發揮與氫硫基矽烷偶合劑同樣的作用之矽烷偶合劑等。又，此等矽烷偶合劑也可調配事先使其水解反應者。 此等矽烷偶合劑，可單獨使用1種或併用2種以上。
可用於樹脂組成物(A)中之偶合劑(E)的調配比例之下限值，較佳為樹脂組成物(A)中0.01質量%以上，更佳為0.05質量%以上，特佳為0.1質量%以上。偶合劑(E)的調配比例之下限值若在上述範圍內，則環氧樹脂與無機填充材的界面強度不會降低，且可得到半導體裝置中之良好的耐焊接龜裂性。又，作為偶合劑的上限值，較佳為全樹脂組成物中1.0質量%以下，更佳為0.8質量%以下，特佳為0.6質量%以下。偶合劑的調配比例之上限值若在上述範圍內，則環氧樹脂(B1)與無機填充材(C)的界面強度不會降低，且可得到半導體裝置中之良好的耐焊接龜裂性。又，偶合劑(E)的調配比例若在上述範圍內，則樹脂組成物(A)的硬化物的吸水性不會增加，且可在半導體裝置中得到良好的耐焊接龜裂性。
〔無機填充材(C)〕
藉由樹脂組成物含有無機填充材(C)，可減小樹脂組成物與半導體元件的熱膨脹係數差，可得到可靠性更高的半導體裝置(本發明之半導體裝置)。
又，以下有關眾數直徑、中值徑等之粒度分布的評價係使用島津製作所製雷射繞射散射式粒度分布計SALD-7000進行測定。
作為無機填充材(C)的構成材料並無特別限定，可列舉例如：熔融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等，可使用此等中任一種以上。此等之中，作為無 機填充材(C)，基於泛用性高的考量，較佳宜使用熔融二氧化矽。又，無機填充材(C)較佳為球狀者，更佳為球狀二氧化矽。藉此可提高樹脂組成物的流動性。
作為這樣的無機填充材(C)，可使用第1粒子(C1)，可得到含有此第1粒子(C1)與前述硬化性樹脂之樹脂組成物(A)。又，於後會另加敘述，無機填充材(C)在第1粒子(C1)之外也可含有第3粒子(C3)。
在此，針對無機填充材(C)所含有的第1粒子(C1)予以說明。第1粒子(C1)，較佳為選擇無機填充材(C)((C1)為(C)成份)滿足R<Rmax，且滿足1μm≦R≦24μm，R/Rmax≧0.45的關係者(有關R、Rmax係如後述)。例如，作為第1粒子(C1)的最大粒徑R1max為較後述的第1粒子(C1)之眾數直徑R1mode大，且為3μm以上48μm以下，更佳為4.5μm以上32μm以下，於眾數直徑為20μm以下的情況，較佳為較眾數直徑R1mode大，且為3~24μm，更佳為4.5~24μm。
其中尤其於眾數直徑為20μm以下的情況，第1粒子(C1)的最大粒徑R1max較佳為24μm。
但，於無機填充材(C)中含有的粒子為只有第1粒子(C1)的情況，使無機填充材(C)的Rmax與第1粒子(C1)的最大粒徑一致，無機填充材(C)的R與第1粒子(C1)的眾數直徑R1mode係一致。
藉由滿足這樣的範圍，可將樹脂組成物(A)更確實地填充到微小的間隙(例如，後述之電路基板110與半導體晶片 120之間的約30μm左右以下的間隙)。又，第1粒子(C1)的最大粒徑若未達上述下限值，會有因樹脂組成物(A)中的無機填充材(C)的含量等而使得樹脂組成物(A)的流動性變差的疑慮。
又，所謂第1粒子(C1)的最大粒徑，係自第1粒子(C1)的體積基準粒度分布的粒徑較大側算起之累積頻度為5%處的粒徑，亦即d95。又，若針對第1粒子(C1)進行篩分，用對應於最大粒徑的網目之篩上物(篩分剩餘量)為1%以下。
樹脂組成物(A)中，於以第1粒子(C1)的眾數直徑設為R1mode時，較佳為滿足1μm≦R1mode≦24μm的關係，更佳為滿足4.5μm≦R1mode≦24μm的關係。
又，樹脂組成物(A)中，於以第1粒子(C1)的最大粒徑設為R1max時，其係滿足R1mode/R1max≧0.45的關係。藉由同時滿足此等2種關係，樹脂組成物(A)可成為流動性與填充性皆優異者。
又，所謂「眾數直徑」係謂第1粒子(C1)中出現比例(體積基準)最高的粒徑。具體而言，圖1中表示第1粒子(C1)的粒度分布之一例，而圖1所示之具有粒度分布的第1粒子(C1)中，頻度(%)最高的粒徑之12μm係相當於眾數直徑R1mode。
如圖1所示那樣，第1粒子(C1)為具有高比例的眾數直徑附近的粒徑之粒子。因此，藉由使眾數直徑為1~24[μm]，較佳為4.5~24[μm]，可使第1粒子(C1)做成為 具有高比例的粒徑為1~24[μm]、更佳為4.5~24[μm]左右的粒子。因而，為填充微小的間隙而將粒徑的上限做成為微小的間隙以下，故消除了以往將一定值以上的粒徑去除的填充材之流動性降低的課題，並同時可得到流動性優異之樹脂組成物(A)。
又，作為第1粒子(C1)的眾數直徑R1mode，雖滿足1μm≦R1mode≦24μm的關係即可，但更佳為3μm以上，其中尤其更佳為4.5μm以上。又更佳為5μm以上，尤其特佳為8μm以上。另一方面，R1mode較佳為20μm以下。又R1mode也可為17μm以下。更具體而言，較佳為4.5μm≦R1mode≦24μm。又，更佳為滿足5μm≦R1mode≦20μm的關係。更進一步也可為8μm≦R1mode≦17μm。藉此，上述效果可更加顯著。
其中尤其於第1粒子的最大粒徑為24μm的情況，R1mode較佳為14μm以下，更佳為17μm以下，又更佳為20μm以下。
具有相當於眾數直徑R1mode的粒徑之第1粒子(C1)的頻度並無特別限定，以體積基準計，較佳為無機填充材(C)全體的3.5%以上15%以下，更佳為4%以上10%以下，又更佳為4.5%以上9%以下。再更佳為5%以上，又更佳為6%以上。藉此可使第1粒子(C1)為具有高比例的眾數直徑R1mode或接近於眾數直徑R1mode的粒徑的粒子。因此，可對樹脂組成物(A)更確實地賦予自眾數直徑R1mode所衍生的性質(填充性及流動性)。亦即，可得到具有所要的特性 之樹脂組成物(A)。又可提高樹脂組成物(A)的生產性與良率。
此處，以往曾揭示許多用「平均粒徑」來規定粒徑的發明，但該所謂的「平均粒徑」通常係指中值徑(d50)。此中值徑(d50)，係如圖2所示那樣，將含有多數粒子的粉體(E)自某一粒徑分為較該粒徑大的一側與較小的一側兩者時，係指較大側與較小側以質量或體積計為等量之粒徑。因此，例如，即使是說「平均粒徑為16μm的粒子」，粒徑為16μm附近的粒子對於粉體(E)全體的頻度是不明確的。假使，在粒徑為16μm附近的粒子對於粉體(E)全體的頻度低的情況，粒徑為16μm附近的粒子對賦予樹脂組成物之物理特性並非具有主導性的，因而會有無法由「平均粒徑」來賦予可推測的物理特性的情況。
另一方面，在本發明中，由於係用前述眾數直徑來規定粒徑，故不會發生用「平均粒徑」的情況之上述問題，而可由「平均粒徑」更確實地來賦予樹脂組成物(A)可推測的下述物理特性。亦即，在基板與半導體晶片間的間隙極小的覆晶(flip chip)型半導體裝置中，基於前述間隙的限制，最大粒徑必須要小粒徑化，此最大粒徑的小粒徑化會造成流動性之降低。亦即，設法讓使用於間隙極小的覆晶型半導體裝置中的最大粒徑之小粒徑化與流動性之提高兩者的兼顧是重要的。本發明中，為解決此問題，必須提高在最大粒徑以下且接近於最大粒徑的粒子之比例，因而著眼於眾數直徑與最大粒徑的關係，而非以往之平均粒徑。 又，在基板與半導體晶片間的間隙極小的覆晶型半導體裝置之成形時，樹脂組成物與基板或半導體晶片的界面之流動阻力所引起的對基板與半導體晶片間的填充困難性(亦即，非單只是流動性，而是包括樹脂組成物與基板或半導體晶片的界面之流動阻力的課題)可得以克服，也是本發明之特徵。
作為粒徑為0.8R1mode~1.2R1mode的第1粒子(C1)對無機填充材(C)全體的頻度並無特別限定，以體積基準計，較佳為10~60%，更佳為12~50%，更佳為15~45%。藉由滿足這樣的範圍，可使無機填充材(C)的更大部分係粒徑為眾數直徑R1mode或接近眾數直徑R1mode的第1粒子(C1)。因此，可對樹脂組成物(A)更確實地賦予自眾數直徑R1mode所衍生的性質(填充性及流動性)。亦即，可得到具有所要的特性(填充性及流動性)之樹脂組成物(A)。
又，藉由滿足上述範圍，在無機填充材(C)中可適度存在較眾數直徑R1mode相對小的粒徑之第1粒子(C1)。因此，可使這樣小的第1粒子(C1)進入眾數直徑R1mode附近的粒徑的第1粒子(C1)彼此之間。亦即，可使無機填充材(C)最緊密地填充於樹脂組成物(A)中，藉此，可提高樹脂組成物(A)的流動性及填充性。
相對於眾數直徑R1mode比較小的粒徑之第1粒子(C1)，具體而言，具有粒徑為0.5R1mode以下的粒徑之第1粒子(C1)相對於無機填充材(C)全體的頻度並無特別限定，以體積基準計，較佳為5~10%的程度。藉此可抑制樹 脂組成物(A)的流動性之降低，並且提高樹脂組成物(A)的填充性。
如前述那樣，第1粒子(C1)只要滿足R1mode/R1max≧0.45的關係即可，而更佳為R1mode/R1max≧0.55。上式愈接近於1意味著眾數直徑R1mode愈接近於最大粒徑R1max。因此，藉由使R1mode/R1max成為上述關係，可使上述第1粒子(C1)的大部分為比較接近最大粒徑R1max的粒徑之粒子。因而可提高樹脂組成物的流動性。
又，作為R1mode/R1max的上限值並無特別限定，較佳為滿足R1mode/R1max≦0.9的關係，更佳為R1mode/R1max≦0.8的關係。R1mode/R1max若過於接近1，由於較眾數直徑R1mode大的第1粒子(C1)的頻度會降低，所以該部份會使得粒徑為眾數直徑R1mode或接近於眾數直徑R1mode的粒徑之第1粒子(C1)的頻度有降低的疑慮。
作為這樣的第1粒子(C1)，可用藉由各種分級法予以分級者，較佳為以藉由用篩的分級法所分級而得者作為第1粒子(C1)。
以上係針對無機填充材(C)做了說明，而第1粒子(C1)之中的一部份或全部也可實施使偶合劑附著於表面的表面處理。藉由實施這樣的表面處理，硬化性樹脂(B)與第1粒子(C1)可易於相容，而可提高樹脂組成物(A)中之第1粒子(C1)等之填充劑等的分散性。藉此可發揮上述效果，並且如後述那樣提高樹脂組成物的生產性。
這樣的無機填充材(C)之含量，較佳為樹脂組成物(A) 全體的50~93質量%，更佳為60~93質量%，又更佳為60~90質量%。藉此可得到流動性及填充性優異且熱膨脹係數低的樹脂組成物(A)。又，無機填充材(C)的含量若未達上述下限值，樹脂組成物(A)中的樹脂成分(硬化性樹脂(B)及硬化促進劑(D))的量會變多，致樹脂組成物(A)容易吸濕。其結果，會有吸濕可靠性差，耐焊接回焊性等降低之疑慮。反之，無機填充材(C)的含量若超過上述上限值，會有樹脂組成物(A)的流動性降低之疑慮。
又，無機填充材(C)依需要也可更進一步具有第3粒子(C3)。第3粒子(C3)也可由與第1粒子(C1)相同的材料構成，也可由不同的材料構成。可準備第1粒子及第3粒子來做成為無機填充材(C)。
此處，第3粒子(C3)為與第1粒子(C1)粒徑分布不同者，第3粒子的眾數直徑較第1粒子的眾數直徑小。
於無機填充材(C)含有第3粒子(C3)的情況，第3粒子(C3)的平均粒徑(中值徑(d50))較佳為0.1μm以上、3μm以下，更佳為0.1μm以上、2μm以下。又，第3粒子(C3)的比表面積較佳為3.0m2/g以上、10.0m2/g以下，更佳為3.5m2/g以上、8m2/g以下。
第3粒子(C3)的含量較佳為無機填充材(C)全體的5質量%以上、40質量%以下。其中，尤其第3粒子(C3)的含量更佳為無機填充材(C)全體的5質量%以上、30質量%以下。
此情況下，第1粒子(C1)的含量較佳為無機填充材(C) 全體的60質量%以上、95質量%以下，特佳為70質量%以上、95質量%以下。
藉由無機填充材(C)含有這樣的第3粒子，可更提高樹脂組成物的流動性。
接著，針對無機填充材(C)全體說明。
無機填充材(C)係由粒子所成的粉體構成，較佳為僅由粒子構成。
又，於將自無機填充材(C)中所含有的粒子全體(樹脂組成物中含有的粒子全體)的體積基準粒度分布之較大粒徑側算起的累積頻度為5%處的粒徑設為Rmax(μm)，將前述無機填充材中含有的粒子全體之體積基準粒度分布的最大之峰值徑設為R(μm)的情況，R<Rmax、1μm≦R≦24μm，且R/Rmax≧0.45。
無機填充材(C)可僅含有前述第1粒子，又，於第1粒子之外也可含有第3粒子。可選擇前述第1粒子及依需要之第3粒子以滿足上述條件。
此處，Rmax(μm)係指所謂的d95，為自體積基準粒度分布中粒徑較小側算起之累積達95質量%處的粒徑。
又，若針對構成無機填充材(C)的粒子進行篩分，則用對應於最大粒徑Rmax的網目的篩上物(篩分剩餘量)為1%以下。
如圖7(a)、(b)所示那樣，R(μm)為前述無機填充材中 所含有的粒子之體積基準粒度分布中之最大峰值的位置之粒徑。本實施形態中，自無機填充材中所含有的粒子全體的體積基準粒度分布的較大徑側算起之第一個峰值徑係作為R。
圖7(a)係無機填充材中的粒子為由第1粒子所構成的情況之粒子全體的體積基準粒度分布之例。圖7(b)係無機填充材中的粒子為由第1粒子及第3粒子構成的情況之粒子全體的體積基準粒度分布之例。
藉由將R定為24μm以下，可使樹脂組成物(A)更確實地填充到微小的間隙(例如，後述的電路基板110與半導體晶片120之間的30μm程度以下的間隙)中。又，藉由將R定為1μm以上，可使樹脂組成物(A)的流動性良好。
又，無機填充材中所含有的粒子係滿足1μm≦R≦24μm，且R/Rmax≧0.45的關係。藉由同時滿足此2種關係，樹脂組成物(A)成為流動性及填充性皆優異者。
於Rmax為1μm≦R≦24μm之關係的情況，只要是較R還大，為R/Rmax≧0.45即可。其中，Rmax較佳為3μm以上48μm以下，更佳為4.5μm以上32μm以下。在R為20μm以下的情況，較佳為較R大，且為3~24μm，尤其更佳為4.5~24μm。
藉由滿足這樣的範圍，樹脂組成物(A)可更確實地填充到微小的間隙(例如，後述的電路基板110與半導體晶片120之間的30μm程度以下的間隙)中。
藉由將R定為1~24[μm]，可使粒子成為有高比例的粒徑為1~24[μm]程度的粒子。因而，為了填充微小的間隙，本發明藉由將粒徑的上限定為微小的間隙以下，可消除將一定值以上的粒徑除去之以往的填充材所具有的流動性降低之課題，並同時可得到流動性優異的樹脂組成物(A)。
R只要滿足1μm≦R≦24μm的關係即可，而較佳為3μm以上，其中更佳為4.5μm以上。又更佳為5μm以上，特佳為8μm以上。另一方面，較佳為R為20μm以下，更佳為R為17μm以下。更具體而言，較佳為4.5μm≦R≦24μm。又，更佳為滿足5μm≦R≦20μm的關係。又更佳為8μm≦R≦17μm。藉此，上述效果可更明顯。
其中，尤其在粒子的Rmax為24μm的情況，R較佳為14μm以下，更佳為17μm以下，又更佳為20μm以下。
在前述無機填充材中所含有的粒子全體之體積基準粒度分布中，前述R(μm)的粒徑之粒子的頻度較佳為3.5%以上、15%以下，更佳為4%以上、10%以下，又更佳為4.5%以上、9%以下。進而言之，又更佳為5%以上，再更佳為6%以上。藉此，可使粒徑為R或接近於R的粒子之比例提高。因此，可得到流動性高的樹脂組成物(A)。
又，R/Rmax只要為0.45以下即可，而若為0.55以上更佳，則可得到粒子的大部分為比較近於Rmax的粒徑之粒子。因此，可提高樹脂組成物的流動性。
R/Rmax的上限值並無特別限定，而較佳為0.9以下，特佳為0.8以下。若R/Rmax太接近於1，由於較R大的粒 子的頻度會降低，該部份會有使得粒徑為R或接近於R的粒子之頻度降低的疑慮。
再者，於將自無機填充材中所含有的粒子之體積基準粒度分布中粒徑較小側算起之累積頻度為50%處的粒徑設為d50的情況，較佳為R較d50還大、且R/d50為1.1~15，更佳為1.1~10，其中又更佳為1.1~5。d50(μm)為自體積基準粒度分布中粒徑較小側算起之累積為50質量%處的粒徑。
本實施形態中，係使R接近於Rmax，藉此使R與d50的差拉開。藉由使R/d50成為1.1以上來提高樹脂組成物的流動性。
又，藉由將R/d50定為15以下來抑制R與d50的差免於拉開太大，而可保持粒徑為R(μm)及接近於R(μm)的粒子之量為一定的程度。
又，作為相對於無機填充材(C)全體之粒徑為0.8×R(μm)以上1.2×R(μm)以下的粒子之頻度並無特別限定，以體積基準計，較佳為10~60%，更佳為12~50%，又更佳為15~45%。藉由滿足這樣的範圍，可使無機填充材(C)的更大部分係粒徑為R(μm)或接近於R(μm)的粒子。因此，可對樹脂組成物(A)更確實地賦予自R(μm)所衍生的物理特性(填充性及流動性)。亦即，可得到具有所要的物理特性之樹脂組成物(A)。
又，相對於R為比較小的粒徑之粒子，具體而言為0.5R以下的粒徑之粒子，其相對於無機填充材(C)全體的頻度並 無特別限定，以體積基準計，較佳為5~50%的程度。藉此可抑制樹脂組成物(A)的流動性之降低，並提高樹脂組成物(A)的填充性。
又，無機填充材較佳為只由本申請案的無機填充材(C)構成，但在無損於本申請案的效果之範圍內也可含有無機填充材(C)之外的無機填充材。
以上針對樹脂組成物(A)的組成詳細做了說明。這樣的樹脂組成物(A)的膠化時間(gel time)並無特別限定，較佳為35~80秒，更佳為40~50秒。藉由將樹脂組成物(A)的膠化時間定為上述數值，於硬化時間可具有餘裕，而可將樹脂組成物(A)比較有餘裕地填充到間隙間，因而可以有效防止孔隙的發生。又，隨著膠化時間的長時間化而可抑制生產性之降低。
再者，樹脂組成物(A)較佳為：在依據ANSI/ASTM D 3123-72的螺旋流測定用模具中，以模具溫度175℃、注入壓力6.9Mpa、保壓時間120秒的條件進行射出之時的螺旋流長度為70cm以上。尤其更佳為前述螺旋流長度為80cm以上。又，前述螺旋流長度的上限值並無特別限定，例如，為100cm。
又，樹脂組成物(A)較佳為以下述條件測定的壓力A為6Mpa以下。尤其更佳為壓力A為5Mpa以下。又，壓力A較佳為2Mpa以上。
(條件)
於模具溫度175℃，注入速度177cm3/秒的條件，將該 樹脂組成物注入到形成在前述模具的寬13mm、高1mm、長175mm的矩形的流路中，以埋設在離流路的上游前端25mm的位置之壓力感應器來測定壓力的經時變化，將樹脂組成物的流動時之最低壓力設為A。
具有上述那樣的螺旋流與壓力A的特性之樹脂組成物(A)，其流動性高，可將半導體元件密封，並可確實地填充半導體元件與基板間的狹窄間隙。
又，於將使用樹脂組成物(A)密封之基板與半導體元件間的間隙設為G(μm)的情況，較佳為R/G為0.05以上、0.7以下，尤其更佳為0.1以上、0.65以下。又更佳為0.14~0.6。
藉由這樣設定，可使樹脂組成物(A)確實地填充到基板與半導體元件間的間隙。
2.樹脂組成物的製造方法
其次，針對樹脂組成物(A)的製造方法之一例做說明。又，樹脂組成物(A)的製造方法並非限定於下述所說明的方法。
〔分級〕
作為用來得到上述那樣的具有特定的體積基準粒度分布之無機填充材的方法，可舉出下述般的方法。準備無機填充材中所含有的粒子之原料。此原料粒子不是前述的體積基準粒度分布。將此粒子原料用篩、旋風分離器(空氣分級)等進行分級，可得到具有前述那樣的特定之體積基準粒度分布的無機填充材。尤其是使用篩的情況，容易得到具有本申請案的粒度分布的無機填充材，故較佳。
〔粉碎(第1粉碎)〕
藉由例如圖4所示的裝置，將含有硬化性樹脂(B)的粉末材料及無機填充材(C)的粉末材料之原材料粉碎(微粉碎)成特定的粒度分布。此粉碎步驟中，主要係將無機填充材(C)以外的原材料粉碎。又，藉由在原材料中含有無機填充材(C)可抑制原材料附著到粉碎裝置的壁面，又，藉由比重大、不易熔融的無機填充材(C)與其他成分衝撞，可容易且確實將原材料微細地粉碎。
作為粉碎裝置可用例如連續式旋轉球磨機、氣流式粉碎機(氣流式粉碎裝置)等，較佳為使用氣流式粉碎機。本實施形態中係用後述之氣流式粉碎裝置1。
又，也可對無機填充材(C)的全部或一部份實施表面處理。作為此表面處理，例如，使偶合劑等附著在無機填充材(C)的表面。藉由使偶合劑等附著在無機填充材(C)的表面，硬化性樹脂(B)與無機填充材(C)可容易相容而提高硬化性樹脂(B)與無機填充材(C)的混合性，無機填充材(C)容易分散在樹脂組成物(A)中。
又，有關此粉碎步驟及粉碎裝置1於後詳述。
〔混練〕
接著，藉由混練裝置來混練前述粉碎後的原材料。作為此混練裝置可用例如：1軸型混練擠壓機、2軸型混練擠壓機等之擠壓混練機、混合輥等之輥式混練機，而較佳為使用2軸型混練擠壓機。本實施形態中將以用1軸型混練擠壓機、2軸型混練擠壓機的事例做說明。
〔脫氣〕
接著，依需要而藉由脫氣裝置對前述經混練的樹脂組成物進行脫氣。
〔片狀化〕
接著，藉由片狀化裝置將前述經脫氣的塊狀之樹脂組成物成形為片狀，得到片狀的樹脂組成物。作為此片狀化裝置可用例如片狀化輥等。
〔冷卻〕
接著，藉由冷卻裝置將前述片狀的樹脂組成物冷卻。藉此，可容易且確實地進行樹脂組成物的粉碎。
〔粉碎(第2粉碎)〕
接著，藉由粉碎裝置將片狀的樹脂組成物粉碎成特定的粒度分布，得到粉末狀的樹脂組成物。作為此粉碎裝置，可用例如：鎚磨機、石臼式磨碎機、輥粉碎機等。
又，作為得到顆粒狀或粉末狀的樹脂組成物(A)的方法，也可不經過上述的片狀化步驟、冷卻步驟、粉碎步驟，而用例如，以熱切法作為代表之造粒法，該熱切法，係在混練裝置的出口設置有小徑的模嘴，將自模嘴吐出的熔融狀態的樹脂組成物用切刀等切斷成特定的長度，藉此得到顆粒狀或粉末狀的樹脂組成物(A)。此情況下，較佳為：藉由熱切法等造粒法得到顆粒狀或粉末狀的樹脂組成物後，在樹脂組成物的溫度不太降低時進行脫氣。
〔錠狀化〕
接著，於要製造錠狀的成形物的情況，藉由成形物製 造方法(打錠裝置)，將前述粉末狀(以下若未特別說明時，顆粒狀也包含在粉末狀的概念中)的樹脂組成物壓縮成形，可得到成形物(壓縮物)之樹脂組成物。
又，於樹脂組成物的製造方法中也可省略前述錠狀化步驟，以粉末狀的樹脂組成物作為完成物。
3.半導體封裝件
如圖3所示那樣，上述的樹脂組成物可用於例如半導體封裝件(半導體裝置)100之半導體晶片(IC晶片)120的密封。於以樹脂組成物密封半導體晶片120時，可舉出將樹脂組成物例如藉由轉移成形等成形，作為密封材(密封部)140來密封半導體晶片120。
亦即，半導體封裝件100具有電路基板(基板)110(在圖中係記載為與後述的密封材140相同尺寸，但尺寸係可適當調整的)、與透過金屬突塊(連接部)130電性連接於電路基板110上的半導體晶片120，藉由以樹脂組成物構成的密封材140將半導體晶片120密封。又，於將半導體晶片120密封時，樹脂組成物也填充到電路基板110與半導體晶片120間的間隙(間隙)G，藉由以該樹脂組成物構成的密封材140補強。
此處，於藉由轉移成形將樹脂組成物成形來密封半導體晶片120時，較佳為用將複數的半導體晶片120集結而密封之所謂的模製陣列封裝件(MAP：mold array package)的方法。此情況下，係在將半導體晶片120排列成行列狀以樹脂組成物(A)密封後再切開成一個一個。於用這樣的方 法將複數的半導體晶片120集結而密封的情況，與將半導體晶片120一個一個密封的情況相比，樹脂組成物的流動性必須更加良好。又，也可一個一個地密封半導體晶片120。
又，樹脂組成物也可適合用於半導體晶片120與電路基板110間的間隙距離(間隙長)G為15~100μm，且突塊間隔為30~300μm的覆晶型半導體裝置的情況，進而言之，可更適合用於G為15~40μm，且突塊間隔為30~100μm的覆晶型半導體裝置的情況。
首先，針對粉碎裝置1予以說明。又，該粉碎裝置1僅為一例，並非限定於此。例如，各尺寸僅為一例，也可為其他尺寸。
圖4所示之粉碎裝置1係製造樹脂組成物時的粉碎步驟所使用的粉碎裝置。如圖4~圖6所示那樣，粉碎裝置1係藉由氣流來粉碎含有複數種的粉末材料之原材料的粉碎裝置，具備有：用來粉碎原材料的粉碎部2、冷卻裝置3、高壓空氣產生裝置4、用來貯存經粉碎的原材料的貯存部5。
粉碎部2具備有具有做成圓筒狀(筒狀)的部位之腔室6，其係構成為在此腔室6內將原材料粉碎。又，於粉碎時，在腔室6中會產生空氣(氣體)的渦流。
腔室6的尺寸並無特別限定，而較佳為腔室6的內徑之平均值為10~50cm的程度，更佳為15~30cm。又，腔室6的內徑，在圖6的構成中，沿著上下方向為固定的，但 並非限定於此，也可沿著上下方向改變。
在腔室6的底部61形成有用來排出經粉碎的原材料的出口62。此出口62係位於底部61的中央部。又，出口62的形狀並無特別限定，在圖示的構成中係做成為圓形。又，出口62的尺寸並無特別限定，較佳為其直徑為3~30cm的程度，更佳為7~15cm的程度。
又，在腔室6的底部61，設置有一端連通到出口62另一端連通到貯存部5之管路(管體)64。
又，在底部61的出口62附近形成有包圍該出口62的壁部63。藉由此壁部，可防止粉碎時原材料無意間自出口62排出。
壁部63係做成為筒狀，在圖示的構成中，壁部63的內徑係沿著上下方向為固定的，外徑則自上側往下側為漸增。亦即，壁部63的高度(上下方向的長度)係自外圍側往內圍側漸增。又，壁部63之側視係彎曲成凹狀。藉此，經粉碎的原材料可朝向出口62順暢地移動。
又，在對應於腔室6的上部之出口62(管路64)的位置形成有突起部65。此突起部65的前端(下端)，在圖示的構成中係位於較壁部63的上端(出口62)更上側處，但並非限定於此，突起部65的前端也可位於較壁部63的上端(出口62)更下側處，突起部65的前端與壁部63的上端之上下方向的位置也可一致。
又，壁部63及突起部65的尺寸都無特別限定，作為自壁部63的上端(出口62)至突起部65的前端(下端)的長 度L，較佳為-10~10mm左右，更佳為-5~1mm左右。
前述長度L的符號之「-」符號表示突起部65的前端較壁部63的上端位於較下側，「+」表示突起部65的前端較壁部63的上端位於較上側。
又，在腔室6的側部(側面)設置有用來將自後述的高壓空氣產生裝置4送出的空氣(氣體)噴出到該腔室6內的複數之噴嘴(第1噴嘴)71。相鄰的2個噴嘴71間的間隔(角度間隔)可為相同，也可不同，但較佳為設定為相同。又，噴嘴71，俯視而看，係設置成對於腔室6的半徑(通過噴嘴71的前端的半徑)的方向傾斜。噴嘴71的數目並無特別限定，較佳為約5~8個。
藉由前述各噴嘴71及高壓空氣產生裝置4構成在腔室6內產生空氣(氣體)的渦流之渦流生成手段的主要部份。
又，在腔室6的側部設置有用來藉由自高壓空氣產生裝置4送出的空氣將原材料噴出(導入)到該腔室6內的噴嘴(第2噴嘴)72。藉由在腔室6的側部設置噴嘴72，自噴嘴72往腔室6內噴出的原材料可於瞬間搭上空氣的渦流而開始渦旋。
在腔室6的側部之噴嘴72的位置並無特別限定，在圖示的構成中係配置在相鄰的2個噴嘴71之間。又，噴嘴72的上下方向的位置可和噴嘴71相同，也可不同，但較佳為相同。又，噴嘴72，俯視而看，係設置成對於腔室6的半徑(通過噴嘴72的前端的半徑)的方向傾斜。
例如，包含噴嘴71與噴嘴72之全部的噴嘴可做成為 等間隔配置的構成。此情況下，相鄰於噴嘴72的2個噴嘴71間的間隔係成為其他之相鄰的2個噴嘴71間的間隔之2倍。又，也可做成為各噴嘴71為等間隔(等角度間隔)設置，噴嘴72則配置於相鄰的2個噴嘴71的中間位置之構成。基於粉碎效率的考量，較佳為做成為各噴嘴71為等間隔(等角度間隔)設置，噴嘴72則配置於相鄰的2個噴嘴71的中間位置之構成。
又，在噴嘴72的上部設置有連通到噴嘴72內用來供給原材料的筒狀之供給部(供給手段)73。供給部73的上側端部(上端部)係做成其內徑為自下側朝向上側漸增的錐形狀。又，供給部73的上端之開口(上端開口)係構成供給口，配置在自腔室6的空氣之渦流中心偏離的位置。自此供給部73供給的原材料係自噴嘴72供給到腔室6。
貯存部5具有用來將貯存部5內的空氣(氣體)排出的空氣排放部51。此空氣排放部51在圖示的構成中係設置在貯存部5的上部。又，在空氣排放部51設置有用來使空氣通過而不使原材料通過的過濾器。作為該過濾器可用例如濾布等。
高壓空氣產生裝置4係透過管路81連接到冷卻裝置3，冷卻裝置3透過在半途分歧成複數的管路82連接到前述粉碎部2的各噴嘴71及噴嘴72。
高壓空氣產生裝置4係用來壓縮空氣(氣體)送出高壓(壓縮空氣)的裝置，並構成為可調整送出的空氣之流量與壓力。又，高壓空氣產生裝置4具有使送出的空氣乾燥並 降低其濕度的功能，構成為可調整送出的空氣之濕度。藉由此高壓空氣產生裝置4將前述空氣在自噴嘴71及噴嘴72噴出之前(供給到腔室6之前)乾燥。因而，高壓空氣產生裝置4具有壓力調整手段及濕度調整手段的功能。
冷卻裝置3係用來將自高壓空氣產生裝置4送出的空氣在由噴嘴71及噴嘴72噴出之前(供給到腔室6之前)冷卻之裝置，構成為可調整該空氣的溫度。因而，冷卻裝置3具有溫度調整手段的功能。作為此冷卻裝置3可用例如水冷液體冷媒式的裝置、氣體冷媒式的裝置等。
將參考之形態附記如下：
<附記>
(1)一種樹脂組成物，其特徵為：具有硬化性樹脂(B)及無機填充材(C)，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且在密封前也填充前述基板與前述半導體元件間的間隙之樹脂組成物；前述無機填充材具有最大粒徑為R1max[μm]的第1粒子，當將前述第1粒子的眾數直徑設為R1mode[μm]時，其係滿足4.5μm≦R1mode≦24μm的關係，並滿足R1mode/R1max≧0.45的關係。
(2)一種樹脂組成物，其特徵為：具有硬化性樹脂(B)及無機填充材(C)，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且在密封時也填充前述基板與前述半導體元件間的間隙之樹脂組成物； 前述無機填充材具有最大粒徑為R1max[μm]的第1粒子、與粒徑超過R1max[μm]的第2粒子，前述第2粒子為前述無機填充材全體體積之1%以下(但，0除外)，當將前述第1粒子的眾數直徑設為R1mode[μm]時，其係滿足4.5μm≦R1mode≦24μm的關係，並滿足R1mode/R1max≧0.45的關係。
(3)如(1)或(2)所記載之樹脂組成物，其中前述R1max[μm]為24[μm]。
(4)如(1)至(3)中任一者所記載之樹脂組成物，其滿足R1mode/R1max≦0.9的關係。
(5)如(1)至(4)中任一者所記載之樹脂組成物，其中粒徑為0.8R1mode~1.2R1mode的第1粒子為前述無機填充材(C)全體體積之40~60%。
(6)如(1)至(5)中任一者所記載之樹脂組成物，其中前述無機填充材的含量為前述樹脂組成物全體的50~93質量%。
(7)如(1)至(6)中任一者所記載之樹脂組成物，其膠化時間為35~80秒。
(8)如(1)至(7)中任一者所記載之樹脂組成物，其係使用藉由自作為無機填充材之含有前述第1粒子與前述第2粒子的材料，用篩將前述第1粒子分級，使前述第2粒子做成為前述無機填充材全體體積之1%以下者。
(9)一種半導體裝置，其特徵為，具有：基板； 設置在前述基板上的半導體元件；與將前述半導體元件予以密封，並填充前述基板與前述半導體元件之間的間隙之如(1)至(8)中任一者所記載的樹脂組成物之硬化物。
〔實施例1〕 <原材料>
以下調配量示於表1。又，有關粒子全體的特性示於表2。眾數直徑、中值徑等之粒度分布評價係使用島津製作所(股)公司製雷射繞射散射式粒度分布計SALD-7000測定。其他實施例、比較例中也相同。
〔第1粒子(主二氧化矽1)〕
．眾數直徑16μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.67)的二氧化矽粒子
〔硬化性樹脂〕
．日本化藥(股)公司製NC-3000(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型環氧樹脂、環氧當量276g/eq，軟化點57℃)
〔硬化劑〕
．日本化藥(股)公司製GPH-65(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型樹脂、羥基當量196g/eq，軟化點65℃)
〔偶合劑〕
．Chisso(股)公司製GPS-M(γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷)
．Chisso(股)公司製S810(γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷)
〔硬化促進劑〕
．硬化促進劑1(以下式(5)表示之硬化促進劑)
〔離子捕捉劑〕
．協和化學工業(股)公司製DHT-4H(水滑石)
〔脫模劑〕
．CLARIANT(JAPAN)(股)公司製WE-4M(褐碳酸酯蠟)
〔阻燃劑〕
．住友化學(股)公司製CL-303(氫氧化鋁)
〔著色劑〕
三菱化學(股)公司製MA-600(碳黑)
<樹脂組成物之製造>
用前述之圖4所示的粉碎裝置1粉碎前述原材料。
供給到室內的空氣之壓力：0.7Mpa
供給到室內的空氣之溫度：3℃
供給到室內的空氣之濕度：9%RH(相對濕度)
然後，用2軸型混練擠壓機，以下述條件混練前述粉碎後的原材料。
加熱溫度：110℃
混練時間：7分鐘
然後，對前述經混練的混練物進行脫氣、冷卻後，用 粉碎機粉碎，得到粉末狀的樹脂組成物。又，在下述評價中，依需要可藉由打錠機將前述粉末狀的樹脂組成物壓縮成形，得到錠狀的樹脂組成物。
(實施例2)
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽1(第1粒子)〕
．眾數直徑16μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.67)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
(實施例3)
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽2(第1粒子)〕
．眾數直徑11μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.46)的二氧化矽粒子
(實施例4)
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽3(第1粒子)〕
．眾數直徑10μm、最大粒徑18μm(眾數直徑/最大粒徑=0.56)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
(實施例5)
除了將原材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
<原材料> 〔主二氧化矽2(第1粒子)〕
．眾數直徑11μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.46)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
〔硬化性樹脂〕
．三菱化學(股)公司製YL-6810(雙酚A型環氧樹脂，環氧當量170g/eq，熔點47℃)
〔硬化劑〕
．日本化藥(股)公司製GPH-65(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型樹脂、羥基當量196g/eq，軟化點65℃)
〔偶合劑〕
．Chisso(股)公司製GPS-M(γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷)
．Chisso(股)公司製S810(γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷)
〔硬化促進劑〕
．硬化促進劑2(以下式(6)表示之硬化促進劑)
〔離子捕捉劑〕
．協和化學工業(股)公司製DHT-4H
〔脫模劑〕
．CLARIANT(JAPAN)(股)公司製WE-4M(褐碳酸酯蠟)
〔阻燃劑〕
．住友化學(股)公司製CL-303(氫氧化鋁)
〔著色劑〕
三菱化學(股)公司製MA-600(碳黑)：0.30質量份
(實施例6)
除了將原材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
<原材料> 〔主二氧化矽4(第1粒子)〕
．眾數直徑5μm、最大粒徑10μm(眾數直徑/最大粒徑=0.5)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
〔硬化性樹脂〕
．日本化藥(股)公司製NC-3000(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型環氧樹脂、環氧當量276g/eq，軟化點57℃)
．三菱化學(股)公司製YL-6810(雙酚A型環氧樹脂，環氧當量170g/eq，熔點47℃)
〔硬化劑〕
．日本化藥(股)公司製GPH-65(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型樹脂、羥基當量196g/eq，軟化點65℃)
．三井化學(股)公司製XCL-4L(具有聯伸苯基骨架的苯酚芳烷基型樹脂、羥基當量165g/eq，軟化點65℃)
(比較例1)
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽5(第1粒子)〕
．眾數直徑10μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.42)的二氧化矽粒子
(比較例2)
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例1相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽5(第1粒子)〕
．眾數直徑10μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.42)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
〔比較例3〕
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例5相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽6(第1粒子)〕
．眾數直徑9μm、最大粒徑24μm(眾數直徑/最大粒徑=0.38)的二氧化矽粒子
〔比較例4〕
除了將無機填充材的材料依下述及表1那樣變更之外，係以與前述實施例6相同的做法得到樹脂組成物。
〔主二氧化矽7(第1粒子)〕
．眾數直徑4μm、最大粒徑10μm(眾數直徑/最大粒徑=0.4)的二氧化矽粒子
〔第3粒子〕
．ADMATECHS(股)公司製SO-25H(平均粒徑0.5μm)
〔評價〕
分別對實施例1~6、比較例1~4如下述那樣進行樹脂組成物的各種評價．其結果如下述表1所示．
(螺旋流)
用低壓轉移成形機(KOHTAKI精機(股)公司製KTS-15)，在依據ANSI/ASTM D 3123-72的螺旋流測定用模具中，以模具溫度175℃、注入壓力6.9Mpa、保壓時間120秒的條件注入樹脂組成物，測定流動長。螺旋流為流動性的參數，數值愈大則流動性良好。
(膠化時間(硬化性))
將樹脂組成物放在控制於175℃的熱板上，以刮勺以約1次/秒往返混練。測定自樹脂組成物藉由熱溶解到硬化為止的時間，作為膠化時間。膠化時間之數值愈小表示硬化愈快。
(高化式流動黏度)
用島津製作所(股)公司製的FLOW TESTER CFT-500C，在溫度175℃、負載40kgf(活塞面積1cm2)、模具孔直徑0.50mm、模具長度1.00mm的試驗條件下，測定樹脂組成物的表觀黏度η。此表觀黏度η係藉由下述算式求出。又，Q為單位時間流動之樹脂組成物的流量。又，高化式流動黏度之數值愈小係表示低黏度。
η=(4πDP/128LQ)×10-3(Pa‧秒)
η：表觀黏度
D：模具孔直徑(mm)
P：試驗壓力(Pa)
L：模具長度(mm)
Q：流動速率(cm3/秒)
(填充性)
將覆晶BGA(係使用基板厚度0.36mm的雙順丁烯二醯亞胺-三嗪樹脂/玻璃布基板、封裝件尺寸為16mm×16mm、晶片尺寸為10mm×10mm、基板與晶片的間隙為70μm、40μm、30μm之3種，突塊間隔為200μm)，用低壓轉移成形機(TOWA製，Y系列)，在模具溫度175℃、注入壓力6.9Mpa、硬化時間120秒的條件下，藉由樹脂組成物密封成形。用超音波探傷機(日立建機My Scope)觀察在基板-晶片間的間隙中之樹脂組成物的填充性。
又，表1之填充性的欄位，在基板與晶片的間隙為70μm的情況、為40μm的情況、為30μm的情況之全部情況下，樹脂組成物在基板與晶片之間無空隙地填充時，係判斷為「良好」。在基板與晶片的間隙為70μm的情況、為 40μm的情況、為30μm的情況之任一情況下，偵測出樹脂組成物在基板與晶片之間有未填充的區域(空隙)時，係判斷為「未填充」。
(矩形壓(黏度))
用低壓轉移成形機(NEC(股)公司製之40噸MANUAL PRESS)，在模具溫度175℃、注入速度177cm3/秒的條件下，將樹脂組成物注入到寬13mm、厚1mm、長175mm的矩形流路中，用埋設在距離流路的上游前端25mm的位置之壓力感應器來測定壓力的經時變化，測定樹脂組成物之流動時的最低壓力。矩形壓係熔融黏度的參數，數值愈小則熔融黏度低，為良好。矩形壓之值矩形壓係熔融黏度的參數，數值愈小則熔融黏度低，為良好。矩形壓之值只要是6Mpa以下即無問題，若為5Mpa以下則可得到良好的黏度。
由上述表1可清楚得知：實施例1~6由於係使用本發明之無機填充材，故可得到良好的流動性(螺旋流)與填充性。尤其，填充困難的顯示特異的流動行為之30μm、40μm的狹窄間隙的半導體裝置中之良好的填充性為其特徵。相對於此，在比較例中，於基板與晶片的間隙特別狹窄的40μm、30μm中，即使最大粒徑較基板與晶片的間隙小的情形，發生未填充的現象也增多，不僅是一般的流動性，起因於前述特異的流動阻力的課題也無法解決。亦即，得知：以往之用中值徑設計的無機填充材的概念，在將半導體晶片予以密封時，樹脂組成物也填充電路基板與半導體晶片間的間隙予以補強之所謂的模塑填底材，無法得到良好的填充性。
本申請案主張以在2012年3月29日在日本提出申請的日本特許出願特願2012-077658為基礎之優先權，並將其揭示內容納入本案說明書中。

Claims (15)

  1. 一種樹脂組成物，其係具有硬化性樹脂(B)及無機填充材(C)，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且填充前述基板與前述半導體元件間的間隙之密封用樹脂組成物；其中當將自前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布的粒徑較大側算起之累積頻度為5%處的粒徑設為Rmax(μm)；將前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布的最大峰值徑設為R(μm)的情況；R<Rmax，1μm≦R≦24μm，且R/Rmax≧0.45；前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布中，前述R(μm)的粒徑的粒子之頻度為4%以上。
  2. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中當將自前述無機填充材(C)中所含有的粒子的體積基準粒度分布的粒徑較小側算起之累積頻度為50%處的粒徑設為d50(μm)的情況；R/d50為1.1以上15以下。
  3. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中在依據ANSI/ASTM D 3123-72的螺旋流測定用模具中，以模具溫度175℃、注入壓力6.9Mpa、保壓時間120秒的 條件進行射出之時的螺旋流長度為70cm以上；且於以下述條件測定之壓力A為6Mpa以下，(條件)於模具溫度175℃，注入速度177cm3/秒的條件，將該樹脂組成物注入到形成在前述模具的寬13mm、高1mm、長175mm的矩形的流路中，以埋設在離流路的上游前端25mm的位置之壓力感應器來測定壓力的經時變化，將樹脂組成物的流動時之最低壓力作為A。
  4. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中於將前述基板與前述半導體元件之間的間隙設為G(μm)的情況，R/G為0.05以上0.7以下。
  5. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中粒徑為0.8×R~1.2×R(μm)的粒子為前述無機填充材(C)全體體積之10~60%。
  6. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中前述無機填充材(C)的含量為前述樹脂組成物全體的53~90質量%。
  7. 如請求項1所記載之樹脂組成物，其中前述粒子係以篩將粒子的原料分級所得者。
  8. 一種半導體裝置，其具有：基板；設置在前述基板上的半導體元件；與如請求項1至7項中任一項所記載的樹脂組成物之硬化物，其被覆前述半導體元件使其密封，並且填充前述基板與前述半導體元件之間的間隙。
  9. 一種樹脂組成物，其特徵在於：其係具有硬化性樹脂(B)及無機填充材，用於密封設置在基板上的半導體元件，並且於密封時也將前述基板與前述半導體元件間的間隙填充之樹脂組成物；其中該樹脂組成物係由前述無機填充材中所含有的第1粒子(C1)、與前述硬化性樹脂(B)混合而得到；前述第1粒子(C1)的最大粒徑為R1max[μm]；當將前述第1粒子(C1)的眾數直徑(mode diameter)設為R1mode[μm]時，其係滿足4.5μm≦R1mode≦24μm的關係，並且滿足R1mode/R1max≧0.45的關係；具有相當於眾數直徑R1mode的粒徑之第1粒子(C1)的頻度為無機填充材(C)全體的3.5%以上15%以下。
  10. 如請求項9所記載之樹脂組成物，其中前述R1max[μm]為24[μm]，R1mode≦20μm。
  11. 如請求項9所記載之樹脂組成物，其係滿足R1mode/R1max≦0.9的關係。
  12. 如請求項9所記載之樹脂組成物，其係添加粒徑為0.8R1mode~1.2R1mode的第1粒子(C1)，以使其為前述無機填充材全體體積之10~60%。
  13. 如請求項9所記載之樹脂組成物，其中前述無機填充材的含量為前述樹脂組成物全體的50~93質量%。
  14. 如請求項9所記載之樹脂組成物，其膠化時間為35~80秒。
  15. 一種半導體裝置，其特徵在於具有：基板；設置在前述基板上的半導體元件；與如請求項9至14項中任一項所記載的樹脂組成物之硬化物，其將前述半導體元件予以密封，並填充前述基板與前述半導體元件之間的間隙。
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