TWI815937B - 用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和半導體裝置 - Google Patents

用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和半導體裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和一種使用所述環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置。環氧樹脂組成物包含：環氧樹脂；固化劑；以及第一無機填充劑，所述第一無機填充劑包含由銅顆粒、鎳顆粒、鋁顆粒、銀顆粒以及金顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒，所述金屬顆粒用由矽石和氧化鋁中選出的至少一者包覆。

Description

用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和半導體裝置
本發明涉及一種用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和一種使用所述環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置。
為了保護半導體裝置免受例如濕氣或機械衝擊的外部環境損害，一般用環氧樹脂組成物封裝半導體裝置。隨著小型及薄化數位裝置的近期通用化，半導體裝置的積體度已持續增加以獲得半導體晶片的高度層合和密化。以高度層合的密集結構堆疊且用樹脂封裝的半導體裝置的小型及薄化封裝件可由於半導體裝置的操作期間的熱量產生而遭受頻繁的功能失常和開裂困擾。雖然使用散熱片來解決這一問題，但散熱片可應用於一些封裝件且由於工藝的增加而導致加工性劣化和高製造成本。
因此，已進行各種研究以經由改進用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物的熱導率來改進半導體封裝件的散熱。
本發明的一個目的是提供一種用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物和一種使用所述環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置，所述環氧樹脂組成物具有改進的散熱特性。
根據本發明的一個態樣，用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物包含：環氧樹脂；固化劑；以及第一無機填充劑，所述第一無機填充劑包含由銅顆粒、鎳顆粒、鋁顆粒、銀顆粒以及金顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒，所述金屬顆粒用由矽石和氧化鋁中選出的至少一者包覆。
經包覆金屬顆粒可具有0.1微米到50微米的平均粒徑。
經包覆金屬顆粒可具有1奈米到100奈米的包覆厚度。
第一無機填充劑可按50重量%到95重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。
環氧樹脂組成物可進一步包含不同於第一無機填充劑的第二無機填充劑。
第二無機填充劑可包含由矽石和氧化鋁中選出的至少一者。
環氧樹脂組成物可包含0.5重量%到20重量%的環氧樹脂，0.1重量%到13重量%的固化劑，50重量%到95重量%的第一無機填充劑，以及0.1重量%到49重量%的第二無機填充劑。
根據本發明的另一個態樣，提供一種用根據本發明的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置。
用根據本發明的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置具有良好的散熱特性。
如本文中所使用，單數形式「一（a、an）」以及「所述」意圖還包含複數形式，除非上下文另外明確指示。
應理解，在本說明書中使用時，術語「包括」或「包含」闡明存在聲明的特徵、元件和/或組件，但不排除一或多個其它特徵、元件和/或組件的存在或添加。
應理解，雖然本文中可使用術語「第一」、「第二」等來描述各種元件、組件以及層，但是這些元件、組件以及層不應受這些術語限制。這些術語僅用於區分一個元件、組件或層與另一元件、組件或層。
本文中，經包覆金屬顆粒的平均粒徑是指如使用澤塔斯則奈米-ZS（Zetasizer nano-ZS）儀（瑪律文公司（Malvern Co . , Ltd .））在水溶液或有機溶劑中測量的金屬顆粒的Z均粒徑。
根據本發明的一個態樣，用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物包含：環氧樹脂；固化劑；以及第一無機填充劑，所述第一無機填充劑包含由銅顆粒、鎳顆粒、鋁顆粒、銀顆粒以及金顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒，所述金屬顆粒用由矽石、氧化鋁或其組合中選出的至少一者包覆。
在下文中，將詳細描述根據本發明的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物的每一組份。
環氧樹脂
環氧樹脂可由用於封裝半導體裝置的典型環氧樹脂中選出，而不受限於特定樹脂。具體來說，環氧樹脂可以是含有至少兩個環氧基的環氧化合物。舉例來說，環氧樹脂可包含經由苯酚或烷基酚與羥基苯甲醛的縮合物的環氧化獲得的環氧樹脂、苯酚芳烷基型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、多官能環氧樹脂、萘酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A/雙酚F/雙酚AD的酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A/雙酚F/雙酚AD的縮水甘油醚、雙羥基聯苯型環氧樹脂、二環戊二烯環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂以及類似物。在一個實施例中，環氧樹脂可包含由以下之中選出的至少一個環氧樹脂：聯苯型環氧樹脂、苯酚芳烷基型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂以及多官能環氧樹脂。在另一實施例中，環氧樹脂可以是苯酚芳烷基型環氧樹脂。
考慮到可固化性，環氧樹脂可具有100克/當量到500克/當量的環氧當量。在這一範圍內，環氧樹脂可改進固化的程度。
環氧樹脂可單獨使用或以其組合形式使用。或者，環氧樹脂可以加成物的形式使用，所述加成物例如藉由使環氧樹脂與其它組份預反應獲得的熔化母料，所述其它組份例如固化劑、固化促進劑、脫模劑、偶合劑、應力消除劑以及類似物。
環氧樹脂可按0.5重量%到20重量%、例如3重量%到15重量%的量存在於用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物中。在這一範圍內，環氧樹脂組成物並不受可固化性劣化困擾。舉例來說，環氧樹脂可按如下的量存在：0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%或20重量%。
固化劑
固化劑可由用於封裝半導體裝置的任何典型固化劑中選出，而不受限於特定固化劑。具體來說，固化劑可以是酚類固化劑。舉例來說，酚類固化劑可包含由以下中選出的至少一者：苯酚芳烷基型苯酚樹脂、苯酚酚醛清漆型苯酚樹脂、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與可溶酚醛樹脂（resole）合成的酚醛清漆型苯酚樹脂以及多羥基的苯酚化合物，例如三(羥基苯基)甲烷和二羥基聯苯。在一個實施例中，酚類固化劑可包含由以下中選出的至少一者：苯酚芳烷基型苯酚樹脂、新酚樹脂型苯酚樹脂、苯酚酚醛清漆型苯酚樹脂以及多官能苯酚樹脂。在另一實施例中，酚類固化劑可包含苯酚芳烷基型苯酚樹脂和/或新酚樹脂型苯酚樹脂。
考慮到可固化性，固化劑可具有90克/當量到250克/當量的羥基當量。在這一範圍內，固化劑可改進固化的程度。
這些固化劑可單獨使用或以其組合形式使用。另外，固化劑可以加成物的形式使用，所述加成物例如藉由使上述固化劑與其它組份預反應獲得的熔化母料，所述其它組份例如環氧樹脂、固化促進劑、脫模劑以及應力消除劑。
固化劑可按約0.1重量%到約13重量%、較佳為約1重量%到約10重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。在這一範圍內，環氧樹脂組成物並不受可固化性劣化困擾。舉例來說，固化劑可以如下的量存在：0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%或13重量%。
可根據半導體裝置封裝件的機械性質和防潮性可靠性來調整環氧樹脂與固化劑的混合比。舉例來說，環氧樹脂與固化劑的化學當量比可介於0.95到3範圍內。在一個實施例中，環氧樹脂與固化劑的化學當量比可介於1到2（例如1到1.75）範圍內。在這一範圍內，環氧樹脂組成物可呈現良好的後固化強度。
無機填充劑
第一無機填充劑包含由銅顆粒、鎳顆粒、鋁顆粒、銀顆粒以及金顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒，所述金屬顆粒用由矽石和氧化鋁中選出的至少一者包覆。
第一無機填充劑使用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物的散熱最大化。在環氧樹脂組成物包含由具有高熱導率的銅、鎳、鋁、銀以及金中選出的至少一個類型的金屬顆粒以改進散熱時，可能存在半導體裝置由於金屬顆粒的高電導率而失效的問題。在包含於環氧樹脂組成物中時，氧化鋁、氮化鋁（AlN）或類似者比由銅、鎳、鋁、銀以及金中選出的至少一個類型的金屬顆粒具有低得多的熱導率，且因此對改進環氧樹脂組成物的熱導率具有限制且可導致環氧樹脂組成物的流動性劣化。用由具有低熱導率的矽石和氧化鋁中選出的至少一者包覆的由銅顆粒、鎳顆粒、鋁顆粒、銀顆粒以及金顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒呈現高熱導率和良好絕緣性質。因此，包含第一無機填充劑的環氧樹脂組成物可在流動性不劣化的情況下確保良好散熱。
經包覆金屬顆粒可具有0.1微米到50微米的平均粒徑。舉例來說，經包覆金屬顆粒可具有2微米到25微米的平均粒徑。在一個實施例中，經包覆金屬顆粒可具有5微米到20微米的平均粒徑，但不限於此。在這一範圍內，經包覆金屬顆粒可在流動性不劣化的情況下改進環氧樹脂組成物的散熱。
金屬顆粒可具有1奈米到100奈米的包覆厚度。舉例來說，金屬顆粒可具有10奈米到90奈米的包覆厚度。在一個實施例中，金屬顆粒可具有20奈米到80奈米的包覆厚度，但不限於此。在這一範圍內，金屬顆粒可確保環氧樹脂組成物的良好絕緣性質同時維持高熱導率。
在一個實施例中，第一無機填充劑可包含由用矽石或氧化鋁包覆的銅顆粒、鎳顆粒以及銀顆粒中選出的金屬顆粒。在另一實施例中，第一無機填充劑可包含用矽石包覆的銅顆粒或用氧化鋁包覆的銅顆粒，但不限於此。
第一無機填充劑可按50重量%到95重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。舉例來說，第一無機填充劑可按55重量%到90重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。在另一實例中，第一無機填充劑可按60重量%到85重量%的量存在於用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物中。在這一範圍內，第一無機填充劑可在流動性不劣化的情況下改進環氧樹脂組成物的散熱。舉例來說，第一無機填充劑可按如下的量存在於環氧樹脂組成物中：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%、90重量%、91重量%、92重量%、93重量%、94重量%或95重量%。
環氧樹脂組成物可進一步包含不同於第一無機填充劑的第二無機填充劑。舉例來說，第二無機填充劑可包含由以下中選出的至少一者：矽石（例如熔凝矽石、晶體矽石以及類似物）、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鋁、氧化鎂、粘土、滑石、矽酸鈣、氧化鈦、氧化銻以及玻璃纖維。
在一個實施例中，第二無機填充劑可包含矽石，例如熔凝矽石。熔凝矽石是指具有2.3或小於2.3的比重的非晶體矽石，且包含藉由使晶體矽石熔化或藉由合成各種原材料來製備的非晶體矽石。矽石可包含50重量%到99重量%的具有5微米到30微米的平均粒徑的球形矽石與1重量%到50重量%的具有0.001微米到1微米的平均粒徑的球形矽石的矽石混合物，但不限於此。另外，矽石可具有根據最終用途而選擇的45微米、55微米或75微米的最大粒徑。因為球形矽石可在其表面上包含作為異物的導電碳，所以選擇含有較小極性異物的材料為重要的。
在另一實施例中，第二無機填充劑可包含氧化鋁（例如熔凝氧化鋁）。氧化鋁可包含50重量%到99重量%的具有5微米到30微米的平均粒徑的球形氧化鋁與1重量%到50重量%的具有0.001微米到1微米的平均粒徑的球形氧化鋁的氧化鋁混合物，但不限於此。
在另一實施例中，第二無機填充劑可包含矽石（例如熔凝矽石）與氧化鋁（例如熔凝氧化鋁）的混合物。
第二無機填充劑可按0.1重量%到49重量%（例如5重量%到45重量%或10重量%到40重量%）的量存在於環氧樹脂組成物中。在這一範圍內，第二無機填充劑可在流動性不劣化的情況下改進環氧樹脂組成物的散熱。
舉例來說，第二無機填充劑可按如下的量存在於環氧樹脂組成物中：0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%、10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%、31重量%、32重量%、33重量%、34重量%、35重量%、36重量%、37重量%、38重量%、39重量%、40重量%、41重量%、42重量%、43重量%、44重量%、45重量%、46重量%、47重量%、48重量%或49重量%。
用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物可進一步包含固化促進劑。
固化促進劑
固化促進劑促進環氧樹脂與固化劑之間的反應。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。
三級胺的實例可包含苯甲基二甲胺、三乙醇胺、三伸乙基二胺、二乙基胺基乙醇、三(二甲基胺基甲基)苯酚、2-(二甲基胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二胺基甲基)苯酚以及三-2-乙基己酸鹽，但不限於此。有機金屬化合物的實例可包含乙醯基丙酮酸鉻、乙醯基丙酮酸鋅以及乙醯基丙酮酸鎳，但不限於此。有機磷化合物的實例可包含三-4-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以及三苯基膦-1,4-苯醌加成物，但不限於此。咪唑化合物的實例可包含2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-胺基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑以及2-十七基咪唑，但不限於此。硼化合物的實例可包含四苯基硼酸四苯基鏻、四苯基硼酸三苯基膦、四苯基硼酸鹽、三氟硼烷-正己胺、三氟硼烷單乙胺、四氟硼烷三乙胺以及四氟硼烷胺，但不限於此。或者，可使用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）以及苯酚酚醛清漆樹脂鹽，但不限於此。
作為固化促進劑，也可使用藉由使環氧樹脂或固化劑預反應獲得的加成物。
固化促進劑可按0.01重量%到2重量%、例如0.02重量%到1.5重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。在這一範圍內，固化促進劑可促進環氧樹脂組成物的固化同時確保其良好可固化性。舉例來說，固化促進劑可按如下的量存在：0.01重量%、0.02重量%、0.03重量%、0.04重量%、0.05重量%、0.06重量%、0.07重量%、0.08重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1.0重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%或2重量%。
根據本發明的環氧樹脂組成物可進一步包含偶合劑、脫模劑以及著色劑中的至少一者。
偶合劑
偶合劑用以經由環氧樹脂與無機填充劑之間的反應改進介面強度，且可以是例如矽烷偶合劑。矽烷偶合劑不受特定限制，只要矽烷偶合劑可與環氧樹脂和填充劑反應以增強環氧樹脂與填充劑之間的介面的強度即可。偶合劑的實例可包含環氧矽烷、胺基矽烷、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。偶合劑可按0.01重量%到5重量%、例如0.05重量%到3重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。在這一範圍內偶合劑可改進環氧樹脂組成物的固化產物的強度。舉例來說，偶合劑可按如下的量存在：0.01重量%、0.02重量%、0.03重量%、0.04重量%、0.05重量%、0.06重量%、0.07重量%、0.08重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1.0重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%。
脫模劑
脫模劑可包含由石蠟、酯蠟、高級脂肪酸、高級脂肪酸金屬鹽、天然脂肪酸以及天然脂肪酸金屬鹽所組成的族群中選出的至少一者。脫模劑可按0.1重量%到1重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。舉例來說，脫模劑可按如下的量存在：0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%或1重量%。
著色劑
著色劑可用於半導體裝置的封裝物的雷射標記，且可由所屬領域中眾所周知的任何著色劑中選出。舉例來說，著色劑可包含以下中的至少一者：碳黑、氮化鈦、鈦黑、氫氧化二銅磷酸鹽（dicopper hydroxide phosphate）、氧化鐵以及雲母。著色劑可按0.01重量%到5重量%、例如0.05重量%到3重量%的量存在於環氧樹脂組成物中。舉例來說，著色劑可按如下的量存在：0.01重量%、0.02重量%、0.03重量%、0.04重量%、0.05重量%、0.06重量%、0.07重量%、0.08重量%、0.09重量%、0.1重量%、0.2重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.8重量%、0.9重量%、1.0重量%、1.1重量%、1.2重量%、1.3重量%、1.4重量%、1.5重量%、1.6重量%、1.7重量%、1.8重量%、1.9重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%。
另外，根據本發明的環氧樹脂組成物可視需要在不影響本發明的目的的情況下進一步包含例如四[亞甲基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯]甲烷的抗氧化劑和例如氫氧化鋁的阻燃劑。
環氧樹脂組成物可藉由如下方法來製備：預定量的前述組份經使用亨舍爾（Henschel）混合器或勞迪吉（Lödige）混合器均勻並充分地混合，並使用輥磨機或捏合機熔化捏合，然後冷卻並粉碎，由此獲得最終粉劑產物。
根據本發明的環氧樹脂組成物可用於封裝半導體裝置，確切地說，用於汽車的行動顯示器或指紋識別感測器的半導體裝置。作為用於使用根據本發明的環氧樹脂組成物封裝半導體裝置的方法，一般可使用低壓轉移模製。然而，應瞭解，還可以採用注射模製或澆鑄來模製環氧樹脂組成物。
本發明的另一態樣涉及一種使用根據本發明的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物封裝的半導體裝置。
接下來，將參考實例更詳細地描述本發明。然而，應注意，提供這些實例僅為了說明，且不應以任何方式解釋為限制本發明。
實例
實例和比較例中所用的組份的詳情如下。
（A）環氧樹脂：苯酚芳烷基型環氧樹脂（NC-3000，日本化藥株式會社（Nippon Kayaku Co., Ltd.））。
（B）固化劑
（b1）新酚樹脂型苯酚樹脂：使用KPH-F3065（科隆化學公司（Kolon Chemical Inc.））。
（b2）苯酚芳烷基型苯酚樹脂：使用MEH-7851（明和產業株式會社（Meiwa Co., Ltd.））。
（C）固化促進劑：使用TPP-k（北興化學有限公司（Hokko Chemical Co., Ltd.））。
（D）第一無機填充劑
（d1）使用經矽石包覆的銅顆粒（平均粒徑：15微米，包覆厚度：30奈米）。
（d2）使用經氧化鋁包覆的銀顆粒（平均粒徑：5微米，包覆厚度：80奈米）。
（d3）使用經矽石包覆的鎳顆粒（平均粒徑：8微米，包覆厚度：50奈米）。
（d4）使用經氧化鋁包覆的銅顆粒（平均粒徑：20微米，包覆厚度：20奈米）。
（E）第二無機填充劑
（e1）使用藉由將具有20微米的平均粒徑的球形熔凝矽石與具有0.5微米的平均粒徑的球形熔凝矽石以9:1的重量比混合而製備的混合物。
（e2）使用藉由將具有20微米的平均粒徑的球形熔凝氧化鋁與具有0.5微米的平均粒徑的球形熔凝氧化鋁以9:1的重量比混合而製備的。
（F）經矽石包覆的氮化鋁（AlN）顆粒（平均粒徑：10微米，包覆厚度：40奈米）
（G）銅顆粒（平均粒徑：10微米）
（H）偶合劑
（h1）使用甲基三甲氧基矽烷（SZ-6070，道康寧有限公司（Dow Corning Co., Ltd.））。
（h2）使用N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷（KBM-573，信越化學有限公司（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.））。
（I）著色劑：使用碳黑（MA-600B，松下化學公司（Matsushita Chemical Co., Ltd.））。
實例 1 到實例 5 以及比較例 1 到比較例 4
藉由如表1中所列出稱重上述組份來製備用於封裝半導體裝置的每一環氧樹脂組成物。在表1中，每一組份的含量以重量百分比（wt%）表示。
表1
利用以下方法針對以下性質評估在實例1到實例5以及比較例1到比較例4中製備的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組合物，且結果展示於表2中。
性質評估
（1）螺旋流動（單位：英寸）：將環氧樹脂組合物中的每一個注入到模具中以用於使用低壓傳遞模製壓床在如下條件下測量對應於EMMI-1-66的螺旋流動：模具溫度為175℃，負載為70千克力/平方釐米，注入壓力為9兆帕（MPa），以及固化時間為90秒，然後測量流場。
（2）熱導率（單位：W/m·K）：根據ASTM D5470，於25℃下在樣本上測量熱導率以進行評估。
（3）體積電阻（Ω∙cm）：使用體積電阻測試儀在由每一環氧樹脂組成物製備的經模製樣本（120毫米（直徑）×4.0毫米（厚度））上測量體積電阻。
表2
根據表2，可看出，實例1到實例5的環氧樹脂組合物比比較例1到比較例4的環氧樹脂組合物具有更高熱導率和更高體積電阻。
應理解，所屬領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以作出各種修改、變化、更改以及等效實施例。
無
圖1（a）至圖1（c）]示出根據本發明的一個實施例的作為第一無機填充劑的用矽石包覆的銅顆粒的TEM圖像（放大率：圖1（a）5,000倍，圖1（b）15,000倍，圖1（c）75,000倍）。

Claims (2)

  1. 一種用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物，包括0.5重量%到20重量%的環氧樹脂；0.1重量%到13重量%的固化劑；50重量%到95重量%的第一無機填充劑，包括由銅顆粒以及鎳顆粒中選出的至少一個類型的金屬顆粒，所述金屬顆粒用由矽石和氧化鋁中選出的至少一者包覆，以及0.1重量%到49重量%的第二無機填充劑，所述第二無機填充劑不同於所述第一無機填充劑，且所述第二無機填充劑包括由矽石和氧化鋁中選出的至少一者，其中經包覆的所述金屬顆粒具有0.1微米到50微米的平均粒徑，且其中經包覆的所述金屬顆粒具有1奈米到100奈米的包覆厚度。
  2. 一種半導體裝置，使用如申請專利範圍第1項所述的用於封裝半導體裝置的環氧樹脂組成物封裝。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102601431B1 (ko) * 2020-05-07 2023-11-10 삼성에스디아이 주식회사 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102483006B1 (ko) * 2020-05-14 2022-12-29 삼성에스디아이 주식회사 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201020304A (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Taiwan First Li Bond Co Ltd Epoxy resin-based thermal adhesive

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5876437A (ja) * 1981-11-02 1983-05-09 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 絶縁性熱伝導性組成物
KR100347139B1 (ko) * 1999-12-31 2002-08-03 주식회사 하이닉스반도체 반도체 패키지용 에폭시 수지 혼합물의 충전재
KR100533097B1 (ko) * 2000-04-27 2005-12-02 티디케이가부시기가이샤 복합자성재료와 이것을 이용한 자성성형재료, 압분 자성분말성형재료, 자성도료, 복합 유전체재료와 이것을이용한 성형재료, 압분성형 분말재료, 도료, 프리프레그및 기판, 전자부품
JP3645197B2 (ja) * 2001-06-12 2005-05-11 日東電工株式会社 半導体装置およびそれに用いる半導体封止用エポキシ樹脂組成物
ATE414115T1 (de) * 2003-10-14 2008-11-15 Murata Manufacturing Co Verfahren zur herstellung von harzbeschichtetem metallpulver, harzbeschichtetes metallpulver und schaltungsbildender toner
JP2009073928A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd 熱伝導性フィラー及びその製造方法
KR102004759B1 (ko) * 2012-06-11 2019-07-29 삼성전기주식회사 외부 전극용 도전성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 적층 세라믹 전자부품.
CN107892894A (zh) * 2017-12-23 2018-04-10 景德镇陶瓷大学 一种高导热高绝缘电子封装材料的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201020304A (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Taiwan First Li Bond Co Ltd Epoxy resin-based thermal adhesive

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