專利名稱：：制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法，所述樹脂組合物用于封裝半導體元件。
背景技術：
：至今，半導體元件如晶體管、IC、LSI等是采用包括環(huán)氧樹脂、固化劑、無機填料的樹脂組合物進行封裝。通常，在制造半導體元件封裝用固體樹脂組合物時，至今使用包括如下步驟的方法將構(gòu)成成分混合并熔融混煉，其后將混合物輥壓、冷卻并固化，然后將其粉碎(JP-A2007-77333，JP-A2006-297701和JP隱A2001-64398)。在制造樹脂組合物的過程中，為了增加生產(chǎn)效率而預先制備大量構(gòu)成成分的混合物，并將其送入熔融混煉機內(nèi)，將混合物連續(xù)地熔融混煉。例如，在如圖1的熔融混煉設備情況下，其中該設備包括具有加熱器3、轉(zhuǎn)動葉片4和混合室5的熔融混煉機1;和料斗2即用于將混合物送入熔融混煉機1內(nèi)的容器(以下這可稱為進料容器)，大量混合物臨時儲存在料斗2中，并且將其從料斗2送入熔融混煉機1內(nèi)并在其中連續(xù)地熔融混煉。然而，盡管該混合物被從料斗2送入熔融混煉機1中，但一部分共混成分可能在料斗2中分離(segregate)。結(jié)果，產(chǎn)生以下方面問題得到的樹脂組合物的組成比可在熔融混煉操作的初始階段和最后階段中有所改變，因此可改變樹脂組合物的物理性能。作為其原因，可提及的是一部分構(gòu)成成分留在料斗2的壁表面中。因此，可能存在通過改變料斗2的形狀來解決該問題的可能性。然而，因為在現(xiàn)有技術中至今使用的料斗2具有許多不同的形狀，考慮到生產(chǎn)效率，對每個不同形狀的料斗變換制造條件是存在問題的。另外，構(gòu)成成分的部分分離不僅可以發(fā)生在使用這類具有料斗作為進料容器的熔融混煉裝置情況下，也可發(fā)生在螺條混合機等用作進料容器的熔融混煉情況下。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明考慮到如上情形而做出，并且其一個目的為提供一種制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法，該方法包括將混合物從進料容器如料斗、螺條混合機等送入熔融混煉機內(nèi)；和將該混合物熔融混煉，其中可以防止進料容器中的成分留在容器中而不受進料容器形狀和容量的影響，結(jié)果，防止了制造的樹脂組合物的組成比由于構(gòu)成成分的部分分離造成的變動，并可制造出具有穩(wěn)定物理性能的半導體元件封裝用的樹脂組合物。即，本發(fā)明涉及以下項(1)-(3)。(1)一種制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法，其中該樹脂組合物包含以下成分(A)至(C):(A)環(huán)氧樹脂；(B)固化劑；和(C)無機填料，該方法包括制備含有成分(A)和成分(B)并進一步含有成分(C)的混合物，所述成分(A)和成分(B)具有5~50"m的平均粒度；將該混合物儲存在用于將該混合物送入熔融混煉機內(nèi)的容器中；將所述儲存的混合物從容器送入該熔融混煉機內(nèi)，從而制備混煉的物料；和將該混煉的物料冷卻并固化，然后粉碎。4(2)根據(jù)(l)的制造樹脂組合物的方法，其中由如下式(l)表示的、假定具有成分(A)和成分(B)的平均粒度的球形粒子的重量，是由如下式(l)表示的、假定具有成分(C)的平均粒度的球形粒子的重量的0.4-20倍假定具有平均粒度d的球形粒子的重量=[nd"6X(比重)](1)其中d表示利用激光衍射/散射粒度分布分析儀測定的平均粒度，該比重是根據(jù)JIS-K6911測定的值。(3)根據(jù)(1)或(2)的制造樹脂組合物的方法，其中所述成分(A)和成分(B)具有15~25!xm的平均粒度。根據(jù)本發(fā)明，通過使用平均粒度控制在5um50um的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)，當將環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)的混合物從進料容器如料斗、螺條混合機等送入熔融混煉機內(nèi)時，可以防止構(gòu)成成分留在進料容器中，而不受進料容器形狀和容量的影響。結(jié)果，因為可以防止成分分離，可以制造出具有穩(wěn)定物理性能的半導體元件封裝用樹脂組合物。圖1是熔融混煉設備的組成結(jié)構(gòu)的視圖，該設備有利地用于本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法。標號和標記的描述1熔融混煉機2料斗3加熱器4轉(zhuǎn)動葉片5混合室具體實施方式以下詳細描述本發(fā)明的實施方式。在本發(fā)明制造方法中制造的半導體元件封裝用樹脂組合物包括以下成分(A)至(C):(A)環(huán)氧樹脂，(B)固化劑，和(c)無機填料。在本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法中，使用平均粒度控制在5um50wm的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)?？刂圃诰哂猩鲜鲱A定平均粒度的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)可以通過粉碎來制備，或者可以是預先調(diào)節(jié)到具有預定平均粒度的市售產(chǎn)1=1P卩o當環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)的平均粒度大于50um時，在將環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)的混合物從進料容器送入熔融混煉機內(nèi)時，一部分構(gòu)成成分可能留在進料容器中。特別地，在混煉操作的后期階段中制造的樹脂組合物中無機填料(成分C)的含量可能趨于增加。另一方面，因為平均粒度小于5"m的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)通常難以獲得，所以它們是行不通的。為了更有效地防止成分分離，優(yōu)選控制環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)以使其具有15IIm~25um的平均粒度。可通過使用激光衍射/散射粒度分布分析儀，分析從每種成分的總體中隨機取出的樣品來測定環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)的平均粒度。在本發(fā)明中，由如下式(l)表示的、假定具有被控制在具有預定平均粒度的成分(A)和成分(B)的平均粒度的球形粒子的重量，是由如下式(l)表示的、假定具有成分(C)的平均粒度的球形粒子的重量的0.4~20倍。當前者是后者的高于20倍時，在將環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)從進料容器連續(xù)送入熔融混煉機內(nèi)時，所述成分可能由于混合物留在進料容器中而常常分離。特別地，在混煉操作的后期階段中制造的樹脂組合物中的無機填料(成分C)的含量可能趨于增加。另一方面，當前者是后者的小于0.4倍時，也常常可能發(fā)生成分的分離。假定具有平均粒度d的球形粒子的重量呵Jid3/6X(比重)](1)其中d表示利用激光衍射/散射粒度分布分析儀測定的平均粒度；并且所述比重是根據(jù)JIS-K6911測定的值。在其中將環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)粉碎到具有預定平均粒度的情況下，例如，從有效地制造具有所需粒度的粒子的觀點來看，可使用渦輪研磨機等作為粉碎機。在該情況下，可將環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)單獨粉碎到具有5"m50um的平均粒度；或可將環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)以預定比例預先混合，然后可將該混合物粉碎到具有5um50um的平均粒度。此外，可將無機填料(成分C)以預定比例與環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)預先混合，然后可將該混合物粉碎至具有5um50lim的平均粒度。然而，從易于確認環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)的平均粒度和比重的觀點來看，優(yōu)選在與無機填料(成分C)混合之前將二者的混合物粉碎。順便說一下，在本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法中，如果需要，除了環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)之外，可向組合物中添加如下將提及的多種添加劑如固化促進劑、阻燃劑、典型地如炭黑的顏料等。這些任選的添加劑可以在粉碎環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)的同時添加；或者可以在將環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)混合的同時添加。作為混合這些成分的混合機，例如可使用羅迪格(Loedige)混合機、亨舍爾(Henschel)混合機。此外，將控制在具有預定粒度的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)、以及無機填料(成分C)的混合物投入進料容器并在其中儲存，直到將其熔融混煉為止。在本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法中使用的進料容器沒有特別限制，例如可使用兼具儲存功能和進料功能的容器，如料斗、螺條混合機等。此外，其容量也沒有特別限制。如果需要，可將這類進料容器的多個進行串聯(lián)以供使用。例如，可以使用如通過將螺條混合機的出口連接到料斗的入口而構(gòu)造的容器。根據(jù)熔融混煉機的容量將混合物從進料容器送入熔融混煉機內(nèi)，并在60160"下在其中將其連續(xù)熔融混煉。圖l顯示了可在本發(fā)明中使用的熔融混煉設備構(gòu)造的外形圖。具體地，在該熔融混煉設備中，用作進料容器的料斗2被裝配至熔融混煉機1;設置有加熱器3和轉(zhuǎn)動葉片4的混合室5被裝配至熔融混煉機1。如此設計設備使得將投入料斗2的混合物從料斗2送入熔融混煉機1的一端，而通過其另一端將得到的混煉混合物向外排出。最后，將獲得的混煉混合物冷卻并固化，并將固化的混合物粉碎至大小為102000!xm的粒子，從而制造半導體元件封裝用的樹脂組合物。在本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法中使用的環(huán)氧樹脂成分(成分A)沒有特別限制，例如可以使用各種環(huán)氧樹脂如雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、甲酚-酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、苯酚-酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、雙酚型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、三(羥苯基)甲垸型環(huán)氧樹脂。這些環(huán)氧樹脂可以單獨使用或以其組合的形式使用。從環(huán)氧樹脂在固化后具有適當韌性和為了保證環(huán)氧樹脂的反應性的觀點來看，在本發(fā)明中使用的環(huán)氧樹脂優(yōu)選在室溫下為固體，具有150-250的環(huán)氧當量和50-13(TC的軟化點或熔點。從其可靠性的觀點來看，尤其優(yōu)選使用甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、或吸水性差的環(huán)氧樹脂，該吸水性差的環(huán)氧樹脂具有加成到其苯環(huán)上的低級烷基。在本發(fā)明中使用的固化劑(成分B)沒有特別限制，只要它能夠使環(huán)氧樹脂(成分A)產(chǎn)生固化反應。固化劑(成分B)的實例包括酸酐、酚醛樹脂、胺、硫醇。尤其優(yōu)選使用酚醛樹脂，因為它具有優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性、可固化性以及固化產(chǎn)物的物理性能。酚醛樹脂的實例包括雙環(huán)戊二烯型酚醛樹脂、苯酚-酚醛清漆樹脂、甲酚-酚醛清漆樹脂、苯酚-芳烷基樹脂。這些酚醛樹脂可以單獨使用或以其組合的形式使用。此外，從酚醛樹脂與環(huán)氧樹脂(成分A)的反應性的觀點來看，優(yōu)選酚醛樹脂具有70~250的羥基當量和50-ll(TC的軟化點。從其高固化反應性的觀點來看，尤其優(yōu)選使用苯酚-酚醛清漆樹脂。另外，從其可靠性的觀點來看，還優(yōu)選使用低吸水性的樹脂如苯酚-芳垸基樹脂和聯(lián)苯-芳垸基樹脂。從環(huán)氧樹脂(成分A)與酚醛樹脂(成分B)的固化反應性的觀點來看，優(yōu)選這樣選擇環(huán)氧樹脂(成分A)和酚醛樹脂(成分B)的混合比，使得相對于環(huán)氧樹脂(成分A)中的1當量環(huán)氧基，酚醛樹脂(成分B)中的羥基作為整體可以為0.52.0當量，更優(yōu)選0.7~1.5當量。在本發(fā)明中使用的無機填料(成分C)沒有特別限制，并且可以使用任何己知的填料。無機填料(成分C)的實例包括石英玻璃、滑石、二氧化硅(例如熔融二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅)、氧化鋁、氮化鋁和氮化硅的粉末。這些無機填料可以單獨使用或以其組合的形式使用。從可以降低所制造的固化產(chǎn)物的線性熱膨脹系數(shù)以及還可以降低其內(nèi)應力，從而抑制與樹脂封裝在一起的基底和元件的翹曲的觀點來看，尤其優(yōu)選9二氧化硅粉末。在這類二氧化硅粉末中，從高致密化性和高流動性的觀點來看，更優(yōu)選熔融二氧化硅粉末。從更加有效地防止構(gòu)成成分的分離的觀點來看，(c)無機填料的平均粒度優(yōu)選為0.545um，更優(yōu)選535ym?；诎雽w元件封裝用樹脂組合物的總含量，無機填料(成分C)的含量優(yōu)選為50~90重量％，更優(yōu)選60-90重量％。具體地，當該成分小于50重量％時，固化產(chǎn)物的線性膨脹系數(shù)可能太大，并且可能增加對于待封裝的半導體元件的應力。結(jié)果，可能損害封裝的元件的功能或可能使封裝的元件隨著溫度變化而破裂。另一方面，當其含量大于90重量％時，環(huán)氧樹脂組合物的粘度可能增加并且其成形性趨于降低。在本發(fā)明的半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法中，如果需要，除了如上所述的環(huán)氧樹脂(成分A)、固化劑(成分B)和無機填料(成分C)之外，可向該組合物中加入任何其他添加劑如固化促進劑、阻燃劑、脫模劑、典型地如炭黑的顏料等。在本發(fā)明中使用的固化促進劑沒有特別限制，只要它能夠促進環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)之間的固化反應即可。因此，可以使用任何已知的固化促進劑。固化促進劑的實例包括含磷固化促進劑、胺類固化促進劑、二氮雜雙環(huán)烯類固化促進劑。阻燃劑的實例包括有機磷化合物以及氧化銻，和金屬氫氧化物如氫氧化鋁、氫氧化鎂。這些阻燃劑可以單獨使用或以其組合的形式使用。使用根據(jù)本發(fā)明制造方法獲得的半導體元件封裝用樹脂組合物封裝半導體元件的方法沒有特別限制。例如，可以根據(jù)任何已知的成形法如轉(zhuǎn)印成形法等實現(xiàn)樹脂封裝。該半導體元件封裝用樹脂組合物可以在其為粉狀時使用，或者可以在成形為片后使用。實施例本發(fā)明參考以下實施例和比較例進行描述。然而，本發(fā)明不應局限于這些實施例。制備以下成分。環(huán)氧樹脂a:聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量190，熔點105°C，比重1.2)環(huán)氧樹脂b:甲酚-酚醛清漆型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量195，軟化點75°C，比重1.2)固化劑苯酚-酚醛清漆樹脂(羥基當量110，軟化點IO(TC，比重1.2)無機填料a:熔融并粉碎的二氧化硅粉末，其具有8wm的平均粒度和2.2的比重無機填料b:熔融的球形二氧化硅粉末，其具有30wm的平均粒度和2.2的比重無機填料c:熔融并粉碎的二氧化硅粉末，其具有15!xm的平均粒度和2.2的比重固化促進劑三苯基膦脫模劑巴西棕櫚蠟硅烷偶聯(lián)劑Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸顏料炭黑阻燃劑三氧化二銻實施例1-4，比較例1-4表1顯示了在實施例l-4和比較例1-4中制造的半導體元件封裝用樹脂組合物I和II的組成。在表l所示的成分中，將環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)混合，并在不同條件下粉碎。在實施例l-4中，渦輪研磨機用作粉碎機；在比較例l-4中，使用蜂鳴器(hummer)研磨機。結(jié)果，制備出具有如表2和表3所示平均粒度的環(huán)氧樹脂(成分A)和固化劑(成分B)的樹脂共混物。將該樹脂共混物、和表1中所示的無機填料(成分C)以及其他添加劑以表l所示比例混合，使其作為整體總共100kg，并通過使用亨舍爾(Henschel)混合機(容量，200L)作為混合機分散2分鐘，從而制備混合物。順便說一下，樹脂共混物和無機填料(成分C)的平均粒度測定如下使用由HORIBALtd.制造的激光衍射/散射粒度分布分析儀LA-910，根據(jù)濕法測定每種成分的粒度分布，并基于該數(shù)據(jù)計算出平均粒度。隨后，將該混合物投入作為進料容器而裝配至熔融混煉設備的料斗(容量，400L)內(nèi)。該操作重復兩次，從而在料斗中產(chǎn)生總計200kg的混合物。將該混合物在料斗內(nèi)熔融混煉(溫度，8(TC)，同時以200kg/hr的流速將其從料斗連續(xù)地送入螺桿型熔融混煉機內(nèi)。收集從螺桿型熔融混煉機排出的混煉混合物，從排出開始以3分鐘的間隔收集6次，然后在20分鐘后再收集一次，進一步以3分鐘的間隔再收集7次。使用砑光輥將如此在不同時間間歇地收集的混煉混合物輥壓，然后在空氣中冷卻并固化。將如此空氣冷卻并固化的混煉混合物使用蜂鳴器型粉碎機分別粉碎，從而對于實施例1-4和比較例1-4各獲得14個樹脂組合物樣品。樹脂組合物的評價方法1將在各實施例1-4和比較例1-4中根據(jù)上述方法制造的14個樹脂組合物樣品中的每一個(30g)壓縮成形為直徑30mm的片，在8(TC下預熱，轉(zhuǎn)印成形以實現(xiàn)熱固化(加熱條件175'CX2分鐘)，然后在175r下后固化5分鐘，從而制備測定比重用的測試件，并測量其比重?；讷@得的數(shù)據(jù)，計算出對于各實施例l-4和比較例1-4的14個樣品中比重的變動幅度(fluctuationwidth)。順便說一下，比重變動幅度是指14個樣品中比重的最大值和最小值之間的差。比重測量根據(jù)JISK6911進行。樹脂組合物的評價方法2根據(jù)ASTMD3123-98(2004)，在175°C下分析根據(jù)上述方法制造的14個樹脂組合物樣品中每一個的螺旋流。基于獲得的數(shù)據(jù)，計算出對于各實施例l-4和比較例l-4的14個樣品中螺旋流長度的變動幅度。順便說一下，螺旋流長度的變動幅度是指14個樣品中螺旋流的最大值和最小值之間的差。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2實施例124樹脂組合物III樹脂共混物的平均粒度(pm)25191532成分(C)的平均粒度(pm)8212121樹脂共混物與成分(C)的重量比(樹脂共混物/成分(C))，根據(jù)基于平均粒度的相應球形重量16.60.40.21.9樹脂組合物的比重變動幅度0.0110.0100.0300.021螺旋流長度變動幅度(cm)9.88.875表3比較例1234樹脂組合物III樹脂共混物的平均粒度(pm)165165260350成分(C)的平均粒度(nm)8212121樹脂共混物與成分(c)的重量比(樹脂共混物城分(c))，根據(jù)基于平均粒度的相應球形重量478626510352525樹脂組合物的比重變動幅度0.0270.0320.0680.134螺旋流長度變動幅度(cm)16.521.83854結(jié)果，如表2和表3所示，樹脂共混物的平均粒度為5ixm50txm的本發(fā)明實施例的樣品比樹脂共混物的平均粒度大于50ym的比較例中的比較樣品更優(yōu)越，優(yōu)越之處在于防止了樹脂組合物的比重過大變動而且還防止了螺旋流長度的過大變動。具體地，當根據(jù)本發(fā)明半導體元件封裝用樹脂組合物的制造方法連續(xù)地熔融混煉樹脂混合物時，防止了樹脂組合物的物理性能在熔融混煉操作的初始階段和后期14階段的波動，可以穩(wěn)定地制造樹脂組合物。盡管參考特定的實施方式對本發(fā)明進行了詳細描述，但在不脫離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以作出各種改變和改進，這對于本領域技術人員是顯而易見的。本申請基于于2008年5月15日提交的日本專利申請(專利申請?zhí)?008-128035)，在此將其全文引入作為參考。所有在本文中引用的參考文獻均以其全文形式引入作為參考。權(quán)利要求1.一種制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法，其中所述樹脂組合物包含如下成分(A)至(C)(A)環(huán)氧樹脂；(B)固化劑；和(C)無機填料，所述方法包括制備含有成分(A)和成分(B)并進一步含有成分(C)的混合物，所述成分(A)和成分(B)具有5～50μm的平均粒度；將所述混合物儲存在用于將所述混合物送入熔融混煉機內(nèi)的容器中，將所述儲存的混合物從所述容器送入所述熔融混煉機內(nèi)，從而制備混煉的物料；和將所述混煉的物料冷卻并固化，然后粉碎。2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造樹脂組合物的方法，其中由如下式(l)表示的、假定具有成分(A)和成分(B)的平均粒度的球形粒子的重量，是由如下式(l)表示的、假定具有成分(C)的平均粒度的球形粒子的重量的0.4~20倍假定具有平均粒度d的球形粒子的重量-[nd"6X(比重)](1)其中d表示利用激光衍射/散射粒度分布分析儀測定的平均粒度，所述比重是根據(jù)JIS-K6911測定的值。3.根據(jù)權(quán)利要求1的制造樹脂組合物的方法，其中所述成分(A)和所述成分(B)具有1525um的平均粒度。全文摘要本發(fā)明涉及一種制造半導體元件封裝用樹脂組合物的方法，其中該樹脂組合物包含如下成分(A)至(C)(A)環(huán)氧樹脂；(B)固化劑；和(C)無機填料，該方法包括制備含有成分(A)和成分(B)并進一步含有成分(C)的混合物，所述成分(A)和成分(B)具有5～50μm的平均粒度；將該混合物儲存在用于將該混合物送入熔融混煉機內(nèi)的容器中；將儲存的混合物從所述容器送入熔融混煉機內(nèi)，從而制備混煉的物料；和將該混煉的物料冷卻并固化，然后粉碎。文檔編號C08L63/00GK101580629SQ20091013907公開日2009年11月18日申請日期2009年5月15日優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日發(fā)明者大野博文,山根實,木村祥一申請人:日東電工株式會社