环氧树脂组合物和半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，其适用于区域装裱型半导体装置并且翘曲小、抗焊接龟裂性优异。该环氧树脂组合物包括（Ａ）环氧树脂、（Ｂ）酚醛树脂、（Ｃ）固化促进剂和（Ｄ）无机填料作为组要组分，通过加热和固化环氧树脂组合物而形成的固化产物的性能符合表达式，ａ≥１０↑［Ｒ］（Ｒ＝１０×（ｂ＋ｃ）－１），３００≤ａ≤２００００且０．１５≤ｂ＋ｃ≤０．５０，其中ａ代表模塑温度下的挠曲模量（Ｎ／ｍｍ↑［２］），ｂ代表固化收缩率（％），ｃ代表从模塑温度降至室温的热收缩率（％）。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
环氧树脂组合物和半导体装置
本专利技术涉及一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，其适用于所谓的区域装裱型半导体装置，通过在印刷电路板或金属铅框架的一侧安装半导体元件并且基本上仅在安装有半导体元件的那一侧采用树脂封装从而形成该装置，本专利技术还涉及用树脂组合物制造的一种半导体装置。
技术介绍
随着近年来市场的小型化趋向，电子装置的减重和性能增强、半导体元件的高集成化逐年进步，并且半导体装置的表面装裱也已经加速发展。在这种环境下，区域装裱型半导体装置被新发展起来，传统结构的半导体装置也正在向区域装裱型半导体装置转变。代表性的区域装裱型半导体装置有BGA(球栅阵列)和追求进一步小型化的CSP(芯片级封装)，发展它们以满足插脚增长和加速的需要，而这几乎已经达到了诸如QFP和SOP之类传统表面装裱型半导体装置的极限。区域装裱型半导体装置的结构是这样，即半导体元件安装在诸如BT树脂/铜箔电路板(双马来酰亚胺·三嗪树脂/玻璃布基质)之类硬性电路板或者诸如聚酰亚胺树脂膜/铜箔电路板之类柔性电路板的一侧，并且仅仅在安装有半导体元件的那一侧，即，仅仅板的这一侧采用环氧树脂组合物或类似物进行模塑和封装。而且，该结构的特征在于，焊球按平面排列在板的另一侧以粘接到安装有半导体元件的电路板上。此外，作为安装有半导体元件的电路板，除了以上有机基质外，采用诸如铅框架之类的金属基质的结构也已经得到发展。这些区域装裱型半导体装置的结构属于一侧封装的形式，也就是说，仅仅在安装有半导体元件的板的一侧采用环氧树脂组合物封装，-->而形成焊球的一侧不进行封装。在采用诸如铅框架之类的金属基质的情形下，大约几十微米的封装树脂层有时也存在于已形成焊球的一侧，然而大约几百微米至几毫米的封装树脂层形成于安装有半导体元件的一侧，结果，这实际上是一侧封装。因此，在这些半导体装置中，由于有机基质或金属基质与环氧树脂组合物固化产物之间热膨胀·热收缩的不同，或者由于环氧树脂组合物模塑和固化时的固化收缩，使得模塑后易于发生翘曲。而且，若用焊球将这些半导体装置粘接至电路板，则需要通过200℃或更高温度下的加热步骤来进行，在此期间会发生半导体装置的翘曲，许多焊球并非处于平的状态并且从电路板脱落从而引起电连接可靠性的劣化。为了减小半导体装置的翘曲(该半导体装置基本上仅在板的一侧采用环氧树脂组合物封装)，有两种方法，其一包括使基质的热膨胀系数和固化的环氧树脂组合物的热膨胀系数彼此相近，另一方法包括减小环氧树脂组合物固化产物的固化收缩率。诸如BT树脂和聚酰亚胺树脂之类具有高的玻璃化转变温度(以下称为“Tg”)的树脂被广泛应用于有机基质，并且它们具有高于约170℃(这是环氧树脂组合物的模塑温度)的Tg。因此，在从模塑温度至室温的冷却步骤期间，只在有机基质的α1区域发生收缩。所以考虑到，如果环氧树脂组合物的固化产物也具有高的Tg和与有机基质相同的α1，除此之外还有固化收缩率为零，则翘曲几乎为零。因而，已经提出了一种方法，通过多官能环氧树脂与多官能酚醛树脂的结合来升高Tg，和通过调整要加入的无机填料的量来满足α1。此外，在通过诸如红外软熔、汽相钎焊和浸焊之类的软焊处理进行软焊焊接的情形下，由于从环氧树脂组合物固化产物和有机基质中吸收而存在于半导体装置中的水分，在高温产生的压力下突然蒸发，这导致半导体装置开裂，或者有机基质安装有半导体元件的这一侧和环氧树脂组合物固化产物之间的界面分离。因而，减小压力和环氧树脂组合物的吸湿是必需的，另外，使环氧树脂组合物粘接至有机基质也是必需的。此外，由于有机基质的热膨胀系数与环氧树脂组合物固化产物的-->热膨胀系数不同，在热循环试验(这是典型的可靠性试验)中也会发生有机基质/环氧树脂组合物固化产物的界面分离或包封破裂。在诸如QFP和SOP之类传统表面装裱型半导体装置中，将诸如联苯环氧树脂之类结晶性环氧树脂和具有柔韧骨架的酚醛树脂结合使用，用于抑制采用软焊安装时的开裂或材料之间的界面分离，并且增加无机填料的量以降低Tg和吸湿。然而，这些方法还不能解决一侧封装的半导体装置中的翘曲问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种环氧树脂组合物和采用该环氧树脂组合物制造的一种半导体装置，在区域装裱型半导体装置中该组合物经模塑或软焊处理后引起很小翘曲，并且因为该组合物对有机基质的粘合性极好，所以在软焊处理可靠性等方面优异。本专利技术涉及一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，其包括(A)一种环氧树脂、(B)一种酚醛树脂、(C)一种固化促进剂和(D)一种无机填料作为主要组分，其特征在于通过加热和固化环氧树脂组合物而形成的固化产物的性能符合表达式，a≥10R(R=10×(b+c)-1),300≤a≤20000且0.15≤b+c≤0.50，其中a代表模塑温度下的挠曲模量(N/mm2),b代表固化收缩率(％),c代表从模塑温度降至室温的热收缩率(％)，尤其，对于以上环氧树脂组合物，其中，在85℃和60％相对湿度的条件下将固化产物处理168小时之后该固化产物具有不大于0.2wt％的吸水率，环氧树脂和/或酚醛树脂带有萘骨架，还涉及通过用所述环氧树脂组合物封装半导体元件制造的一种半导体装置。附图简述图1是表示实施例和对比例中环氧树脂组合物固化产物的挠曲模量、固化收缩率和热收缩率之间关系的图表。专利技术详述-->为了减小半导体装置的翘曲(该半导体装置实际上仅在基质的一侧采用环氧树脂组合物封装)，两种方法被认为是重要的，即，其一包括使基质的热膨胀系数和环氧树脂组合物固化产物的热膨胀系数彼此相近，另一方法包括减小环氧树脂组合物的固化收缩率。也就是说，为使翘曲减小，需要降低环氧树脂组合物中固化收缩率和从模塑温度至室温时的热收缩率，该环氧树脂组合物包括环氧树脂、酚醛树脂、固化促进剂和无机填料作为主要组分。然而，仅通过降低固化收缩率和从模塑温度至室温时的热收缩率使翘曲减小还不够，专利技术人经过深入研究结果发现，通过加热和固化包括主要组分(A)-(D)的环氧树脂组合物而获得的固化产物的挠曲模量(其在模塑温度下测得)极大地影响着翘曲。换句话说，已经发现，若模塑温度下挠曲模量低，则翘曲大，若挠曲模量高，则翘曲小。还进一步发现，模塑温度下的挠曲模量、固化收缩率和从模塑温度至室温时的热收缩率全部综合影响着翘曲。因而，已经发现，当固化产物在模塑温度下的挠曲模量(N/mm2)以a表示，固化产物的固化收缩率(％)以b表示且从模塑温度至室温时的热收缩率(％)以c表示时，如果这些性能符合表达式，a≥10R(R=10×(b+c)-1),300≤a≤20000且0.15≤b+c≤0.50，则翘曲减小并且实际上仅在基质的一侧采用环氧树脂组合物封装的半导体装置的抗焊接龟裂性得到提高。本专利技术的模塑温度是指当通过加热固化环氧树脂组合物时模具的温度，并且其通常为160℃～190℃，但是它并不受此温度范围限制。按照JIS K 6911测量“a”值。以下述方式得到“b+c”值。采用传递成型机，在175℃模塑温度、70kg/cm2注塑压力和90秒固化时间的条件下，模塑成型为直径100mm、厚3mm的圆盘形固化产物，测量175℃下模腔内径和室温下(25℃)圆盘固化产物的外径。“b+c”值由下式计算，[{(175℃下模腔内径)-(25℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，其包括（Ａ）环氧树脂、（Ｂ）酚醛树脂、（Ｃ）固化促进剂和（Ｄ）无机填料作为主要组分，其特征在于通过加热和固化该环氧树脂组合物而形成的固化产物的性能符合表达式：ａ≥１０↑［Ｒ］（Ｒ＝１０×（ｂ＋ｃ）－１），３００≤ａ≤２００００且０．１５≤ｂ＋ｃ≤０．５０，其中ａ代表模塑温度下的挠曲模量（Ｎ／ｍｍ↑［２］），ｂ代表固化收缩率（％），ｃ代表从模塑温度降至室温的热收缩率（％）。

【技术特征摘要】
JP 1999-9-6 251600/991．一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，其包括(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂、(C)固化促进剂和(D)无机填料作为主要组分，其特征在于通过加热和固化该环氧树脂组合物而形成的固化产物的性能符合表达式：a≥10R(R=10×(b+c)-1),300≤a≤20000且0.15≤b+c≤0.50,其中a代表模塑温度下的挠曲模量(N...

【专利技术属性】
技术研发人员：大须贺浩规，
申请(专利权)人：住友电木株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]