TW200911871A - Epoxy resin composition for semiconductor sealing and semiconductor apparatus - Google Patents

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200911871 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種阻燃性及耐濕性優異的半 置、以及用於得到該半導體裝置的半導體密封用環裝 組成物。 a樹月旨 【先前技術】 近年來，隨著半導航件的高性能似及應 壤境的多樣化，在半導體封裝中對小型化、輕量化、^域· 化=狀的要求和對高溫或高濕條件下㈣久_要求型 盈提，。另外，由於最近對環境問題的意識有所提高，二 為性能之-，要求軟釺蟬的無织匕及封裝的無鹵素. 燃化。在日本專利第3349963號公報中記載著：環^ 和硬化劑均具有芳燒基祕(Phenol aralkyl)結構的環急: ，组成物的硬化物無鹵素、無私表現⑽紐，而 使用一裱戊二烯.苯酚聚合物的縮水甘油化物的環氧樹月1 或硬化劑的環氧樹脂組成物的硬化物的阻燃性非常差。曰 ^專利特開平2GG4·迎94號公報巾記㈣湘二環戊: 缔.苯驗聚合物的縣難和緣.聯苯練基魏樹脂Γ 用n芳燒基細旨作為硬化#丨的組合，而實施例 兄载著.雖然上述組合中無鹵素.無銻，但無機埴 ^ I V-0 a 2004；3^944 2载著··當相對於絲聯苯狄基環氧樹腊使用 =篁或等量以上的二環戍二稀.苯齡聚合物的環氧樹脂 、，硬化物的阻燃性下降。另外，在曰本專利第3349963 200911871 ::::: 量少的製品赫I户拉"，、法解決越疋咼價製品即上市絕對 2002-3別號公報P2的困境4日本專利特開平 齡聚合物的環氧‘在二環戍二稀·苯 化劑的組合纽細旨作為硬 實施例中還使的阻燃性優異，在其 【發明内容】氧樹s和二氧化録作為阻燃劑。 合物目供—種不使用_素化合物和娣化 成成物及使用該半導體密封用環氧樹脂- 濕性於上ϊ實況，謀求可得到具阻燃性及耐 組成物的半導體穿用環氧樹贿成物以及使用該 明。f㈣裝以進仃了深人研究，結果完成了本發 即，本發明之要旨構成如下。 環氧樹脂和無機填充劑，不的_樹脂、式⑺表示的 200911871

(式中’ η為平均值’滿足ι<η$3的關係。） (式中，複數存在的R各自獨立表示氫原子或碳原 1〜4的絲^為平均值，滿足1如4的關係。）數4 〇cs2c^»2 該環氧樹脂組成物的特徵在於：上 點⑻（。〇滿足下述式(1)的關係、： 乳樹月曰之軟化 80SA+B 各 150 …（I)。 2.如上述1所記載之半導體 其特徵在於：上述式⑴矣_ AA、衣氣樹月曰組成物， 4〇t〜m：。 （)表不的祕_的軟化點(A)為 3. 如上述1或2所記载之 徵在於：上述式门彳本-^ »卜 用組成物，其特 6〇t：。 ）表不的裱氧樹脂的軟化點(B)為4CTC〜 4. 如上述1〜3由也 _ 榷m組成物，其特徵^一項所記載之半導體密封用環氧 重量百分比在於·上述無機填充劑的含量為75 ^ (Wt/°)〜85重量百分比(wt。/。）。 中任;置’該半導縣置是使縣上述1〜4 導體元件。 丁導體密封用環氧樹脂組成物來密封半 半導己載之半導體裝置，其特徵在於：上述 件搭栽在鋼系導線架0—)上。 200911871 合物樹脂組成物不使_化 下具有高可;，在錢 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優f 明如下。芈㈣貫_，魏合__，作.詳細說 【實施方式】 以下’詳細說明本發明。本發明之半 樹脂組成物的特徵在於：含有在封用環氧 式⑴衣不的酚醛樹脂之軟化點 明之半導體密封用環氧樹腊組成物能角提供阻燃性及低 有足2== 之碳化層之柔軟性，形成具 氣體向外部擴散的水準的交聯密 度而達成。另外’本發明之半導體密封用 高的上述式⑴表示的祕樹脂的縮水甘=】 了棱兩硬化物之阻燃性.，因此 =明之半導體密封用環氧樹脂的適當：二：上 述式（1)衣不的酚醛樹脂的縮水甘湳化物。 本發明之半㈣密_縣獅組絲含有上述式⑴ 不的祕齡。上述式⑴的祕細 酸性催化劑的存在下，使笨驗態代甲基聯 200911871 氧基曱基聯苯類等反應而得到。在式⑴中，R可 乳原子、甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子數為】〜4的卜 基等’R各自可以相同也可以不同。n以平均值表干1 求其滿足Kng的關係。需要說明的是，式⑴中的η，

可以由祕翻旨的錢膠滲透層析G 聚苯乙烯換算之數平均分子量值而算出。疋而衣件的 上述式(1)表示的酚醛樹脂的软化點低，則環氧 成物的流動性及硬化物之阻燃性提高，但上述式⑴表= 驗=掠m的軟化點高則硬化物之耐熱性變高，因此從兩者 之均衡的肖度考慮’上述軟化_^桃〜⑽^ 、〜巧。這裏所說的軟化點是指按照依據‘ 、法測疋的值。上述式（1)表示的酚醛樹脂的軟化 =決於式⑴中的η值、即上述式⑴表示賴_脂的= 子：’匕酚醛樹脂的分子量低則其軟化點也變低 ;反之:齡· 的分子量高則軟化點也變高。因此，藉由控制上述 不崎轉脂的分子量，可以得到具所需軟化點的 I t °具體而言’為了得到軟化點低的齡藤樹脂，只 可.5苯?與雙鹵代甲基聯苯類反應時使用過剩的苯’ :了得到軟化點高的酚醛樹脂，只要在上述反應時減 少笨酚用量即可。 有上1 ΐ的疋本發明之半導體密封用環氧樹脂組成物含 / 表示的盼輕樹脂，使酚醛樹脂的羥基當量(χ) 氧樹脂的環氧當量⑺(咖.)的關係(χ/γ)為〇.s *的關。認為若上述關係(X/Y)偏離此範圍，則在硬 200911871 化物中過_環氧基或絲 構，因此吸濕性或耐熱性等諸牲欠應而形成殘留的交聯結 本發明之半導體密封用广^性差。 表示的環氧樹脂。上述式户樹脂組成物含有上述式(2) 月旨與環氧氯丙燒進行脫鹽氧樹脂例如藉由使祕樹 使苯紛與二環戊二稀^ =得到，上述祕樹脂是 平均值表示1要求其滿足】〈催^化劑進行聚合而得到。n以 式⑺中的η值可以、由 ^ f 3的關係。需要說明的是， 測定而求得的聚苯乙 、經凝轉透層析法(GPC) 上逑式⑺表示的^氣;^平均分子量值而算出。 成物之流動性及硬化物之點低，則環氧樹脂组 環氧樹月旨的軟化點高，列硬化、，兩;而上述式⑺表示的 者之均衡的角度考π匕物之辦熱性變高，因此從兩 佳的是4(TC〜6〇t i :化點通常為40°C〜80°C，較 咖4的方法測定的值。^^軟化點是指按照依據® 同，上述式(2)表示的環氧樹)^的_樹月旨的情形相 量，因此藉由將相射认氧樹的軟化點也取決於其分子 合的相對於二環戊二婦使用過剩的苯紛進行聚 化，可用量進行聚合的祕_進行環氧 了侍到軟化點高的環氧樹脂。 ㈣ 述式發I之半導體密封周環氧樹腊組成物中，要求上 翻旨之敗_)⑺與上述式⑺表示 的是U0。二C(c)的總計為8(rc〜15(rc，較佳 L。上迎軟化點總計小於8〇t：時，由於環 200911871 的魏點核，魏表面魏，在作 2 而上述軟化點的總計若超過150。(：，則; ==果=燒時生成的硬化物表面之- 劑。=二含== =、氧化銘、碳酸約、石夕酸舞、氫氧化鎂、氫氧化錯、碎 氧η、黏土、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈹、氧化鐵： ϊ:ί、r二呂、氮切、氮化硼、雲母、玻璃、石英、 =專，^並不限於這些。上述無機填充劑中，較 -^化t靠性也良好的嫁融二氧化石夕或結晶二氧化石夕等 :=是=:是’上述無機填充劑可以單』 := 環氧樹脂組成物中’上述無機填充劑 為^ :〜90感的範圍，較佳的是75游〇〜85㈣的 二=無:t劑的含量太低，則有可能無法得到 丰二t 述無機填充劑的含量太高，則由於 ί 載的銅系導線架與_樹脂的線膨w不 不佳狀況有可I產生由熱衝擊(heat sh。峨熱應力引起的 誠ί外’在本發明之半導體密封賴氧樹齡成物中， 要可以使用硬化促進劑。可使關硬 二 :可以列舉出:2_甲基唯唑、2•乙綱、2•乙基= >圭尋㈣類；2仁甲胺基曱基)苯m氮雜二環 12 200911871 十-石炭參7等第3級胺類；三 重^ 用除ί= 表半導:密封用環氧樹赌組成物中’可以倂 劑。可併用的環氧樹脂用硬化劑可^^氣=用硬化 _系化合物、醯胺系化合物、:系:合物、 Γ 雙氰； 醯胺樹脂；齠贫-田綠r丞一妝合成的聚 來酸酐鄰 偏苯三酸野、苯均四酸酐、$ ΐ=Γ鄰苯二甲_、甲基四氣化鄰苯二甲酸軒 酸ί3 (me%i福化anhydride)'六氫化鄰苯二尹 其乐、Γ基六風化鄰苯二甲酸野；雙_;_(苯紛， ς =祕、芳香族取代苯酴H烧基取代萘紛、二 苯、絲取代二錄苯、二縣料)和各祕(甲駿、 駿、烧絲、苯㈣、燒基取代苯甲·、誠苯甲輕、 ^甲駿、戊二酸、鄰苯二甲駿、巴豆駿、肉桂搭等)的縮聚 g,酚類與各種二烯化合物(二環戊二烯、烯類、乙烯義

巧烯、降沐片二烯、乙稀基降冰片稀、θ氫茚、二乙J $，、一乙烯基聯苯、二異丙烯基聯苯、丁二烯、異戊二 ，等）的聚合物；酚類與酮類（丙酮、丁酮、甲基異丁基_、 苯乙_、二苯曱酉同等)的縮聚物；龄類與雙氯曱基苯的縮聚 13 200911871 物；雙酚類與各種醛的縮聚物；雙酚類以及它們的改性物; 、bf3«•胺錯合物、M衍生物等。f要制的是，上述 環氧樹墙用硬化劑可以單獨使用，也可以是兩種或兩種 上組合使用。 t述可併用的環氧樹脂用硬化劑只要是通常使用的環 氧樹脂用硬化劑即可，並不限於上述具體例子，但本發明 之目的在於不必使用鹵素化合物和銻化合物，而得到阻燃 性優異的環氧樹脂組成物，因此應極力避免使用含有南素、 二：,。另外’若上述可併用的環氧樹脂用硬化劑的添 加=夕，則有可能損及本發明之目的。因此，當本 ί:外:環氧樹脂含有除上述式⑴表示的酚_ 硬化劑在硬化劑時，上述可併用的環氧樹脂用 樹脂用硬化劑的總計中所占的比例較=:t用，氧 wt%，特難的是小於2Q wt%。 ^小於30 在本發明之半導體密封用環氧樹脂組 用除上述式(2)表示的環氧樹腊以外的氧樹 可以併 環氧獅的具體例子可以列舉出：軸可併用的 驗、芳麵取代苯齡、雜、燒基取燒基取代苯 ，取代，基苯、二幾基萘等)與各“（‘經基苯、 炫基駿、本甲搭、院基取代苯甲輕 -乙駿、 戊二駿、鄰苯二甲酸、巴豆•、肉桂心：駿、萘盤、 與各種二稀化合物（箱烯類、乙稀基、‘聚物；驗類 乙烯基降冰片稀、四氫節、二乙烯:、降冰片二烯、 Γ二烯、異戊二 14 200911871 婦等）的聚合物；_ 苯乙酮、二苯甲 ^_(丙酮、丁酉同、曱基異丁基酉同、 物；雙_與各種聚物；紛類與雙氯甲基苯的縮聚 水甘油峻系環氧播、丨1物，將醇類4縮水甘油化的縮 3,4-環氧基環己基曰甚烯基+環己烯二環氧化物或 的脂環式環氧樹^t 土]，4’-環氧基環己烷羧酸酯等為代表 (TGDDM)t四縮水甘油基二胺基二苯基甲燒 油胺系環氧翻旨；縮水n胺絲_為代表的縮水甘 是，上述環氧樹環，，。需要說明的 上組合使用。 钱彳d也可〜兩種或兩種以 可，要枝纽⑽環氧樹脂即 應極力避免使用^；從本發明之目姻角度考慮， 併用的環氧樹磨的。另外，若上述可 式⑺l 明之半導體密朗環氧雛含有除上述 氧樹月旨I上的環氧樹脂時’上述可併用的環 ==:占的比例較佳的是小—，特別二 ，本發明之半導體密封用環氧樹磨組成物中，為了在 I使與金屬模的離型變得良好，可以添加離型劑。作 二剎，可以使用以往習知的任一種物質，可以列舉如： 示櫚蠛、褐煤蝶等醋系蠟；硬脂酸、棕櫚酸等月旨肪酸 1及及些脂肪酸的金屬鹽、氧化聚乙婦、非氧化聚乙稀等 15 200911871 聚烯烴系蠟等。上述離型劑可以單獨使用，也可以是兩種 或兩種以上併用。相對於全部有機成分，上述離型=的添 加量較佳的是小於等於3 wt%。若離型劑的添加量太多， 則與導線架等的黏接變差。 在本發明之半導體密封用環氧樹脂組成物中，為了提 高樹脂成分與無機填充劑的黏接性，可以添加耦合劑。作 為耦合劑，可以使用以往習知的任一種物質，可以列舉如： 乙婦基燒氧基魏、基絲基魏、苯乙烯基院氧基 石夕燒、甲基丙觸氧纽氧基魏、丙_氧纽氧基石夕 _基_ 1基贱基魏、異氰酸醋燒氧基 石夕院τ各種絲基魏化合物；綠基錢合物、链整入 上^合以單獨使用，也可以是兩種或 =! 將預先以上_合劑進行表面處理的益機 混:可_合劑混合酬分 根據=可封=樹脂組成物中， 例子可以列舉忠：i 丁的可使用的添加劑的具體 的改性物、聚苯及f性物、丙稀猜共聚物 ==⑽氰酸_物、 只要ΐ習知的酞菁綠等著色劑等。可使⑽添加劑 於^=3=^#並不限於上述具體例子，但由 得到_性優異的環氧樹化合物或錄化合物，而 虱樹脂組成物，因此應極力避免添加 16 200911871 銻系阻燃劑。在本發明之 中，上述添加劑的添加量只 封用環氧樹脂組成物 密封半導體時的作業‘，及_性、且不妨礙 本發明之半導體 均勾分散混合各轉成分的以往習知日3物太可以採用可 ::丄:!明之半_密封用環氧樹脂組各 種成分全部粉碎並使用亨舍物藉由將各 倾合，__上述各種核二當= 卜1本發明之半導體裝置’可以藉由使用上述半導 旨組成物，利用傳遞成形等對搭載在導線 j的传體TL件進行樹絲封來製I本發明之半導 =裝1是用上述半導體密封用環氧樹脂組成物來密封半導 體兀件、，包括該半導體密封用環氧樹脂的硬化物。半導體 裝置可以列舉如··雙啦插式封裝(Dual In_line Package， DIP)、四方扁平封裝(Quad Flat Package，QFP)、球栅陣列 封裝(Ball Grid Array Package，BGA)、晶片級封裝(Chip Scale Package ’ CSP)、小尺寸封裝(Small Outline Package， S〇P)、薄型小尺寸封裳（Thin Small Outline Package， TSOP)、薄型四方扁平封裝(Thin Quad Flat pack，TQFp) 寸0 在本發明之半導體裝置中，從散熱性或高速電特性問 題的角度考慮，較佳的是，使用銅系導線架。銅系導線架 17 200911871 是指以銅合金為原料，實施了各種電鍍加卫的導線架。 «實施例》 、下利用5成例、實施例及比較例來具體說明本發 明。 x (合成例） 在8〇 C下，在2小時中邊加熱攪拌邊向2〜5莫耳的 苯射連續添加1莫耳的雙氯甲基聯苯。添加結束後，再 於80C下反應3小時’反應結束後在加誠Μ下除去過剩 的苯齡。向溶融狀態的樹脂中加人約3倍量的甲基異丁基 酮亚溶解，反覆進行水洗。之後，藉由在加熱減壓下館去 甲基異丁基酮，得到下述式⑶表示的化合物(m〜H3): 士 QB ___ (3) 藉由凝膠滲透層析法測定而求得的(Η1)〜(Η3)之式⑺中的 η如下0 (Η1) (Η2) (Η3) 1.5 η 与 2.0 η与23 如上所述’（HI)〜(Η3)中的η值的不同源於合成例中 使用的苯_莫耳數的不同。苯關莫耳數越大，η變得 越小，本紛的莫耳數越小，η變得越大。 (實施例及比較例） …按衣j所不配方（重量份)添加各種成分，用混合輕進 ’亚$成片劑’之後藉由傳遞成形來製備樹鹿成形 18 200911871 物，在160°C下硬化2小時、進一井 法測定硬化物的物性(吸咖續： (1) 吸濕率 在121°C及濕度1〇〇%下測定24小時後 率。需要說明的是，試驗片為直 ^的^加 盤形。 度4mm的圓 (2) 阻燃性

HUL94垂直試驗來物。其巾，以 mmx長150 mm、厚度分為〇 8 為見12.S 試驗。殘炎時間是指對5個為一;^。随^種來進行 ”足以下所有條件：（i)各試驗片 卜=是 於等於1G秒；⑼5個為—_㈣机广㈣场間均小 樣品下端305 mm的棉線時沒有滴夹^具處；㈣點燃題 “ “ 職下未完全燃燒的顆粒； (v)取去第2 -人的火焰後繼續燃燒的時 V-1是指滿^以下所有條件.m 為3G &以内。而 pe- . ,·.Γ ()各甙驗片點火後的殘炎時 i :時Η料二5個為—組的試樣點火10次後的 殘炎％間總S十小於專於250秒· t x 办，（U1)未燃燒至夾具處；（访） 點燃距一下鳊305 _的棉線 顆粒；W取去第2次的火焰後痒？下未儿王燃燒釣 妇设龜續燃燒的時間為00秒以 内。 19 200911871 知、» W · Wfc w 表1 實施例 1 食施例 2 實施例 3 女施例 I 4 實施例 5 實施例 6 比較例 1 比較例 2 比較例 3 環氣樹脂(E1) 8.8 1 11.6 8.6 8^ 環砂脂(E2) 8.7 **_ 8.6 112 環氣樹脂(E3) 9.1 8.7 硬化劑（H1) 73 9.5 71 - 硬化劑（H2) Ί5 7.5 硬化劑（H3) 7,7 77 10 7.5 硬化促進劑 03 03 03 03 02 0*2 οι η 02 0.1 添加劑 83 78 83 83 83 83 83 78 83 離型劑 0.3 03 03 03 03 0.3 〇3 03 03 耦合刺 吸濕率(％) 03 0.19 0.3 Q21 03 ~m~ 03 ~"02 _ 03 03 03 03 __ 03 〇Ξ~ 0.19 02 〇7^ 025 厚度0.8 mm 阻燃性 殘炎時間(秒） V-0 28 V-0 34 V-0 35 V-0 39 V-0 40 V-0 39 V-1 56 V-1 74 V-1 62 厚度1.6 mm 阻燃性 殘炎時間(秒） V-0 19 V-0 23 24 V-0 25 V-0 26 V-0 24 V-0 31 V-1 53 V-0 47一 (El) : XD-1000-2L· (曰本化藥製.，式(2)中的n与1.4，環氧 當量為241 g/eq. ’軟化點為57。〇。 (E2) : XD-1000-L (曰本化藥製，式(2)中的ngl 6，環氧當 量為245 g/eq. ’軟化點為66。〇。 (E3) : XD-1000 (曰本化藥製，式⑺中的n%1.8，環氧當量 為254 g/eq.，軟化點為74。〇。 (H1):合成例中得到的式⑺表示的酚醛樹脂（式(3)中的 η与1.5，羥基當量為199 g/eq·，軟化點為65。〇。 (H2):合成例中得到的式(3)表示的酚醛樹脂（式中的 H52.0，羥基當量為21〇 g/eq.，軟化點為77。〇)。 (H3) ·合成例中得到的式⑺表示的酚醛樹脂（式(3)中的 n=^2.3，羥基當量為219 g/eq.，軟化點為89〇C)。 硬化促進劑：三苯基膦(北興化學工業製）。 添加劑：MSR-2212(龍森製，熔融二氧化矽）。 離型劑：巴西棕櫊蠟1號(CERARICA野田製）。 20 200911871 耦合劑：ΚΒΜ-303 (信越化學工業製）。 由表1可知：使用了本發明之半導體密封用環氧樹月旨 組成物的實施例1〜6，即使不使用豳素或銻化合物，其阻 燃性也優異。特別是由實施例丨及實施例2的結果可知： 藉由將軟化點小於等於80°C的式（1)表示的酚醛樹脂和軟 化點小於等於6〇°C的式(2)表示的環氧樹脂組合，阻燃性進 一步提向。另外，由添加劑的添加量相同的實施例與比較 例的比較可知：與比較例相比，實施例之硬化物的吸濕率 低20°/。左右，可知：本發明之半導體密封用環氧樹脂組成 物之硬化物的耐濕性優異。 —雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限=本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 =耗圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。 【圖式簡單說明】 益。 【主要元件符號說明】 無。 21

Claims (1)

1. 200911871 十、申請專利範圍： L一種半導體密封用環氧樹脂組成物’該環氧樹脂組 成物包括作為硬化劑而由式（1)表示的酚醛樹脂、由式(2) 表不的環氧樹脂以及無機填充劑，

   (1) (式中’複數存在的R各自獨立表示氫原子或碳原子數為 〜4的烷基；η為平均值，滿足1<η$4的關係）；

   (式中’ n為平均值，滿足1<η$3的關係）； 其中’上述式（1)表示的酚醛樹脂的軟化點(A) (。(^與 上述式(2)表示的環氧樹脂的軟化點(B) (。〇滿足下述 的關係： ^ μ^Α+Β$150 2.如申請專利範圍第1項所述之半導體密封用環氧泡 脂組成物，其特徵在於··上述式⑴表示_ 點(A)為40。(：〜80。(：。 欺价 3·如申請專利範圍第！項或第2項所述 用環氧樹脂組成物’其特徵在於: 脂的軟化點(B)為40。(：〜60。(：。 不的％、氧楼 4.如申請專利顧第1魅第3射任1所述之丰 22 200911871 導體密封用環氧樹脂組成物，其特徵在於：上述無機填充 劑的含量為75〜85重量百分比。 5. —種半導體裝置，該半導體裝置是使用如申請專利 範圍第1項至第4項中任一項所述之半導體密封用環氧樹 脂組成物來密封半導體元件。 6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體裝置，其特徵 在於：上述半導體元件搭載在銅系導線架上。 23 200911871 七、 指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡車說明： 無。 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： 無。