TWI692066B - 半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法、半導體密封用環氧樹脂粒狀體、半導體裝置之製造方法及半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

根據本發明，可提供一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其係用於藉由壓縮成形將半導體元件密封而成之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其包括下述步驟：準備半導體密封用環氧樹脂組成物之步驟，將半導體密封用環氧樹脂組成物設置於擠出成形機之步驟，及藉由熱切割法，將由自擠出成形機擠出之半導體密封用環氧樹脂組成物所構成之樹脂塊之前端部切斷而獲得半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟，半導體密封用環氧樹脂組成物使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為0.5Pa‧S以上20Pa‧S以下。

Description

半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法、半導體密封用環氧樹脂粒狀體、半導體裝置之製造方法及半導體裝置
本發明係關於一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法、半導體密封用環氧樹脂粒狀體、半導體裝置之製造方法及半導體裝置。
作為關於包含藉由使用顆粒狀半導體密封用環氧樹脂組成物(以下亦稱為「環氧樹脂組成物」或「樹脂組成物」)進行壓縮成形而密封半導體元件之步驟之半導體裝置製造方法之技術，例如有以下者。
於專利文獻1中，記載有一面使模具內成為減壓下，一面進行壓縮成形，藉由樹脂密封半導體元件之方法。於專利文獻2中，記載有使用厚度3.0mm以下之顆粒(pellet)狀或片狀之密封用成形材料之方法。於專利文獻3中，記載有藉由如下方式進行之密封方法：向模腔(cavity) 供給顆粒狀樹脂組成物，使樹脂組成物熔融，將半導體元件浸漬於其中後，將樹脂組成物硬化。
但是，以往利用壓縮成形進行之半導體元件之密封製程中，存在密封用樹脂組成物於搬送及計量中發生堵塞或緊貼之情形。作為產生此類不良情形時所擔心之點，有以下兩點。第1係生產性問題，即堵塞或緊貼之樹脂組成物附著固化於壓縮成形裝置之可動部，因而產生該裝置之動作不良。第2係可靠性問題，即堵塞或緊貼之樹脂組成物附著於成形品，因而污染該成形品。
因此，作為抑制產生上述不良情形之手法，例如提出有：為了抑制堵塞之發生，而控制粒度分佈之製程(專利文獻4)，或為了抑制緊貼之發生，而控制樹脂特性之製程(專利文獻5)等。
[專利文獻1]日本特開2000-021908號公報
[專利文獻2]日本特開2006-216899號公報
[專利文獻3]日本特開2004-216558號公報
[專利文獻4]日本專利第3135926號公報
[專利文獻5]日本特開2008-121003號公報
然而，本發明人等發現：於利用壓縮成形進行之半導體元件密封製程中，於進行近年來流通於市場之極薄型半導體封裝成形或大面積 面板成形之製造製程中，即使實施上述先前技術之項目中所述之以往的對策，亦有可能因所使用之樹脂組成物之細微之播撒不均的影響，而於半導體裝置生產性之觀點產生不良情形。本發明人等進而發現：於以往之密封製程中，從防止發生緊貼之觀點而限定可使用之樹脂之情形時，會產生材料設計之自由度變小，成為對象之半導體裝置受到限制之不良情形。
基於以上，本發明提供一種可實現生產性優異且可靠性優異之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，及利用上述製造方法所得之半導體密封用環氧樹脂粒狀體。
本發明人等對起因於播撒不均之生產性問題進行潛心研究後，結果發現：於樹脂粒狀體之形狀為不定形之情形時，易產生該樹脂粒狀體之互著，即樹脂粒狀體彼此緊貼。本發明人等針對用以抑制該樹脂粒狀體互著之設計方針進行潛心研究後，結果發現使用如下手法製作樹脂粒狀體是有效的，即自擠出成形機擠出使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為特定值的樹脂組成物，將該樹脂塊之前端部藉由熱切割法切斷，從而完成本發明。
根據本發明，提供一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其係製造用於藉由壓縮成形將半導體元件密封而成之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體，該方法包括下述步驟：準備半導體密封用環氧樹脂組成物之步驟，將上述半導體密封用環氧樹脂組成物設置於擠出成形機之步驟，及 藉由熱切割法，將由自上述擠出成形機擠出之上述半導體密封用環氧樹脂組成物所構成之樹脂塊之前端部切斷而獲得半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟，上述半導體密封用環氧樹脂組成物使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為0.5Pa‧S以上20Pa‧S以下。
進而，根據本發明，提供一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體，其係藉由上述半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法而獲得。
進而，根據本發明，提供一種半導體裝置之製造方法，其包括：藉由上述半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法而準備半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟，及使用上述半導體密封用環氧樹脂粒狀體，藉由壓縮成形將半導體元件密封之步驟。
進而，根據本發明，提供一種藉由上述半導體裝置製造方法而獲得之半導體裝置。
根據本發明，能夠提供一種可實現生產性優異且可靠性優異之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，及藉由上述製造方法而獲得之半導體密封用環氧樹脂粒狀體。
201‧‧‧漏斗
202‧‧‧半導體密封用環氧樹脂粒狀體
203‧‧‧砝碼
204‧‧‧粒狀體
205‧‧‧水平板
206‧‧‧台座
401、604‧‧‧半導體元件
402‧‧‧黏晶材料硬化體
403‧‧‧晶片座
404、605‧‧‧導線
405‧‧‧引線框架
406‧‧‧密封材料
407‧‧‧電極墊
408、603‧‧‧電路基板
409‧‧‧焊錫球
601‧‧‧上模
602‧‧‧基板固定手段
606‧‧‧樹脂粒狀體
607‧‧‧樹脂材料供給容器
608‧‧‧擋閘
609‧‧‧下模
610‧‧‧下模模腔
Figure 105108194-A0202-12-0022-16
‧‧‧靜止角
圖1係用以說明本實施形態之半導體密封用環氧樹脂粒狀 體立體形狀之一例之圖。
圖2係用以說明本實施形態之半導體密封用環氧樹脂粒狀體剖面形狀之一例之圖。
圖3係表示靜止角(
Figure 105108194-A0202-12-0005-12
)之測量方法之概略圖。
圖4係關於本實施形態之半導體裝置一例，表示剖面構造之圖。
圖5係關於本實施形態之半導體裝置一例，表示剖面構造之圖。
圖6係表示實施例1之半導體密封用環氧樹脂粒狀體外觀形狀之圖。
圖7係表示比較例1之半導體密封用環氧樹脂粒狀體外觀形狀之圖。
圖8係表示於填充性之評價中，向壓縮成形模具供給半導體密封用環氧樹脂粒狀體之方法之概略圖。
<半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法>
本實施形態之環氧樹脂粒狀體之製造方法，係用以製造於藉由壓縮成形將半導體元件密封而成之半導體裝置之製造中用作密封材料之環氧樹脂粒狀體的方法。該方法包括以下3個步驟。第1個步驟係準備使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為0.5Pa‧S以上20Pa‧S以下之環氧樹脂組成物之步驟。第2個步驟係將環氧樹脂組成物設置於擠出成形機之步驟。第3個步驟係藉由熱切割法，將由自擠出成形機擠出之環氧樹脂組成物所構成之樹脂塊之前端部切斷而獲得環氧樹脂粒狀體之步驟。藉由使用以上述方法所得之環氧樹脂粒狀體，可消除上述發明所欲解決之課題之項目中所述的起因於播撒不均之半導體裝置之生產性問題。根據本實施形 態之製造方法，能夠製造可用於製造較以往之製造方法生產性優異、且可靠性優異之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體。
於此處，所謂上述「熱切割法」，係指使用擠出成形機成形樹脂組成物而製作樹脂粒時，於未藉由冷卻水對自擠出成形機擠出之樹脂塊進行冷卻下，將加熱狀態之樹脂塊切斷而製作樹脂粒之方法。具體而言，所謂「熱切割法」，係指使用於螺桿前端部具備設有多個小孔之模嘴之擠出成形機，將自設於上述模嘴之小孔呈股線(strand)狀擠出之熔融樹脂藉由大略平行於模嘴面地滑動旋轉之切斷刀具進行切斷之方法。
本發明人等發現：近年來流通於市場之極薄型半導體封裝，或進行大面積面板成形之大型半導體封裝之製造製程易受到所使用之密封用樹脂組成物之細微之播撒不均的影響，而於半導體裝置生產性之觀點可能會產生不良情形。於此處，作為上述於生產性之觀點所產生之不良情形，可列舉：半導體元件之導線偏移，或於樹脂組成物量少之部位產生穴或空隙等之填充不良等問題。具體而言，於進行極薄型半導體封裝成形之製造製程，或進行大面積面板成形之大型半導體封裝之製造製程中，存在如下傾向：由於與以往藉由壓縮成形將半導體元件密封之製程相比，所使用之樹脂組成物之量變得極少，或者與以往相比，成形面積大幅地變大等因素，對壓縮成形模具之下模模腔之播撒不均之影響變得顯著，更進一步容易產生導線偏移或填充不足之問題。
本發明人等對引起此種起因於播撒不均之生產性問題之原因進行潛心研究後，結果發現：於顆粒狀樹脂組成物之形狀為不定形之情形時，易產生該粒子彼此之緊貼。
如上所述，本實施形態之製造方法包括：使用具有特定熔融黏度之樹脂組成物，且將自擠出成形機擠出之上述樹脂組成物之樹脂塊之前端部藉由所謂熱切割法之特定手法切斷之步驟。藉由使用此種步驟，可獲得不同於藉由以往方法所得之粒子形狀，而具有所欲形狀之樹脂粒狀體。因此，於壓縮成形模具之下模模腔之底面播撒樹脂粒狀體時，可使該樹脂粒狀體彼此之接觸面積較藉由以往方法所得之樹脂粒子獲得降低。如此，根據本實施形態之製造方法，因能夠抑制樹脂組成物粒子之互著，故可防止起因於播撒不均之半導體裝置生產性之降低。
樹脂粉粒體之形狀，可藉由適當地設定將樹脂塊之前端部切斷時所使用之熱切割法之條件而進行調整。樹脂粉粒體可具有圓柱形狀、圓錐狀、球體狀、米粒狀、咖啡豆狀等形狀。作為熱切割法之條件，可列舉：擠出成形機之樹脂塊吐出量、擠出成形機之樹脂塊吐出溫度、切斷刀之轉數、樹脂組成物之組成與刀之材質之組合、切斷刀之向樹脂塊之插入角度、擠出成形機所具備之螺桿軸之溫度等。特別是為了再現性良好地獲得具有所欲形狀之樹脂粒狀體，重要的是適當地設定上述之擠出成形機之樹脂塊吐出量、擠出成形機之樹脂塊吐出溫度及擠出成形機所具備之螺桿軸之溫度之條件。特別是擠出成形機所具備之螺桿軸之溫度較佳使用冷風控制於80℃以下，進而較佳控制於70℃以下，進而較佳控制於50℃以下。此外，擠出成形機之樹脂塊吐出溫度較佳控制於90℃以下，進而較佳控制於80℃以下，進而較佳控制於70℃以下。
如上所述，本實施形態之樹脂粒狀體立體形狀可為球體狀(圖1(a))、圓柱形狀(圖1(b))、米粒之類之紡錘形狀(圖1(c))、或 圓錐狀。其中，自不產生填充不良之問題，且改善半導體裝置之生產性之觀點而言，較佳為米粒之類之紡錘形狀。
於此處，用於本實施形態之製造方法之環氧樹脂組成物使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為0.5Pa‧S以上20Pa‧S以下。自再現性良好地獲得具有所欲形狀之樹脂粒狀體之觀點而言，該熔融黏度較佳為1Pa‧S以上17Pa‧S以下，進而較佳為3Pa‧S以上15Pa‧S以下。
圖2係用以說明本實施形態之半導體密封用環氧樹脂粒狀體剖面形狀之一例之圖。
如圖2所示，本實施形態之半導體密封用環氧樹脂粒狀體可採用包含略呈圓形之形狀之各種剖面形狀。為了降低該樹脂粒狀體之互著，該樹脂粒狀體之縱橫比(長徑/短徑)較佳為1以上3以下，進而較佳為1以上2.5以下。
藉由本實施形態之製造方法所製作之半導體密封用環氧樹脂粒狀體，為了獲得穩定之搬送性、生產性、穩定之稱量精度，較佳為使用JIS標準篩藉由篩分測得之粒度分佈中未達100μm之微粉之比率相對於樹脂粒狀體總量在5質量%以下，更佳為3質量%以下，尤佳為1質量%以下。未達100μm之微粉會產生樹脂粒狀體之保管中之緊貼、搬送路徑上之粒子彼此之緊貼或對搬送裝置之附著，結果對半導體裝置之連續生產性或生產之產距時間(tact time)造成障礙。若未達100μm之微粉之比率為上述上限值以下，則幾乎無粒子彼此之緊貼或對搬送裝置之附著，可獲得半導體裝置之良好之連續生產性或穩定之生產性。又，關於粒徑未達100μm之微粉之比率之下限值，並無特別限定，亦可為0質量%。
於此處，為了獲得未達100μm之微粉之比率滿足上述條件之樹脂粒狀體，重要的是對所使用之樹脂組成物之組成，與將上述樹脂塊之前端部藉由熱切割法切斷之條件之組合進行高度控制。將上述樹脂塊之前端部藉由熱切割法切斷之條件可基於所使用之樹脂組成物之組成(添加劑之種類、添加劑之摻合比率、熱硬化性樹脂之種類等)而適當地進行調整。
再者，作為測量半導體密封用環氧樹脂粒狀體之粒度分佈之方法，可列舉如下方法：使用羅太普型振篩機所配備之網眼2.00mm及106μm之JIS標準篩，一面使該等篩振動20分鐘(錘打數：120次/分鐘)，一面使40g試樣通過篩進行分級，求出相對於分級前之試樣質量的殘留於2.00mm之篩上之粗粒之質量%、及通過106μm之篩之微粉之質量%。再者，於使用該方法之情形時，高縱橫比之粒子(短徑較篩之網眼小，長徑較篩之網眼大)有可能通過各自之篩，為方便起見，將藉由上述方法所分級之成分之質量%定義為顆粒狀樹脂組成物之粒度分佈。
又，以往之壓縮成形用之半導體密封用樹脂組成物係將各原料成分藉由混合機進行預混合後，藉由輥、捏合機或擠出機等混練機進行加熱混練，並經由冷卻、粉碎步驟而獲得之粉碎物。此種粉碎物使用JIS標準篩藉由篩分測得之粒度分佈中未達106μm之微粉量相對於全部樹脂組成物，超過10質量%，2mm以上之粗粒量為4~6質量%左右，具有寬廣之粒度分佈。
藉由本實施形態之製造方法所製作之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之平均粒徑(D50)較佳為100μm以上1000μm以下，進而較佳 為200μm以上500μm以下。藉由使用具有此種範圍之平均粒徑之樹脂粒狀體，可防止起因於播撒不均之生產性降低。
自振動送料機等搬送手段之搬送性之觀點而言，藉由本實施形態之製造方法所製作之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之靜止角較佳為20°以上60°以下，進而較佳為30°以上50°以下。上述數值範圍內之樹脂粒狀體於使用振動送料機等搬送手段進行搬送時，難以發生緊貼或堵塞等。作為靜止角之測量方法，如圖3所示，將半導體密封用環氧樹脂粒狀體202自漏斗201之孔向一定面積之水平板205上投下，堆積成圓錐形。將不崩壞並保持一定形狀之粒狀體204之仰角稱為靜止角。其次，藉由使與水平板205同樣地位於台座206上之特定重量之砝碼203落下，而給予粒狀體204衝擊。將崩壞後之粒狀體204之仰角稱為崩壞角。作為靜止角及崩壞角之測量裝置，可列舉粉末測試機(細川密克朗(Hosokawa Micron)(股)製)。
以下對用於製作上述半導體密封用環氧樹脂粒狀體之設置於擠出成形機之環氧樹脂組成物進行說明。
於本實施形態之製造方法中所準備之半導體密封用環氧樹脂組成物(以下亦稱為「環氧樹脂組成物」)如其名所示，含有環氧樹脂。上述環氧樹脂為1分子內具有2個以上環氧基之單體、低聚物、聚合物，其分子量、分子結構不受到限定。作為上述環氧樹脂，可列舉：聯苯型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、二苯乙烯型環氧樹脂、對苯二酚型環氧樹脂等結晶性環氧樹脂；甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂；含伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂、含伸聯苯基(biphenylene)骨架之 苯酚芳烷基型環氧樹脂、含伸苯基骨架之萘酚芳烷基型環氧樹脂等酚系芳烷基型環氧樹脂；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3官能型環氧樹脂；二環戊二烯改質酚型環氧樹脂、萜烯改質酚型環氧樹脂等改質酚型環氧樹脂；含三
Figure 105108194-A0202-12-0011-14
核之環氧樹脂等含雜環之環氧樹脂；該等可單獨使用1種，亦可組合使用2種以上。
又，上述環氧樹脂組成物亦可含有硬化劑。該硬化劑只要為與環氧樹脂反應而硬化者即可。作為上述硬化劑，可列舉例如：乙二胺、三亞甲基二胺、四亞甲基二胺、六亞甲基二胺等碳數2~20之直鏈脂肪族二胺、間苯二胺、對苯二胺、對茬二胺、4,4'-二胺基二苯甲烷、4,4'-二胺基二苯丙烷、4,4'-二胺基二苯醚、4,4'-二胺基二苯碸、4,4'-二胺基二環己烷、雙(4-胺基苯基)苯甲烷、1,5-二胺基萘、間茬二胺、對茬二胺、1,1-雙(4-胺基苯基)環己烷、二氰二胺等胺類；苯胺改質可溶酚醛樹脂或二甲醚可溶酚醛樹脂等可溶酚醛型酚樹脂；苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、第三丁基苯酚酚醛清漆樹脂、壬基苯酚酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚樹脂；含伸苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂、含伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂等酚系芳烷基樹脂；具有萘骨架或蒽骨架之類之縮合多環結構之酚樹脂；聚對氧化苯乙烯(polyparaoxystyrene)等聚氧化苯乙烯；包含六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MTHPA)等脂環族酸酐、苯偏三酸酐(TMA)、焦蜜石酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸(BTDA)等芳香族酸酐等之酸酐等；多硫化物、硫酯、硫醚等多硫醇化合物；異氰酸酯預聚物、封端化異氰酸酯等異氰酸酯化合物；含羧酸之聚酯樹脂等有機酸類。該等可單獨使用1種，亦可組合使用2種以上。又，該等之中，作為用於半導 體密封材料之硬化劑，自耐濕性、可靠性等方面而言，較佳使用1分子內具有至少2個酚性羥基之化合物。作為此種硬化劑，可列舉：苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、第三丁基苯酚酚醛清漆樹脂、壬基苯酚酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚樹脂；可溶酚醛型酚樹脂；聚對氧化苯乙烯等聚氧化苯乙烯；含伸苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂、含伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂。
上述環氧樹脂組成物中亦可含有無機填充劑。作為無機填充劑，可使用通常用於半導體密封材料之無機填充劑。作為上述無機填充劑，可列舉例如：熔融破碎二氧化矽、熔融球狀二氧化矽、結晶二氧化矽、2次凝集二氧化矽等二氧化矽；氧化鋁；鈦白；氫氧化鋁；滑石；黏土；雲母；玻璃纖維。該等之中，較佳為熔融球狀二氧化矽。又，粒子形狀並無限制，較佳為真球狀。又，藉由混合粒子大小不同者而可使無機填充量變多，作為其粒徑，若考慮對模具模腔內之半導體元件周邊之填充性，則較理想為0.01μm以上150μm以下。
上述環氧樹脂組成物亦可含有硬化促進劑。該硬化促進劑只要為促進環氧基與硬化劑之硬化反應者即可。作為上述硬化促進劑，可列舉例如：1,8-二氮雙環(5,4,0)十一烯-7等二氮雙環烯烴及其衍生物；三丁胺、二甲苄胺等胺系化合物；2-甲基咪唑等咪唑化合物；三苯基膦、甲基二苯基膦等有機膦類；四苯基鏻四苯基硼酸、四苯基鏻四苯甲酸硼酸、四苯基鏻四萘甲酸硼酸、四苯基鏻四萘甲醯氧基硼酸、四苯基鏻四萘氧基硼酸等四取代鏻四取代硼酸；加成有苯醌之三苯基膦。該等可單獨使用1種，亦可組合使用2種以上。較佳使用半導體密封用環氧樹脂粒狀體於模具模腔內 熔融後之急遽增黏少之硬化促進劑。
上述環氧樹脂組成物中，除上述各種成分以外，可視需要摻合：γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷等偶合劑；碳黑等著色劑；天然蠟、合成蠟、高級脂肪酸或其金屬鹽類、石蠟、氧化聚乙烯等脫模劑；聚矽氧油、聚矽氧橡膠等低應力劑；水滑石等離子捕捉劑；氫氧化鋁等難燃劑；抗氧化劑等添加劑。
<半導體裝置之製造方法>
本實施形態之半導體裝置之製造方法包括下述步驟：藉由上述方法準備半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟，及使用所得之半導體密封用環氧樹脂粒狀體，藉由壓縮成形將半導體元件密封之步驟。藉由使用本發明之環氧樹脂粒狀體，即便於極薄型半導體封裝或進行大面積面板成形之大型半導體封裝之製造製程中，亦可製造可靠性優異之半導體裝置。
作為藉由半導體密封用環氧樹脂粒狀體所密封之半導體元件，可列舉例如：積體電路、大規模積體電路、電晶體、閘流體、二極體、固體攝像元件。作為藉由本實施形態之製造方法所得之半導體裝置，可列舉例如：球柵陣列(BGA)、MAP型之BGA。本發明之方法可應用於例如：晶片尺寸封裝(CSP)、四邊扁平無引腳封裝(QFN)、小尺寸無引腳封裝(SON)、引線框架-BGA(LF-BGA)。
又，藉由本實施形態之製造方法所得之半導體裝置可直接搭載於電子機器等，或者於80℃至200℃左右之溫度下歷時10分鐘至10小時左右之時間完全硬化後再搭載於電子機器等。
以下，關於藉由本實施形態之製造方法所得之半導體裝置， 列舉具備引線框架或電路基板、積層或並排搭載於引線框架或電路基板上之1個以上之半導體元件、電連接引線框架或電路基板與半導體元件之接合線(bonding wire)及密封半導體元件與接合線之密封材料之半導體裝置為例進行說明，但本發明並不限定於使用接合線者。
圖4及5係關於本實施形態之半導體裝置之一例，表示剖面構造之圖。
圖4所示之半導體裝置係密封搭載於引線框架之半導體元件而獲得。詳細而言，於晶片座403上經由黏晶材料硬化體402固定半導體元件401。半導體元件401之電極墊(未圖示)與引線框架405之間藉由導線404連接。上述半導體元件401藉由半導體密封用環氧樹脂粒狀體之硬化體所構成之密封材料406而密封。
圖5所示之半導體裝置係密封搭載於電路基板之半導體元件而獲得。詳細而言，於電路基板408上經由黏晶材料硬化體402固定半導體元件401。該半導體元件401之電極墊(未圖示)與電路基板408上之電極墊407之間藉由導線404連接。藉由半導體密封用環氧樹脂粒狀體之硬化體所構成之密封材料406僅密封電路基板408之搭載有半導體元件401之面。電路基板408上之電極墊407與電路基板408上之非密封面側之焊錫球409於內部接合。
再者，本發明並不限定於前述實施形態，本發明包含可達成本發明之目的之範圍內之變化、改良等。
以上參照圖式對本發明之實施形態進行了敍述，但該等為本發明之例示，亦可採用上述以外之各種構成。
[實施例]
以下參照實施例對本發明進行詳細說明，但本發明不受該等實施例之記載之任何限定。只要無特別記載，則以下所記載之「份」表示「質量份」、「%」表示「質量%」。
將各實施例及各比較例所使用之原料成分示於下文。
<環氧樹脂>
‧環氧樹脂1：含伸苯基骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂(日本化藥公司製，NC-3000。軟化點58℃、環氧當量277)
‧環氧樹脂2：聯苯型環氧樹脂(日本環氧樹脂公司製，YX4000。熔點45℃、環氧當量172)
<硬化劑>
‧硬化劑1：含伸聯苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂MEH7851S(明和化成公司製，MEH7851S)
‧硬化劑2：含伸苯基骨架之苯酚芳烷基樹脂(三井化學公司製，XLC-4L。軟化點65℃、羥基當量165)
<其他成分>
‧硬化促進劑：三苯基膦
‧無機填充劑：平均粒徑16μm之熔融球狀二氧化矽
‧巴西棕櫚蠟
‧碳黑
‧偶合劑
<半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造>
(實施例1~4)
將表1所示摻合量之各成分投入於雙軸混練機中進行熔融混練，獲得樹脂組成物。其次，使用單軸擠出成形機擠出所得之樹脂組成物，將該擠出之樹脂塊之前端部藉由表1所示轉數之切斷刀切斷，獲得樹脂粒狀體。所使用之單軸擠出成形機之條件示於以下之表1。再者，單軸擠出成形機係以成為孔徑1mm、轉數94rpm、模嘴溫度65℃、吐出溫度64℃、吐出量7.8kg/hr之方式進行設定。進而，單軸擠出成形機所具備之螺桿軸係使用冷風以螺桿軸溫度成為30℃之方式進行冷卻。
(比較例1)
將表1所示摻合量之各成分藉由高速混合機粉碎混合5分鐘後，藉由具備直徑65mm之缸體內徑之同方向旋轉雙軸擠出機，於螺桿轉數30rpm、樹脂溫度100℃之條件下對所得之混合物進行熔融混練，獲得樹脂組成物。其次，將所得之樹脂組成物自直徑20cm之轉子之上方以2kg/hr進行供給，藉由使轉子以3000rpm進行旋轉所得之離心力，通過加熱至115℃之圓筒狀外周部之多個小孔(孔徑2.5mm)。其後，藉由進行冷卻獲得顆粒狀環氧樹脂組成物。將所得之顆粒狀環氧樹脂組成物於溫度15℃、相對濕度55% RH之條件下，於空氣氣流下攪拌3小時。
(比較例2)
將藉由與比較例1相同之手法所得之顆粒狀環氧樹脂組成物藉由磨碎式粉碎機(增幸產業(股)製，SUPER MASSCOLLOIDER)，以1800rpm旋轉進行10次微細化處理，使用羅太普型振篩機(丸菱科學機械製作所製，型式-SS-100A)所配備之網眼1000μm之JIS標準篩，一面使該等篩振動 20分鐘(錘打數：120次/分鐘)，一面使所得之粉碎物通過篩進行分級，獲得粒狀之樹脂組成物。於比較例2中，以此方式獲得粒狀之密封用環氧樹脂組成物。
於此處，對用於製造上述實施例及比較例之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之樹脂組成物使用高化式流速測試器(島津製作所公司製，CFT-500)，於175℃、壓力40kgf/cm2、毛細管徑0.5mm之條件下測量熔融黏度，結果任一樹脂組成物於175℃之熔融黏度之值均為3Pa‧s以上8Pa‧s以下。
對所得之半導體密封用環氧樹脂粒狀體進行下述所示之測量及評價。
‧縱橫比(長徑/短徑)；算出將自所得之樹脂粒狀體之投影像測得之長徑除以短徑所得之值。
‧1mm以上之粒子之比率：將所得之樹脂粒狀體40g至多稱量1mg作為試樣。使用羅太普型振篩機(丸菱科學機械製作所製，型式-SS-100A)所配備之網眼1000μm及100μm之JIS標準篩，一面使該等篩振動20分鐘(錘打數：120次/分鐘)，一面使試樣通過篩進行分級。其次，測量1000μm之篩上殘留之粒子之質量，求出相對於分級前之總試樣質量之質量比。
‧未達100μm之微粉量：將所得之樹脂粒狀體40g至多稱量1mg作為試樣。使用羅太普型振篩機(丸菱科學機械製作所製，型式-SS-100A)所配備之網眼106μm之JIS標準篩，一面使該等篩振動20分鐘(錘打數：120次/分鐘)，一面使試樣通過篩進行分級。其次，測量通過100 μm之篩之微粉之質量，求出相對於分級前之總試樣質量之質量比。
‧靜止角：如圖3所示，向粉末測試機(細川密克朗(股)製，型式-PT-E)所配備之直徑80mm之圓板狀水平板205之中心，使用漏斗201自垂直方向投下樹脂粒狀體，於水平板205上形成圓錐狀之樹脂粒狀體204。樹脂粒狀體之投下持續至圓錐成為一定形狀為止，其次，使用分度器，如圖3般求出該圓錐之仰角(
Figure 105108194-A0202-12-0018-15
)，設為靜止角。再者，單位為°。
‧粒子形狀：藉由目視確認所得之樹脂粒狀體之形狀。再者，實施例1及比較例1之環氧樹脂粒狀體之形狀分別示於圖6及圖7。
‧填充性：如圖8所示，準備藉由使用振動送料機搬送特定量而放入有樹脂粒狀體606之樹脂材料供給容器607。將該供給容器607配置於壓縮成形模具之上模601與下模609之間。進而，藉由基板固定手段602，以搭載有半導體元件604之面朝下之方式，將以銀漿接著有12個厚度0.15mm、4mm見方之半導體元件604之電路基板603(厚度0.1mm、寬度77.5mm、長度240mm。由耐熱性等級為FR-4之玻璃基材環氧樹脂銅箔積層板所構成)固定於上模601。其次，藉由使設於樹脂材料供給容器607底面之擋閘(shutter)608滑動於橫方向，而向下模模腔610內供給樹脂粒狀體606，其後，向模具外搬出樹脂材料供給容器607。其次，將上模601與下模609合上，一面對模具內進行減壓，一面藉由壓縮成形機(東和股份有限公司製)將192個半導體元件604進行面板成形，獲得成形品。該成形條件為模具溫度175℃、成形壓力3.9MPa、硬化時間120秒。不將所得之成形品進行單片化，直接使用超音波探傷裝置(Hitachi Kenki FineTech股份有限公司製，mi-scope hyper II)評價填充性。將全部模擬元件之周邊完全被 樹脂組成物填充者判定為○，將於任一元件周邊產生穴或空隙等填充不良者判定為×。將所得之結果示於表1。
將關於上述評價項目之結果與使用於樹脂組成物之材料一併示於以下之表1。
Figure 105108194-A0202-12-0020-1
如圖6所示，實施例1之樹脂粒狀體的立體形狀為紡錘形狀，且形狀上無偏差而具有均一性者。再者，關於實施例2~4之樹脂粒狀體，亦與實施例1同樣地為具有均一性之紡錘形狀之粒子。又，使用該樹脂粒狀體藉由上述實施形態中所述之方法所製作之半導體裝置係生產性及可靠性優異者。進而，於使用實施例之樹脂粒狀體進行大面積之面板成形之情形時，壓縮成形時既未產生播撒不均，亦未產生樹脂粒狀體之互著。另一方面，比較例1之樹脂粒狀體如圖7所示，係形狀為不定形者。又，比較例2之樹脂粒狀體亦係形狀為不定形者。於使用比較例之樹脂粒狀體進行大面積之面板成形之情形時，壓縮成形時產生細微之播撒不均、或樹脂粒狀體之互著。因此，比較例之樹脂粒狀體並未滿足可用於製造生產性優異且可靠性優異之半導體裝置之水準。
該申請案係主張以2015年3月31日所申請之日本申請特願2015-071554號為基礎之優先權，並將其所揭示之全部內容併入本文中。

Claims (12)

  1. 一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其係製造用於藉由壓縮成形將半導體元件密封而成之半導體裝置之半導體密封用環氧樹脂粒狀體，該方法包括下述步驟：準備半導體密封用環氧樹脂組成物之步驟，將該半導體密封用環氧樹脂組成物設置於擠出成形機之步驟，及藉由熱切割法，將由自該擠出成形機擠出之該半導體密封用環氧樹脂組成物所構成之樹脂塊之前端部切斷，而獲得半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟；該半導體密封用環氧樹脂組成物使用高化式流速測試器測得之175℃之熔融黏度為0.5Pa‧S以上20Pa‧S以下，該半導體密封用環氧樹脂粒狀體之靜止角為20°以上60°以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該半導體密封用環氧樹脂粒狀體具有球形、圓柱形、紡錘形或圓錐形之形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該半導體密封用環氧樹脂粒狀體具有紡錘形之形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該半導體密封用環氧樹脂粒狀體之縱橫比(長徑/短徑)為1以上3以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法， 其中於該半導體密封用環氧樹脂粒狀體使用JIS標準篩藉由篩分測得之粒度分佈中，未達100μm之微粉之比率相對於該半導體密封用環氧樹脂粒狀體之整體，為5質量%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該半導體密封用環氧樹脂粒狀體具有100μm以上1000μm以下之平均粒徑。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該半導體密封用環氧樹脂組成物含有環氧樹脂、硬化劑、硬化促進劑及無機填充劑。
  8. 如申請專利範圍第7項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中該無機填充劑具有0.01μm以上150μm以下之粒徑。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，其中，藉由熱切割法將由自該擠出成形機擠出之該半導體密封用環氧樹脂組成物所構成之樹脂塊之前端部切斷之該步驟，係使用具備螺桿軸之擠出成形機，於該螺桿軸之溫度為80℃以下之條件下實施。
  10. 一種半導體密封用環氧樹脂粒狀體，其係藉由申請專利範圍第1至9項中任一項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法而獲得。
  11. 一種半導體裝置之製造方法，其包括：藉由申請專利範圍第1至9項中任一項之半導體密封用環氧樹脂粒狀體之製造方法，準備半導體密封用環氧樹脂粒狀體之步驟，及使用該半導體密封用環氧樹脂粒狀體，藉由壓縮成形將半導體元件密封之步驟。
  12. 一種半導體裝置，其係藉由申請專利範圍第11項之半導體裝置之製造方法而獲得。
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