专利名称：环氧树脂组合物及半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物及半导体器件。具体而言，本发明适用于表面安装型半导体器件(area mounting type semiconductor device),其中半导体芯片在印刷线路板或金属引线框的一面进行安装，且基本上仅在其经过安装的一面以树脂封装。
背景技术：
近来趋向于缩减尺寸、减轻重量和提高性能的电子器件市场，使通向集成度更高的半导体。由于半导体器件的表面安装技术的急速发展，使最近开发出一种表面安装型半导体器件，并且其已取替了具有传统结构的半导体器件。半导体器件尺寸的缩减及其厚度的薄化的趋向使出现大幅度降低用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的粘度以及大幅度增加其强度的需求。此外，基于环境因素，用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物需要具有更高的阻燃性而又不含例如含溴化合物和锑氧化物的阻燃剂。由于这些因素，近来的环氧树脂组合物趋向于包含粘度更低的树脂和大量的无机填料。作为新的趋势，熔点高于常规使用的焊料的无铅焊料于安装半导体器件的应用正不断增多。当使用该焊料时，安装温度必须比传统工艺所用的温度高约20°C，与常规器件相t匕，有时会使经过安装的半导体器件的可靠性明显降低。鉴于这种形势，越来越需要通过改进环氧树脂组合物的性能而改进半导体器件的可靠性。为了满足这个要求，人们对减小树脂粘度和添加大量无机填料进行了研究。表面安装型半导体器件的典型例子包括尺寸更紧密的BGA(球栅阵列器)和CSP (芯片尺寸封装)，以及诸如安装面积比传统QFP或SOP小的QFN和SON封装。已开发诸如QFN和SON封装以满足高引出数和高速的需求。这些需求接近由常规的QFP、S0P等表示的表面安装型半导体器件的极限。BGA和CSP仅在硬线路板或弹性印刷线路板上安装了半导体芯片的那一面通过环氧树脂组合物进行封装，硬线路板的代表性例子为由BT树脂/铜箔(双马来酰亚胺三嗪树脂/玻璃纤维衬底)构成的线路板，弹性印刷线路板的代表性例子为由聚酰亚胺树脂膜/铜箔构成的线路板。而且，在衬底安装了半导体芯片的那一面的对面上，二维并排地形成焊球，并通过焊接使其在线路板上进行安装。如上所述，BGA或CSP的结构是单面封装结构，其中仅在衬底上安装了半导体芯片的那一面以环氧树脂组合物进行封装(衬底上形成焊球的那一面不被封装)。因此，该半导体器件易于在成形(molding)后迅即变曲(wraped),这是由有机衬底或金属衬底与固化后的环氧树脂组合物之间的热膨胀和热收缩的不一致，或在成形固化(molding curing)期间环氧树脂组合物的固化收缩所导致的。而且，半导体器件的翘曲使焊球的连接点不能水平定位。因此，在封装这些半导体器件期间，通过线路板上的焊点，半导体器件会从线路板上翘起，而导致电连接的可靠性的衰减。相反，已制造出与常规QFP或SOP的设计相同的QFN或SON。然而，近来已通过以下方法制造出封装在金属衬底(例如，铜引线框的层压板、与聚酰亚胺膜层叠的镍-钯 +金镀层的引线框)的一面上安装半导体芯片的矩阵(matrix)，使用用于封装的环氧树脂组合物进行成批封装，然后将衬底切成所需尺寸的小格，从而得到単独的封装(以下称为MAP-QFN和MAP-S0N)(例如參见专利文件I)。正如BGA或CSP，MAP-QFN或者MAP-SON是单面封装的结构，其中仅在衬底上安装了半导体芯片的那一面以环氧树脂组合物进行封装。在此，MAP-QFN或MAP-SON的封装面积比普通的封装成形品(common package molding)大,并且仅其单面被封装。因此,这样的半导体器件易于在成形后迅即变曲，这是由于金属衬底与固化后的环氧树脂组合物之间的热膨胀和热收缩的不一致，或在成形固化期间环氧树脂组合物的固化收缩所导致的。半导体器件的翘曲使半导体器件从其安装的线路板上翘起，导致电连接的可靠性的衰减。为了减少基本上仅在有机衬底或金属衬底的一面通过环氧树脂组合物进行封装的表面安装型半导体器件的翘曲，重要的是使衬底的热膨胀系数与固化的环氧树脂组合物的热膨胀系数相近，并减少在成形固化期间环氧树脂组合物的固化收缩。为了达到这个目的，已提出如下技术将多功能环氧树脂和多功能酚醛树脂进行组合从而增加环氧树脂组合物的Tg，并调整无机填料的含量使其与CIl配合。然而，多功能环氧树脂和多功能酚醛树脂的组合会降低流动性，从而引起诸如未填充孔隙(unfilledvoids)等问题。当通过如红外再流、气相焊接和浸焊等焊接エ艺进行焊接时，半导体器件中存在的水分在高温下快速被蒸发，该水分是由于固化的环氧树脂组合物(成形品)吸湿而成的。在焊接过程中产生的压カ会导致在半导体器件中产生裂纹，或者导致在金属衬底中安装了半导体芯片的表面与固化的环氧树脂之间的的界面剥离。因此，需要通过增加无机填料的含量減少半导体器件的翘曲。需要通过减少成形品的吸湿性来减少压力。另外，需要改善成形品的耐热性和提高固化材料和金属衬底之间的粘结性。已开发了在成形过程时，使环氧树脂组合物保持高流动性的技木，该环氧树脂组合物应用在例如传统的QFP和SOP的表面安装型半导体器件。例如，已公开了 采用低熔融粘度的树脂(例如，參见专利文件2)，和采用有硅烷偶联剂，对无机填料进行表面处理以提高无机填料的含量(例如，參见专利文件3)。任何这些技术仅能满足所需的多种特性中的
其中ー项。如上所述，需要添加高浓度无机填料，以改善固化材料的特性，如减少翘曲、减少成形品的应力，该成形品是由用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物形成的。并且，为了改善用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的填充特性，必须改善其流动性。然而，当填充高浓度的无机填料时，用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的流动性就会降低。因此，在用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的流动性和成形品的固化材料特性之间存在ー个折衷关系。
仍然存在对于流动性和成形品的固化材料特性表现都优良的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的需求以及使用该组合物制成的半导体器件的需求。专利文件I :日本专利特开2003-109983专利文件2 :日本专利特开1995-130919
专利文件3 日本专利特 开1996-2067
发明内容
本发明的ー个目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种在流动性和成形品中固化材料的特性中均表现优良、用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，以及使用该组合物制造的半导体器件。根据本发明，提供如下内容。
权利要求
1.用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其包括 (A)晶体环氧树脂， (B)由通式(I)表示的酚醛树脂
2.如权利要求I中所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其中所述酚醛树脂(B)由通式⑵表示
3.如权利要求2所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其中所述环氧化聚丁二烯化合物(C-I)的数均分子量为500-4000，包含两个端点值。
4.如权利要求2所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其进一步包括固化促进剂(E)。
5.半导体器件，其中半导体芯片是采用权利要求2-4中任意之一所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物封装的。
6.用于封装半导体芯片的面安装型环氧树脂组合物，该组合物为权利要求2-4中任意之一所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其用于封装表面安装型半导体器件， 其中半导体芯片安装在衬底的一面，且基本上仅在衬底安装了半导体芯片的一面被封装。
7.表面安装型半导体器件，其中半导体芯片是由权利要求6所述的用于封装半导体芯片的表面安装型环氧树脂组合物封装的。
8.如权利要求I所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其中所述晶体环氧树脂(A)由通式⑷表示
9.如权利要求8所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其中所述环氧化聚丁二烯化合物(C-I)的数均分子量为500-4000，包括两个端点值。
10.如权利要求8所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其进一步包括固化促进剂(E)。
11.半导体器件，其中半导体芯片是由权利要求8-10中任意之一所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物封装的。
12.用于封装半导体芯片的面安装型环氧树脂组合物，该组合物为权利要求8-10中任意之一所述的用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其用于封装表面安装型半导体器件，其中半导体芯片安装在衬底的一面，且基本上仅在衬底安装了半导体芯片的一面被封装。
13.表面安装型半导体器件，其中半导体芯片是由权利要求12所述的用于封装半导体芯片的表面安装型环氧树脂组合物封装的。
全文摘要
一种用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物，其包含(A)晶体环氧树脂，(B)由通式(1)表示的酚醛树脂其中，R1和R2独立为氢或具有1至4个碳原子的烷基，且两个或多个R1或两个或多个R2可相同或不同；a是0-4的整数；b是0-4的整数；c是0-3的整数；n是平均值，且为0-10的数值，(C)含有丁二烯衍生的结构单元的(共)聚合物或其衍生物，和(D)无机填料，其在整个环氧树脂组合物中的含量为80wt％-95wt％，包括两个端点值。
文档编号C08L63/00GK102617981SQ20121006322
公开日2012年8月1日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年11月30日
发明者关秀俊, 前田将克, 小谷贵浩, 滋野数也, 西谷佳典 申请人:住友电木株式会社