TWI779604B - 用於半導體裝置的環氧樹脂組成物、膜及半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成
物、一種用於封裝半導體裝置的膜,以及一種使用所述膜封裝的半導體裝置。環氧樹脂組成物包含:液態環氧樹脂;固化劑;2重量%到10重量%的黏合劑樹脂;以及50重量%或大於50重量%的由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種。所述環氧樹脂組成物可提供中子屏蔽。
Description
本發明涉及一種用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物、一種用於封裝半導體裝置的膜,以及一種使用所述膜封裝的半導體裝置。更確切地說,本發明涉及一種用於半導體裝置封裝膜的可提供中子屏蔽的環氧樹脂組成物、一種用於封裝半導體裝置的膜,以及一種使用所述膜封裝的半導體裝置。
相關申請的交叉引用
本申請要求2020年5月19日在韓國知識產權局(Korean Intellectual Property Office)提交的韓國專利申請第10-2020-0060028號的權益,所述韓國專利申請的全部公開內容以引入的方式併入本文中。
宇宙射線通常是指自外太空擊中地球並且由星系中的超新星爆炸而產生的所有類型的高能量粒子和輻射。
進入地球大氣的原宇宙射線與氮或氧原子發生碰撞,從而產生會影響人類和日常生活中的電子產品的次級宇宙射線。除了以可忽略的量(0.5%或小於0.5%)存在的質子和與其發生碰撞的物質幾乎無相互作用的基本粒子以外,次級宇宙射線由中子組成。宇宙射線中子造成了約95%或大於95%的由次級宇宙射線引起的軟錯誤。
由於其尺寸小,中子可穿透大多數材料,包含人體,並且在罕見情況下可與原子核發生。中子輻射的量(每單位時間的輻射)依據海拔高度而變化,且飛機巡航高度(高於地面10千米到15千米)的中子數量為地平面的中子數量的約300倍。
中子的尺寸小且不帶電荷。因此,中子容易穿透飛機的由鋁或碳複合材料構成的機身,進入飛機且接著與半導體裝置中的傳輸中的矽(Si)和二氧化矽(SiO2)原子核發生碰撞,從而引起離子化總劑量(total ionizing dose;TID)缺陷。
此外,隨著半導體裝置因半導體製造技術的發展而微細化,中子誘發TID缺陷對半導體裝置的影響也越來越大。因此,需要一種有效地減小半導體裝置在空氣傳輸期間的中子誘發TID缺陷的解決方案。
本發明的一個目標是提供一種用於半導體裝置封裝膜的可提供中子屏蔽的環氧樹脂組成物、一種用於封裝半導體裝置的
膜,以及一種使用所述膜封裝的半導體裝置。
根據本發明的一個方面,提供一種用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物。所述環氧樹脂組成物包含:液態環氧樹脂;固化劑;2重量%到10重量%的黏合劑樹脂;以及50重量%或大於50重量%的由釓(gadolinium)、硼(boron)、釤(samarium)、鎘(cadmium)以及銪(europium)的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種。
液態環氧樹脂可以包含雙酚A環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂或其組合。
黏合劑樹脂可以包含經環氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種可以具有0.1微米到50微米的平均粒徑(D50)。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種按環氧樹脂組成物的總重量計以50重量%到90重量%的量存在。
環氧樹脂組成物包含由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少兩種。
環氧樹脂組成物可以包含:0.5重量%到25重量%的液態環氧樹脂;0.1重量%到15重量%的固化劑;2重量%到10重量%的黏合劑樹脂;以及50重量%到90重量%的由釓、硼、釤、鎘以
及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種。
根據本發明的另一方面,通過一種用於封裝半導體裝置的膜。所述膜包含:基底膜或離型膜;以及塗布於所述基底膜或離型膜上的環氧樹脂組成物,所述環氧樹脂組成物呈半固化狀態,其中所述環氧樹脂組成物包含上述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物。
提供一種半導體裝置。所述半導體裝置使用上述的用於封裝半導體裝置的膜加以封裝。
本發明的實施例提供一種用於半導體裝置封裝膜的可提供中子屏蔽的環氧樹脂組成物、一種用於封裝半導體裝置的膜,以及一種使用所述膜封裝的半導體裝置。
除非上下文另外清楚地指示,否則如本文所用,單數形式「一(a/an)」和「所述(the)」意圖同樣包含複數形式。
應進一步理解,當術語「包括(comprises/comprising)」和/或「包含(includes/including)」在本說明書中使用時指定所述特徵、整數、步驟、操作、元素、組分和/或其群組的存在,而不排除一或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元素、組分和/或其群組的存在或添加。
此外,除非另外清楚地陳述,否則與某一組分有關的數
值解釋為包含組分解釋中的容差範圍。
如本文中所使用,「平均粒徑(D50)」是本領域中已知的典型粒徑度量標準,且指的是在粒子的體積累積分佈中對應於50體積%的粒徑。
根據本發明的一個實施例的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物包含:液態環氧樹脂;固化劑;2重量%到10重量%的黏合劑樹脂;以及50重量%或大於50重量%的由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種。
現在,將更詳細地描述用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物(下文稱為「環氧樹脂組成物」)的每一種組分。
液態環氧樹脂
相比於固態環氧樹脂,液態環氧樹脂可賦予由其形成的膜更佳的黏合性。
液態環氧樹脂可以包含但不限於常用於封裝半導體裝置的任何液態環氧樹脂。具體來說,液態環氧樹脂可以包含每分子含有至少兩個環氧基的環氧化合物。液態環氧樹脂的實例可以包含雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚AD環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、氟環氧樹脂、萘環氧樹脂、聯二苯環氧樹脂、縮水甘油基胺環氧樹脂、脂環環氧樹脂(例如,氫化雙酚A環氧樹脂)、
二環戊二烯環氧樹脂、聚醚環氧樹脂、矽酮修飾的環氧樹脂等。這些液態環氧樹脂可以單獨使用或以其組合形式使用。根據一個實施例,液態環氧樹脂可以包含雙酚A環氧樹脂和/或氫化雙酚A環氧樹脂,但不限於此。在此實施例中,由於這些環氧樹脂的高氫含量所導致的中子散射效應,環氧樹脂組成物可進一步改進中子屏蔽特性。
考慮到環氧樹脂組成物的可固化性,環氧樹脂可具有100克/當量到500克/當量的環氧當量,但不限於此。在此範圍內,環氧樹脂組成物的固化程度可提高。
儘管液態環氧樹脂的量不受特定限制,但液態環氧樹脂可按環氧樹脂組成物的總重量計以0.5重量%到25重量%的量存在。在此範圍內,可防止組成物的可固化性降低。根據一個實施例,環氧樹脂可以3重量%到15重量%的量存在於環氧樹脂組成物中,但不限於此。
固化劑
固化劑可包含但不限於通常用於封裝半導體裝置的任何固化劑。舉例來說,固化劑可以包含酸酐固化劑、酚類固化劑、胺固化劑以及咪唑固化劑。酸酐固化劑的實例可以包含鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、烷基六氫鄰苯二甲酸酐(例如,4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐)、烷基四氫鄰苯二甲酸酐、三烷基四氫鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐、甲基耐地酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐,以及甲基降莰烷-2,3-二羧酸。酚類固化劑的實例可包含多羥
基的苯酚化合物,所述多羥基的苯酚化合物包含苯酚芳烷基型樹脂、苯酚酚醛清漆型樹脂、多官能苯酚樹脂、新酚樹脂(Xylok)型苯酚樹脂、甲酚酚醛清漆型苯酚樹脂、萘酚型苯酚樹脂、萜類型苯酚樹脂、二環戊二烯苯酚樹脂、由雙酚A與甲階酚醛樹脂(resole)合成的酚醛清漆型苯酚樹脂、三(羥基苯基)甲烷以及二羥基聯苯。胺固化劑的實例可以包含三聚氰胺、間苯二胺、二甲基苯胺、二氨基二苯基甲烷,以及二氨基二苯碸。咪唑固化劑的實例可以包含2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑鎓苯偏三酸酯,以及環氧基-咪唑加合物。這些化合物可以單獨或以其組合形式使用。根據一個實施例,固化劑優選地包含具有高氫含量的胺固化劑和/或咪唑固化劑,例如三聚氰胺、二氨基二苯基甲烷,以及2-甲基咪唑,但不限於此。
儘管固化劑的量不受特定限制,但固化劑可按環氧樹脂組成物的總重量計以0.1重量%到15重量%的量存在。在此範圍內,可防止組成物的可固化性降低。根據一個實施例,固化劑可以1重量%到10重量%的量存在於環氧樹脂組成物中,但不限於此。
環氧樹脂與固化劑之間的混合比可依據例如封裝中的機械特性和防潮性可靠性的要求而變化。舉例來說,環氧樹脂與固化劑的化學當量比可在0.95到3的範圍內,但不限於此。在此範圍內,環氧樹脂組成物可在固化之後展現良好強度。根據一個實施例,環氧樹脂與固化劑的化學當量比可介於1到2的範圍內。
根據另一實施例,環氧樹脂與固化劑的化學當量比可介於1到1.75的範圍內。
黏合劑樹脂
黏合劑樹脂用以降低固化系統的脆性,進而提高固化系統的斷裂韌性同時減輕固化系統的內應力。
黏合劑樹脂可以包含但不限於任何典型的黏合劑樹脂。黏合劑樹脂可以包含例如經環氧基改性的氨基甲酸酯共聚物、經環氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物、聚酯類聚合物樹脂(例如,聚酯多元醇)、分散於環氧樹脂中的丙烯酸橡膠、核殼型橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、羧基封端的丁二烯腈(CTBN)橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,以及聚甲基矽氧烷。這些黏合劑樹脂可以單獨或以其組合形式使用。根據一個實施例,黏合劑樹脂可以包含經環氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物,但不限於此。在此實施例中,黏合劑樹脂可為固化組成物層提供柔韌性同時提供因其高氫含量所導致的額外中子散射效應。
黏合劑樹脂可按環氧樹脂組成物的總重量計以2重量%到10重量%(例如,2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%或10重量%)的量存在。在此範圍內,環氧樹脂組成物因固化組分的高交聯密度可具有良好的膜可成形性(可濕性和調平特性),同時具有良好的耐熱性。另外,在此範圍內,釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中的至少一種可以足夠量併入組成物中,由此
組成物可具有較高的中子屏蔽能力。黏合劑樹脂可以例如2重量%到8重量%,作為另一實例,2重量%到6重量%的量存在於環氧樹脂組成物中,但不限於此。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種
釓、硼、釤、鎘和/或銪的氧化物、氮化物、碳化物和/或氫氧化物(即,氧化釓、氮化釓、碳化釓、氫氧化釓、氧化硼、氮化硼、碳化硼、氫氧化硼、氧化釤、氮化釤、碳化釤、氫氧化釤、氧化鎘、氮化鎘、碳化鎘、氫氧化鎘、氧化銪氮化銪、碳化銪和/或氫氧化銪)為具有較高中子俘獲截面的化合物。因此,當使用用於封裝半導體裝置的含有這些化合物的膜封裝半導體裝置時,通過半導體封裝級中子俘獲可實現中子屏蔽。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種可按環氧樹脂組成物的總重量計以50重量%或大於50重量%的量存在。如果由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種的量小於50重量%,那麼組成物不能提供所期望的中子屏蔽程度。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種可以例如50重量%到90重量%(例如,50重量%、51重量%、52重量%、53重量%、54重量%、55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%、61重量%、62重量%、63重量%、64重量%、65重量%、66重量
%、67重量%、68重量%、69重量%、70重量%、71重量%、72重量%、73重量%、74重量%、75重量%、76重量%、77重量%、78重量%、79重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%、86重量%、87重量%、88重量%、89重量%或90重量%);作為另一實例,60重量%到88重量%;作為又一實例,80重量%到87重量%的量存在於環氧樹脂組成物中;但不限於此。在此範圍內,環氧樹脂組成物可提供較高的中子屏蔽程度,可容易成形為膜,且可保持所述膜的柔韌性,進而防止膜在黏結時斷裂。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種可以具有任何適合的粒子形狀,例如但不限於,球形粒子形狀、片狀粒子形狀或非晶形粒子形狀。
由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種的尺寸不受特定限制且可根據所需特性而變化。舉例來說,由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種的平均粒徑(D50)可為0.1微米到50微米(例如,0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、
30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米或50微米);作為另一實例,0.5微米到25微米;作為又一實例,1.0微米到12微米;但不限於此。在此範圍內,環氧樹脂組成物由於在預定黏結溫度下的熔融黏度增加可避免黏結之後的黏合強度降低,且可因其較高的填充劑裝載速率而提供較高的中子屏蔽程度。另外,環氧樹脂組成物可以包含由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少兩種化合物的組合,所述至少兩種化合物具有不同的粒徑(D50)。舉例來說,環氧樹脂組成物可以包含通過將由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的一種化合物(所述一種化合物的平均粒徑(D50)為4微米到15微米)與由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的另一種化合物(所述另一種化合物的平均粒徑(D50)為0.1微米到3微米)混合而獲得的混合物。在這種情況下,環氧樹脂組成物可進一步提高填充劑裝載速率。
根據一個實施例,環氧樹脂組成物可以包含由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少兩種。這些化合物可吸收不同能量範圍的中子。因此,當環氧樹脂組成物包含由這些化合物中選出的至少兩種時,環氧樹脂組成物可吸收在擴展的能量範圍內的中子,由此展現進一步改善
的中子屏蔽特性。
環氧樹脂組成物可更包含固化促進劑。
固化促進劑
如本文所使用,「固化促進劑」可指促進環氧樹脂與固化劑之間的反應的物質。固化促進劑的實例可包含三級胺、有機金屬化合物、有機磷化合物、咪唑化合物以及硼化合物。
三級胺的實例包含苯甲基二甲胺、三乙醇胺、三亞乙基二胺、二乙基氨基乙醇、三(二甲基氨基甲基)苯酚、2-2-(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二氨基甲基)苯酚、三-2-乙基己酸酯等。有機金屬化合物的實例包含乙醯基丙酮酸鉻、乙醯基丙酮酸鋅、乙醯基丙酮酸鎳等。有機磷化合物的實例包含三-4-甲氧基膦、溴化四丁基鏻、溴化四苯基鏻、苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、三苯基膦三苯基硼烷、三苯基膦-1,4-苯醌加合物等。咪唑化合物的實例包含2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-氨基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十七基咪唑等。硼化合物的實例包含四苯基鏻-四苯基硼酸鹽、三苯基膦四苯基硼酸鹽、四苯基硼鹽、三氟硼烷-正己胺、三氟硼烷單乙胺、四氟硼烷三乙胺、四氟硼烷胺等。除這些化合物以外,固化促進劑可以包含例如1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯(DBU)、苯酚酚醛清漆樹脂鹽等,但不限於此。
另外,固化促進劑可以通過使固化促進劑與環氧樹脂或
固化劑預反應製備的加合物形式使用。
儘管固化促進劑的量不受特定限制,但固化促進劑可按環氧樹脂組成物的總重量計以0.01重量%到2重量%的量存在。在此範圍內,固化促進劑可促進組成物的固化,同時增加組成物的固化程度。根據一個實施例,固化促進劑可以0.02重量%到1.5重量%的量存在於環氧樹脂組成物中,但不限於此。
環氧樹脂組成物可更包含由偶合劑以及脫模劑中選出的至少一種。
偶合劑
偶合劑用以通過與環氧樹脂和無機填充劑反應來提高環氧樹脂與無機填充劑之間的界面強度,且可包含例如矽烷偶合劑。矽烷偶合劑可包含但不限於可通過與環氧樹脂和無機填充劑反應而提高環氧樹脂與無機填充劑之間的界面強度的任何矽烷偶合劑。矽烷偶合劑的實例可包含環氧矽烷、氨基矽烷、脲基矽烷、巰基矽烷以及烷基矽烷。這些偶合劑可單獨使用或以其組合形式使用。
儘管偶合劑的量不受特定限制,但偶合劑按環氧樹脂組成物的總重量計可以0.01重量%到5重量%的量存在。在此範圍內,組成物的固化產物可具有增強的強度。根據一個實施例,偶合劑可以0.05重量%到3重量%的量存在於環氧樹脂組成物中,但不限於此。
脫模劑
脫模劑可包含由石蠟、酯蠟、高級脂肪酸、高級脂肪酸的金屬鹽、天然脂肪酸以及天然脂肪酸的金屬鹽中選出的至少一種。
儘管脫模劑的量不受特定限制,但脫模劑可以例如0.01重量%到1重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。
另外,環氧樹脂組成物可視需要在不改變本發明的效果的情況下更包含:抗氧化劑,例如四[亞甲基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]甲烷;以及阻燃劑,例如氫氧化鋁。
環氧樹脂組成物可製造成用於封裝半導體裝置的膜。用於封裝半導體裝置的膜可以通過以下製程來製造:將環氧樹脂組成物溶解於有機溶劑中且接著以清漆形式塗覆到基底膜,接著加熱、老化且乾燥以自清漆去除揮發性組分,進而形成組成物層。在獲得清漆的過程中,有機溶劑可用以促進獲得若干組分的摻合物。有機溶劑可以包含例如酮,例如丙酮、甲基乙基酮以及環己酮;乙酸酯,例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纖劑以及丙二醇單甲基醚乙酸酯;以及含有芳族烴的溶劑,例如甲苯和二甲苯。這些有機溶劑可以單獨或以其組合形式使用。基底膜可以包含例如聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸、聚苯硫醚、聚醚酮聚醚醚酮、聚乙醯基纖維素、聚醚醯胺聚萘二甲酸伸乙酯、聚丙烯,以及聚碳酸酯,但不限於此。根據一個實施例,可剝離的離型膜(release film)可用作基底膜。可剝離的離型膜的實例可以包含聚烯烴,例如聚乙烯、聚氯乙烯以及聚丙烯;聚酯,例如聚對苯二甲酸伸乙
酯;以及離型紙;但不限於此。清漆可以通過本領域中已知的任何適合的塗布方法來塗覆於基底膜,例如輥式塗布、凹版塗布、微凹版塗布、刮棒塗布以及刮刀塗布。
根據本發明的另一方面,提供一種用於封裝半導體裝置的膜,其中將呈半固化狀態的環氧樹脂組成物塗布於基底膜(例如,經脫模處理的基底膜)或離型膜上。
在半導體裝置不切割成獨立芯片的情況下進行封裝的半導體裝置封裝製程(例如,面板層級封裝(PLP)製程)中使用呈膜形式的環氧樹脂組成物是有利的,原因在於可通過將膜層壓於半導體裝置上,接著完全固化來實現半導體裝置的封裝,由此半導體裝置可以更簡單的方式封裝於更寬的面積上。經脫模處理的基底膜或離型膜可以在層壓製程之後、在固化處理期間或在固化處理之後立即去除。
基底膜或離型膜的厚度可以考慮半導體裝置封裝條件等而變化。舉例來說,基底膜或離型膜的厚度可為10微米到90微米,例如25微米到75微米,但不限於此。
用於封裝半導體裝置的膜可以但不限於通過本領域中已知的任何合適方法來製造。舉例來說,用於封裝半導體裝置的膜可以通過將含有環氧樹脂組成物的塗布溶液塗布於基底膜(例如,經脫模處理的基底膜)或離型膜上,接著乾燥且半固化來製造。本文中,乾燥和半固化條件不受特定限制。舉例來說,乾燥可以在70℃到90℃的溫度下進行1分鐘到15分鐘,且半固化可
以在100℃到150℃的溫度下進行1分鐘到10分鐘。塗布溶液可以通過將環氧樹脂組成物溶解或分散於適合的溶劑,例如丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、2-丁酮、甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲苯、二甲基甲醯胺(DMF)、甲基賽路蘇(methyl cellosolve;MCS)、四氫呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及丙二醇甲基醚(PGME)中來製備。塗布環氧樹脂組成物可以通過本領域中已知的任何適合的塗布方法,例如網板印刷、刮刀塗布、輥式塗布、噴霧塗布、凹版塗布、簾幕式塗布、逗號塗布(comma coating)以及唇塗布(lip coating)來執行。
根據本發明的另一方面,提供一種使用如上文所闡述的用於封裝半導體元件的膜封裝的半導體裝置。封裝半導體裝置可以通過壓縮模制、層壓或其組合來執行,但不限於此。
接下來,將參考一些實例更詳細描述本發明。然而,應注意,提供這些實例僅為了說明,且不應以任何方式理解為限制本發明。
實例
實例和比較例中所使用的組分的細節如下:
(A)液態環氧樹脂
(a1)KDS-8128(韓國國都化學(Kukdo Chemical,Korea))
(a2)EP-4080E(日本艾迪科株式會社(Adeka Corp.,Japan))
(a3)RE 304S(日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.,Japan))
(B)固態環氧樹脂
(b1)NC-3000(日本化藥株式會社)
(b2)XD-1000H(日本化藥株式會社)
(C)固化劑
(c1)HF-3M(日本明和產業株式會社(Meiwa Corp.,Japan))
(c2)三聚氰胺(美國西格瑪奧德裡奇公司(Sigma Aldrich Corp.,U.S.))
(c3)4,4'-二氨基二苯基甲烷(美國西格瑪奧德裡奇公司)
(D)黏合劑樹脂:經環氧基改性的丙烯酸共聚物(KG-8070,日本內加米化學(Negami Chemical,Japan))
(E)球形氧化釓(D50:2.9微米,篩分尺寸:10微米)
(F)球形碳化硼(D50:4.6微米,篩分尺寸:20微米)
(G)球形氧化矽(D50:0.58微米,篩分尺寸:5微米)
(H)固化促進劑:
(h1)TPP-k(日本北興化學(Hokko Chemical,Japan))
(h2)2-甲基咪唑(美國西格瑪奧德裡奇公司)
(h3)4-吡咯烷吡啶(美國西格瑪奧德裡奇公司)
(I)偶合劑:A-187(美國邁圖高新材料公司(Momentive Performance Materials Inc.,U.S.))
實例1到實例18以及比較例1到比較例4
將通過混合表1或表2中列出的組分製備的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物與有機溶劑(甲基乙基酮和丙二醇
甲基醚以2:1的體積比率的混合物)混合,進而製備清漆(固體含量:70%),轉而將所述清漆塗布於離型膜(RPK-201,厚度:38微米,東麗尖端素材株式會社(Toray Advanced Materials Inc.))上達到120微米的厚度,接著在對流烘箱中在80℃下乾燥7分鐘且在125℃下乾燥3分鐘,進而製造用於封裝半導體裝置的呈半固化狀態的膜(B級),所述膜的殘餘溶劑含量為0.5重量%或小於0.5重量%。
關於表3和表4中所示的物理特性,評估實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的膜中的每一種。
(1)膜可成形性(可濕性):在塗布和半固化操作之後立即用裸眼判斷是否存在呈針孔、凹坑以及浮泡形式的缺陷。
(2)中子屏蔽率(單位:%):在製備實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各膜的三個樣本之後,將兩個樣本一個疊一個地放置,其各別樹脂層彼此抵接且接著使用實驗層壓機將彼此附接在一起,接著去除其離型膜。隨後,將另一樣本置於所得膜堆疊上,其樹脂層與膜堆疊抵接且接著使用實驗層壓機附接到膜堆疊,接著去除其離型膜,進而獲得整體厚度為360微米的膜堆疊。隨後,將膜堆疊在180℃下固化90分鐘,進而獲得最終固化的產物樣品。在以下條件下,通過測量和分析中子反應產
生的放射性同位素的輻射劑量的中子放射性活化分析來測定獲得樣品的中子屏蔽率:
*中子源:5MW研究堆
*入射中子的能級:0兆電子伏特到10兆電子伏特(具有1電子伏特能級的中子:具有10兆電子伏特或大於10兆電子伏特能階的中子=4:1)
*中子通量(中子/平方公分秒):7.8×108
(3)黏合性
最低熔融黏度(單位:帕‧秒):在10℃/分鐘的加熱速率、5%的應力、1弧度的頻率以及30℃到200℃的溫度範圍的條件下使用平行板和一次性鋁板(直徑:8毫米)(ARES G2,TA儀器(TA Instruments))測量實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各半固化膜的熔融黏度。記錄在30℃到200℃的溫度範圍內的最低熔融黏度。
剝離強度(單位:克力/公分(gf/cm)):將實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各半固化膜置於Cu覆蓋的層壓物上,其樹脂層抵接層壓物且接著在110℃和1米/分鐘的條件下使用實驗層壓機附接至層壓物,接著去除其離型膜。隨後,將所得物在180℃下固化90分鐘,進而獲得固化的產物樣品。在90°的剝離角度下使用通用測試機(UTM)測量關於固化產物樣品的剝離強度。
(4)熱可靠性
熱解重量分析(TGA,單位:%):實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各半固化膜在110℃下經歷初次固化30分鐘,接著去除其離型膜。隨後,在180℃下進行二次固化60分鐘,進而獲得固化的產物樣品。將獲得固化產物樣品在氮氣氣氛下以10開/分鐘的加熱速率自25℃加熱到800℃,且將300℃下發生的重量損失(%)視為數據。
焊料浸沒(測量最大耐熱性溫度):將實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各半固化膜置於Cu覆蓋的層壓物上,其樹脂層抵接層壓物且接著使用實驗層壓機在110℃和1米/分鐘的條件下附接至層壓物,接著去除其離型膜。隨後,將所得物在180℃下固化90分鐘,進而獲得固化的產物樣品。隨後,將固化產物樣品浸沒於焊料鍋(起始溫度:220℃)中,又以10℃/分鐘的加熱速率加熱,接著測量樣品中不形成空隙或不與Cu覆蓋的層壓物分層的情況下可經受的最高溫度。測量的最高溫度定義為「最大耐熱性溫度」。
(5)介電擊穿電壓(單位:千伏特/毫米):實例和比較例中製造的用於封裝半導體裝置的各半固化膜在110℃下經歷初次固化30分鐘,接著去除其離型膜。隨後,在180℃下進行二次固化60分鐘,進而獲得固化的產物樣品。通過在室溫下根據ASTM D149向獲得的固化產物樣品施加AC電壓來測量介電擊穿電壓。
自表3和表4中可見,使用根據本發明的組成物製造的用於封裝半導體裝置的實例1到實例18的膜具有350克力/公分或大於350克力/公分的剝離強度和250℃或高於250℃的最大耐熱性溫度,且因此展現良好的黏合性和耐熱性同時具有較高的中子屏蔽能力。相反地,使用不含由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種的組成物製造的比較例1的膜具有較差的中子屏蔽能力。另外,使用其中黏合劑樹脂的量小於根據本發明的範圍的組成物製造的比較例2的膜具
有因組成物的較差可濕性所導致的缺陷,且不適合用作用於封裝半導體裝置的膜。此外,使用其中黏合劑樹脂的量超出根據本發明的範圍的組成物製造的比較例3的膜,和使用固態環氧樹脂而非液態環氧樹脂製造的比較例4的膜具有較差的黏合性。
儘管已參考一些實施例描述本發明,但應理解,本領域的技術人員可在不脫離本發明的精神和範圍的情況下作出各種修改、改變、更改以及等效實施例。因此,應理解,提供這些實施例僅用於說明,且不應以任何方式解釋為限制本發明。所附發明申請專利範圍和其等效物意圖涵蓋將處於本公開的範圍及精神內的這些修改以及類似者。
Claims (8)
- 一種用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,包括:液態環氧樹脂;固化劑;2重量%到10重量%的黏合劑樹脂;以及60重量%至88重量%的由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種。
- 如請求項1所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,其中所述液態環氧樹脂包括雙酚A環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂或其組合。
- 如請求項1所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,其中所述黏合劑樹脂包括經環氧基改性的(甲基)丙烯酸共聚物。
- 如請求項1所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,其中所述由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少一種具有0.1微米到50微米的平均粒徑(D50)。
- 如請求項1所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,包括所述由釓、硼、釤、鎘以及銪的氧化物、氮化物、碳化物以及氫氧化物中選出的至少兩種。
- 如請求項1所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物,包括:0.5重量%到25重量%的所述液態環氧樹脂;0.1重量%到15重量%的所述固化劑;以及2重量%到10重量%的所述黏合劑樹脂。
- 一種用於封裝半導體裝置的膜,包括:基底膜或離型膜;以及塗布於所述基底膜或所述離型膜上的環氧樹脂組成物,所述環氧樹脂組成物呈半固化狀態,其中所述環氧樹脂組成物包括如請求項1到請求項6中任一項所述的用於半導體裝置封裝膜的環氧樹脂組成物。
- 一種半導體裝置,使用如請求項7所述的用於封裝半導體裝置的膜加以封裝。
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