本發(fā)明涉及密封用樹(shù)脂組合物和半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù):
為了提高具備接合線的半導(dǎo)體裝置的可靠性,對(duì)密封用樹(shù)脂組合物進(jìn)行了各種研究。作為這樣的技術(shù),例如可列舉專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載有一種含有水解性氯量為10~20ppm的聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂的半導(dǎo)體密封用環(huán)氧樹(shù)脂組合物。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2013-67694號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
對(duì)于利用密封用樹(shù)脂組合物的固化物將半導(dǎo)體元件和與半導(dǎo)體元件連接并且以Cu為主成分的接合線密封而成的半導(dǎo)體裝置,要求提高其可靠性。
用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
根據(jù)本發(fā)明,提供一種密封用樹(shù)脂組合物,其用于將半導(dǎo)體元件和與上述半導(dǎo)體元件連接并且以Cu為主成分的接合線密封,其特征在于,含有環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑,且在以下的條件1下測(cè)定的pH(1)與在以下的條件2下測(cè)定的pH(2)之差(pH(1)-pH(2))為1.1以下。
(條件1:將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將剛粉碎后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(1)))
(條件2:將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將上述粉碎物在175℃保管500小時(shí)。接著,將保管后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(2)))
根據(jù)本發(fā)明,提供一種半導(dǎo)體裝置,其具備:半導(dǎo)體元件;接合線,其與上述半導(dǎo)體元件連接并且以Cu為主成分;和密封樹(shù)脂,其由上述密封用樹(shù)脂組合物的固化物構(gòu)成,并且將上述半導(dǎo)體元件與上述接合線密封。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,能夠提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
附圖說(shuō)明
上述目的和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn),通過(guò)以下所述的優(yōu)選的實(shí)施方式和附隨于其的以下的附圖將會(huì)變得更明了。
圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下,使用附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外,在所有附圖中,對(duì)相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號(hào),并適當(dāng)省略說(shuō)明。
圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置100的截面圖。
本實(shí)施方式所涉及的密封用樹(shù)脂組合物是用于將半導(dǎo)體元件和與上述半導(dǎo)體元件連接并且以Cu為主成分的接合線密封的密封用樹(shù)脂組合物,其含有環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑。另外,密封用樹(shù)脂組合物的在以下的條件1下測(cè)定的pH(1)與在以下的條件2下測(cè)定的pH(2)之差(pH(1)-pH(2))為1.1以下。
(條件1:將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將剛粉碎后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(1)))
(條件2:將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將上述粉碎物在175℃保管500小時(shí)。接著,將保管后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(2)))
作為表示半導(dǎo)體裝置的可靠性的指標(biāo)之一,可列舉高溫保管特性。高溫保管特性例如可基于以Cu為主成分的接合線與半導(dǎo)體元件的連接部在高溫環(huán)境下保管后的連接性來(lái)評(píng)價(jià)。然而,例如在1000小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間的高溫保管時(shí),有難以維持接合線與半導(dǎo)體元件的良好連接性的擔(dān)心。因此,要求進(jìn)一步提高高溫保管特性使得即使在特別長(zhǎng)時(shí)間的高溫保管時(shí)也可維持良好的連接性。
本發(fā)明人對(duì)能夠提高高溫保管特性的密封用樹(shù)脂組合物進(jìn)行了深入研究。結(jié)果有如下新發(fā)現(xiàn):通過(guò)控制在上述條件1下測(cè)定的pH(1)與在上述條件2下測(cè)定的pH(2)之差(pH(1)-pH(2)),能夠提高高溫保管特性。本實(shí)施方式根據(jù)這樣的見(jiàn)解而實(shí)現(xiàn)(pH(1)-pH(2))為1.1以下的密封用樹(shù)脂組合物。由此,能夠提高使用密封用樹(shù)脂組合物制造的半導(dǎo)體裝置的高溫保管特性。因此,能夠提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
以下,對(duì)本實(shí)施方式所涉及的密封用樹(shù)脂組合物、和具備由密封用樹(shù)脂組合物的固化物構(gòu)成的密封樹(shù)脂50的半導(dǎo)體裝置100進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先,對(duì)密封用樹(shù)脂組合物進(jìn)行說(shuō)明。
密封用樹(shù)脂組合物用于將半導(dǎo)體元件和與半導(dǎo)體元件連接并且以Cu為主成分的接合線密封。在本實(shí)施方式中,例示如下情形:利用由密封用樹(shù)脂組合物的固化物構(gòu)成的密封樹(shù)脂將半導(dǎo)體元件和接合線密封,由此形成半導(dǎo)體封裝。
半導(dǎo)體元件例如搭載在構(gòu)成引線框架的芯片焊盤(pán)(die pad)或有機(jī)基板等基材上、或者其他半導(dǎo)體元件上。此時(shí),半導(dǎo)體元件經(jīng)由接合線而與構(gòu)成引線框架的外引線、有機(jī)基板或其他半導(dǎo)體元件電連接。接合線例如與設(shè)置在半導(dǎo)體元件上的電極焊盤(pán)連接。半導(dǎo)體元件的電極焊盤(pán)例如由至少表面以Al為主成分的金屬材料構(gòu)成。
接合線由以Cu為主成分的金屬材料構(gòu)成。作為這樣的金屬材料,例如可列舉由Cu單質(zhì)構(gòu)成的金屬材料、或以Cu為主成分并含有其他金屬的合金材料。
在本實(shí)施方式中,從降低成本等觀點(diǎn)考慮,作為優(yōu)選方式的一個(gè)例子,可列舉使用由Cu的含量為99.9質(zhì)量%以上的金屬材料構(gòu)成的接合線。通常,在使用這樣的Cu線的情況下,有難以提高半導(dǎo)體裝置的高溫保管特性的擔(dān)心。然而,根據(jù)本實(shí)施方式,通過(guò)如后述那樣控制(pH(1)-pH(2)),即使在使用如上所述的Cu線的情況下,也能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的高溫保管特性。
密封用樹(shù)脂組合物的在以下的條件1下測(cè)定的pH(1)與在以下的條件2下測(cè)定的pH(2)之差(pH(1)-pH(2))為1.1以下。由此,如上所述,能夠提高半導(dǎo)體裝置的高溫保管特性。
(條件1)
將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將剛粉碎后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(1))。
(條件2)
將使上述密封用樹(shù)脂組合物在175℃、4小時(shí)的條件下熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。接著,將上述粉碎物在175℃保管500小時(shí)。接著,將保管后的上述粉碎物5g放入純水50ml中后,在125℃、20小時(shí)的條件下對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理,測(cè)定所得到的提取液的pH(pH(2))。
在上述條件1和上述條件2中,固化物的粉碎處理例如能夠通過(guò)使用TI-100(株式會(huì)社CMT制造)將固化物5.2g放入粉碎釜中粉碎2分鐘而進(jìn)行。另外,在上述條件1和上述條件2中,熱水提取處理例如能夠使用內(nèi)容器為聚四氟乙烯制、外容器為金屬制的耐壓容器進(jìn)行。另外,在上述條件2中,粉碎物的保管并無(wú)特別限定,例如能夠通過(guò)在溫度保持為175℃的無(wú)塵烘箱內(nèi)載置放入有上述密封用樹(shù)脂組合物的密閉容器而進(jìn)行。
從更有效地提高半導(dǎo)體裝置的高溫保管特性的觀點(diǎn)考慮,(pH(1)-pH(2))更優(yōu)選為0.8以下,尤其優(yōu)選為0.6以下。(pH(1)-pH(2))的下限值并無(wú)特別限定,例如可以為0.1。
在本實(shí)施方式中,密封用樹(shù)脂組合物的通過(guò)上述條件1測(cè)定的pH(1)優(yōu)選為5以上7以下,更優(yōu)選為5以上6.5以下。由此,能夠更有效地提高高溫保管特性和耐回流焊性等密封用樹(shù)脂組合物所要求的各特性的平衡。因此,也能夠有助于提高使用密封用樹(shù)脂組合物得到的半導(dǎo)體裝置的可靠性。
在本實(shí)施方式中,密封用樹(shù)脂組合物的pH(1)、pH(2)和(pH(1)-pH(2))例如能夠通過(guò)適當(dāng)調(diào)整密封用樹(shù)脂組合物中含有的各成分的種類(lèi)或含量、和密封用樹(shù)脂組合物的制備方法等而控制。作為該密封用樹(shù)脂組合物的制備方法的一個(gè)例子,可列舉后述的利用偶聯(lián)劑(D)對(duì)填充劑(C)進(jìn)行的表面處理。
密封用樹(shù)脂組合物含有環(huán)氧樹(shù)脂(A)和固化劑(B)。由此,能夠使用密封用樹(shù)脂組合物形成用于將接合線和半導(dǎo)體元件密封的密封樹(shù)脂。
((A)環(huán)氧樹(shù)脂)
作為環(huán)氧樹(shù)脂(A),能夠使用在1分子內(nèi)具有2個(gè)以上環(huán)氧基的所有單體、低聚物、聚合物,其分子量和分子結(jié)構(gòu)并無(wú)特別限定。
在本實(shí)施方式中,環(huán)氧樹(shù)脂(A)例如能夠含有選自以下樹(shù)脂中的一種或兩種以上:聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂;雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、四甲基雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂等雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂;茋型環(huán)氧樹(shù)脂;苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂等酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂;三苯酚甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂、烷基改性三苯酚甲烷型環(huán)氧樹(shù)脂等多官能環(huán)氧樹(shù)脂;具有亞苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂、具有亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂等芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂;二羥基萘型環(huán)氧樹(shù)脂、將二羥基萘的二聚物縮水甘油醚化而得到的環(huán)氧樹(shù)脂等萘型環(huán)氧樹(shù)脂;異氰尿酸三縮水甘油酯、單烯丙基二縮水甘油基異氰尿酸酯等含三嗪核的環(huán)氧樹(shù)脂;二環(huán)戊二烯改性酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂等橋接環(huán)狀烴化合物改性酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂。其中,更優(yōu)選含有萘型環(huán)氧樹(shù)脂、芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂和聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或兩種以上,尤其優(yōu)選含有芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂。另外,芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂和四甲基雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂等雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂、以及茋型環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選為具有結(jié)晶性的樹(shù)脂。
作為環(huán)氧樹(shù)脂(A),更優(yōu)選使用含有選自由下述式(1)表示的環(huán)氧樹(shù)脂、由下述式(2)表示的環(huán)氧樹(shù)脂、由下述式(3)表示的環(huán)氧樹(shù)脂和由下述式(4)表示的環(huán)氧樹(shù)脂中的至少一種的環(huán)氧樹(shù)脂。其中,尤其優(yōu)選使用含有由下述式(1)表示的環(huán)氧樹(shù)脂、由下述式(2)表示的環(huán)氧樹(shù)脂和由下述式(4)表示的環(huán)氧樹(shù)脂中的至少一種的環(huán)氧樹(shù)脂。
(式(1)中,Ar1表示亞苯基或亞萘基,在Ar1為亞萘基的情況下,縮水甘油醚基可以鍵合于α位和β位中的任一處。Ar2表示亞苯基、亞聯(lián)苯基和亞萘基中的任1個(gè)基團(tuán)。Ra和Rb分別獨(dú)立地表示碳原子數(shù)1~10的烴基。g為0~5的整數(shù),h為0~8的整數(shù)。n3表示聚合度,其平均值為1~3)
(式(2)中,存在多個(gè)的Rc分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n5表示聚合度,其平均值為0~4)
(式(3)中,存在多個(gè)的Rd和Re分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n6表示聚合度,其平均值為0~4)
(式(4)中,Rf分別獨(dú)立地表示氫或碳原子數(shù)1~4的烴基,Rg分別獨(dú)立地表示碳原子數(shù)1~4的烴基。a和b為0或1的整數(shù),c為0~5的整數(shù))
密封用樹(shù)脂組合物中的環(huán)氧樹(shù)脂(A)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為1質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為2質(zhì)量%以上,尤其優(yōu)選為5質(zhì)量%以上。通過(guò)使環(huán)氧樹(shù)脂(A)的含量為上述下限值以上,能夠提高密封用樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性。另外,也能夠更可靠地抑制因密封用樹(shù)脂組合物的粘度上升而引起的接合線斷裂。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的環(huán)氧樹(shù)脂(A)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為50質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為30質(zhì)量%以下,尤其優(yōu)選為20質(zhì)量%以下。通過(guò)使環(huán)氧樹(shù)脂(A)的含量為上述上限值以下,能夠提高半導(dǎo)體裝置的耐濕可靠性和耐回流焊性。
((B)固化劑)
作為密封用樹(shù)脂組合物中含有的固化劑(B),例如能夠大致分為加成聚合型固化劑、催化劑型固化劑和縮合型固化劑3類(lèi)。
作為固化劑(B)中使用的加成聚合型固化劑,例如可列舉:包括二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、間苯二甲胺(MXDA)等脂肪族聚胺、二氨基二苯基甲烷(DDM)、間苯二胺(MPDA)、二氨基二苯基砜(DDS)等芳香族聚胺、以及雙氰胺(DICY)、有機(jī)酸二酰肼等的聚胺化合物;包括六氫鄰苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MTHPA)等脂環(huán)族酸酐、偏苯三甲酸酐(TMA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等的酸酐;酚醛清漆型酚醛樹(shù)脂、聚乙烯苯酚等酚醛樹(shù)脂類(lèi)固化劑;多硫化物、硫酯、硫醚等聚硫醇化合物;異氰酸酯預(yù)聚物、封端異氰酸酯等異氰酸酯化合物;含羧酸的聚酯樹(shù)脂等有機(jī)酸類(lèi)等。
作為固化劑(B)中使用的催化劑型固化劑,例如可列舉:芐基二甲基胺(BDMA)、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-30)等叔胺化合物;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑(EMI24)等咪唑化合物;BF3配位化合物等路易斯酸等。
作為固化劑(B)中使用的縮合型固化劑,例如可列舉:甲階型酚醛樹(shù)脂;含羥甲基的尿素樹(shù)脂那樣的尿素樹(shù)脂;含羥甲基的三聚氰胺樹(shù)脂那樣的三聚氰胺樹(shù)脂等。
其中,從提高耐燃性、耐濕性、電特性、固化性和保存穩(wěn)定性等的平衡的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選酚醛樹(shù)脂類(lèi)固化劑。作為酚醛樹(shù)脂類(lèi)固化劑,能夠使用在一分子內(nèi)具有2個(gè)以上酚性羥基的所有單體、低聚物、聚合物,其分子量、分子結(jié)構(gòu)并無(wú)特別限定。
作為固化劑(B)使用的酚醛樹(shù)脂類(lèi)固化劑,例如可含有選自以下物質(zhì)中的一種或兩種以上:苯酚酚醛清漆樹(shù)脂、甲酚酚醛清漆樹(shù)脂、雙酚酚醛清漆樹(shù)脂等酚醛清漆型樹(shù)脂;聚乙烯苯酚;三苯酚甲烷型酚醛樹(shù)脂等多官能型酚醛樹(shù)脂;萜烯改性酚醛樹(shù)脂、二環(huán)戊二烯改性酚醛樹(shù)脂等改性酚醛樹(shù)脂;具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹(shù)脂、具有亞苯基和/或亞聯(lián)苯基骨架的萘酚芳烷基樹(shù)脂等芳烷基型樹(shù)脂;雙酚A、雙酚F等雙酚化合物等。其中,從提高耐回流焊性和高溫保管特性的平衡的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選含有芳烷基型樹(shù)脂和多官能型酚醛樹(shù)脂中的至少一者。
作為固化劑(B),尤其優(yōu)選含有選自由下述式(5)表示的化合物和由下述式(6)表示的化合物中的至少1種固化劑。
(式(5)中,Ar3表示亞苯基或亞萘基,在Ar3為亞萘基的情況下,羥基可以鍵合于α位和β位中的任一處。Ar4表示亞苯基、亞聯(lián)苯基和亞萘基中的任1個(gè)基團(tuán)。Rn和Rm分別獨(dú)立地表示碳原子數(shù)1~10的烴基。i為0~5的整數(shù),j為0~8的整數(shù)。n4表示聚合度,其平均值為1~3)
(式(6)中,存在多個(gè)的Rh分別獨(dú)立地表示氫原子或碳原子數(shù)1~4的烴基。n8表示聚合度,其平均值為0~4)
密封用樹(shù)脂組合物中的固化劑(B)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為2質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為3質(zhì)量%以上,尤其優(yōu)選為4質(zhì)量%以上。通過(guò)使固化劑(B)的含量為上述下限值以上,能夠?qū)崿F(xiàn)具有充分的流動(dòng)性的密封用樹(shù)脂組合物,提高成型性。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的固化劑(B)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為15質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為13質(zhì)量%以下,尤其優(yōu)選為11質(zhì)量%以下。通過(guò)使固化劑(B)的含量為上述上限值以下,能夠提高半導(dǎo)體裝置的耐濕可靠性和耐回流焊性。
((C)填充劑)
密封用樹(shù)脂組合物例如可還含有填充劑(C)。作為填充劑(C),可使用通常的半導(dǎo)體密封用環(huán)氧樹(shù)脂組合物中使用的填充劑,例如可列舉:熔融球形二氧化硅、熔融粉碎二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅、滑石、氧化鋁、鈦白、氮化硅等無(wú)機(jī)填充劑;有機(jī)硅氧烷粉末、聚乙烯粉末等有機(jī)填充劑。其中,尤其優(yōu)選使用熔融球形二氧化硅。這些填充劑可單獨(dú)使用1種,也可以將2種以上組合使用。
另外,作為填充劑(C)的形狀,并無(wú)特別限定,從抑制密封用樹(shù)脂組合物的熔融粘度的上升并且提高填充劑的含量的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選盡可能為正球形并且粒度分布較寬。
密封用樹(shù)脂組合物中的填充劑(C)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為35質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為50質(zhì)量%以上,尤其優(yōu)選為65質(zhì)量%以上。通過(guò)使填充劑(C)的含量為上述下限值以上,能夠提高低吸濕性和低熱膨脹性,能夠更有效地提高耐濕可靠性和耐回流焊性。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的填充劑(C)的含量?jī)?yōu)選為95質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為93質(zhì)量%以下,尤其優(yōu)選為90質(zhì)量%以下。通過(guò)使填充劑(C)的含量為上述上限值以下,能夠抑制與密封用樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性的降低相伴的成型性的降低、和因高粘度化引起的接合線偏移等。
((D)偶聯(lián)劑)
能夠使用偶聯(lián)劑(D)對(duì)填充劑(C)實(shí)施表面處理。作為偶聯(lián)劑(D),例如能夠使用環(huán)氧硅烷、巰基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酸硅烷等各種硅烷類(lèi)化合物、鈦類(lèi)化合物、鋁螯合物類(lèi)、鋁/鋯類(lèi)化合物等公知的偶聯(lián)劑。對(duì)它們進(jìn)行例示,可列舉:乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[雙(β-羥乙基)]氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨基乙基)氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基硅烷基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基硅烷基異丙基)乙二胺、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基芐基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-三乙氧基硅烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺的水解物等硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑;異丙基三異硬脂?;佀狨ァ惐?二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(N-氨基乙基-氨基乙基)鈦酸酯、四辛基雙(二-十三烷基亞磷酰氧基)鈦酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)雙(二-十三烷基)亞磷酰氧基鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酰氧基)羥乙酸鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸乙二酯、異丙基三辛?;佀狨?、異丙基二甲基丙烯?;愑仓;佀狨?、異丙基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯、異丙基異硬脂?;;佀狨?、異丙基三(二辛基亞磷酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(枯基苯基)鈦酸酯、四異丙基雙(二辛基亞磷酰氧基)鈦酸酯等鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑。這些偶聯(lián)劑可以單獨(dú)使用1種,也可以將2種以上組合使用。其中,更優(yōu)選環(huán)氧硅烷、巰基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷或乙烯基硅烷的硅烷類(lèi)化合物。另外,從提高耐回流焊性等半導(dǎo)體裝置的可靠性的觀點(diǎn)考慮,尤其優(yōu)選使用巰基硅烷。
利用偶聯(lián)劑(D)對(duì)填充劑(C)進(jìn)行的表面處理例如能夠如以下那樣進(jìn)行。首先,將填充劑(C)投入攪拌機(jī)后,開(kāi)始攪拌,在其中進(jìn)一步投入偶聯(lián)劑(D)后攪拌1~5分鐘,得到填充劑(C)和偶聯(lián)劑(D)的混合物。接著,將該混合物從攪拌機(jī)中取出放置。放置時(shí)間能夠適當(dāng)選擇,例如能夠?yàn)?分鐘~1小時(shí)。由此,可得到利用偶聯(lián)劑(D)實(shí)施了表面處理的填充劑(C)。另外,也可以對(duì)放置處理后的填充劑(C)進(jìn)一步實(shí)施熱處理。熱處理例如能夠在30~80℃、0.1~10小時(shí)的條件下進(jìn)行。另外,在本實(shí)施方式中,也可以通過(guò)在使用噴霧器對(duì)攪拌機(jī)內(nèi)的填充劑(C)噴霧偶聯(lián)劑(D)的同時(shí)攪拌填充劑(C),得到填充劑(C)和偶聯(lián)劑(D)的混合物。作為噴霧器,例如能夠使用具備二流體噴嘴等的能夠噴霧微細(xì)液滴的裝置。通過(guò)使用這樣的噴霧器,可更均勻地利用偶聯(lián)劑(D)處理填充劑(C)表面,優(yōu)選。
在本實(shí)施方式中,例如能夠通過(guò)調(diào)整上述表面處理的條件,來(lái)控制密封用樹(shù)脂組合物的pH(1)、pH(2)和(pH(1)-pH(2))。作為該表面處理的條件,例如可列舉有無(wú)使用噴霧器、放置時(shí)間、有無(wú)熱處理和熱處理?xiàng)l件等。
另外,偶聯(lián)劑(D),除了通過(guò)對(duì)填充劑(C)進(jìn)行上述表面處理而包含在密封用樹(shù)脂組合物中的情況以外,也可以通過(guò)直接投入攪拌機(jī)內(nèi)與其他成分混合而包含在密封用樹(shù)脂組合物內(nèi)。
密封用樹(shù)脂組合物中的偶聯(lián)劑(D)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為0.05質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為0.1質(zhì)量%以上,尤其優(yōu)選為0.15質(zhì)量%以上。通過(guò)使偶聯(lián)劑(D)的含量為上述下限值以上,能夠使密封用樹(shù)脂組合物中的填充劑(C)的分散性良好。因此,能夠更有效地提高耐濕可靠性和耐回流焊性等。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的偶聯(lián)劑(D)的含量例如優(yōu)選為2質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為1質(zhì)量%以下,尤其優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以下。通過(guò)使偶聯(lián)劑(D)的含量為上述上限值以下,能夠使密封用樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性良好,提高成型性。
((E)離子捕捉劑)
密封用樹(shù)脂組合物例如可還含有離子捕捉劑(E)。
作為離子捕捉劑(E),并無(wú)特別限定,例如可列舉水滑石類(lèi)和多價(jià)金屬酸性鹽等無(wú)機(jī)離子交換體。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用1種,也可以將2種以上組合使用。其中,從提高高溫保管特性的觀點(diǎn)考慮,尤其優(yōu)選使用水滑石類(lèi)。
密封用樹(shù)脂組合物中的離子捕捉劑(E)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為0.05質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為0.1質(zhì)量%以上,尤其優(yōu)選為0.15質(zhì)量%以上。通過(guò)使離子捕捉劑(E)的含量為上述下限值以上,能夠更有效地提高高溫保管特性。另外,能夠可靠地抑制接合線與半導(dǎo)體元件間的腐蝕,能夠良好地保持連接可靠性。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的離子捕捉劑(E)的含量例如優(yōu)選為1質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為0.8質(zhì)量%以下,尤其優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以下。通過(guò)使離子捕捉劑(E)的含量為上述上限值以下,能夠提高半導(dǎo)體裝置的耐濕可靠性和耐回流焊性。
((F)固化促進(jìn)劑)
密封用樹(shù)脂組合物例如可含有固化促進(jìn)劑(F)。固化促進(jìn)劑(F)只要為促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂(A)的環(huán)氧基與固化劑(B)(例如酚醛樹(shù)脂類(lèi)固化劑的酚性羥基)的交聯(lián)反應(yīng)的物質(zhì)即可,例如能夠使用通常的密封用環(huán)氧樹(shù)脂組合物中使用的固化促進(jìn)劑。
在本實(shí)施方式中,固化促進(jìn)劑(F)例如可含有選自以下物質(zhì)中的1種或2種以上:有機(jī)膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜堿化合物、膦化合物與醌化合物的加成物、鏻化合物與硅烷化合物的加成物等含磷原子化合物;1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一烯-7、芐基二甲基胺、2-甲基咪唑等所例示的脒或叔胺、上述脒或胺的季銨鹽等含氮原子化合物。其中,從提高固化性的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選含有含磷原子化合物。另外,從提高成型性與固化性的平衡性的觀點(diǎn)考慮,更優(yōu)選含有四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜堿化合物、膦化合物與醌化合物的加成物、鏻化合物與硅烷化合物的加成物等具有潛伏性的化合物。
作為密封用樹(shù)脂組合物中能夠使用的有機(jī)膦,例如可列舉:乙基膦、苯基膦等伯膦;二甲基膦、二苯基膦等仲膦;三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦等叔膦。
作為密封用樹(shù)脂組合物中能夠使用的四取代鏻化合物,例如可列舉由下述通式(7)表示的化合物等。
(在上述通式(7)中,P表示磷原子。R4、R5、R6和R7表示芳香族基或烷基。A表示在芳香環(huán)上具有至少1個(gè)選自羥基、羧基和硫醇基中的任一個(gè)官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸的陰離子。AH表示在芳香環(huán)上具有至少1個(gè)選自羥基、羧基和硫醇基中的任一個(gè)官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸。x、y為1~3的數(shù),z為0~3的數(shù),且x=y(tǒng))
由通式(7)表示的化合物例如如以下那樣得到,但是并不限定于此。首先,將四取代鏻鹵化物、芳香族有機(jī)酸和堿混入有機(jī)溶劑中并均勻地混合,使該溶液體系內(nèi)產(chǎn)生芳香族有機(jī)酸陰離子。接著,當(dāng)加入水時(shí),能夠使由通式(7)表示的化合物沉淀。在由通式(7)表示的化合物中,優(yōu)選與磷原子鍵合的R4、R5、R6和R7為苯基,且AH為在芳香環(huán)上具有羥基的化合物、即酚類(lèi),且A為該酚類(lèi)的陰離子。作為上述酚類(lèi),可例示:苯酚、甲酚、間苯二酚、鄰苯二酚等單環(huán)式酚類(lèi);萘酚、二羥基萘、蒽二酚等縮合多環(huán)式酚類(lèi);雙酚A、雙酚F、雙酚S等雙酚類(lèi);苯基苯酚、聯(lián)苯酚等多環(huán)式酚類(lèi)等。
作為密封用樹(shù)脂組合物中能夠使用的磷酸酯甜菜堿化合物,例如可列舉由下述通式(8)表示的化合物等。
(在上述通式(8)中,R8表示碳原子數(shù)1~3的烷基,R9表示羥基。f為0~5的數(shù),g為0~3的數(shù))
由通式(8)表示的化合物例如可如以下那樣得到。經(jīng)由如下步驟得到:首先,使作為叔膦的三芳香族取代膦與重氮鹽接觸,使三芳香族取代膦與重氮鹽所具有的重氮基置換。然而,并不限定于此。
作為密封用樹(shù)脂組合物中能夠使用的膦化合物與醌化合物的加成物,例如可列舉由下述通式(9)表示的化合物等。
(在上述通式(9)中,P表示磷原子。R10、R11和R12表示碳原子數(shù)1~12的烷基或碳原子數(shù)6~12的芳基,相互可以相同也可以不同。R13、R14和R15表示氫原子或碳原子數(shù)1~12的烴基,相互可以相同也可以不同,R14與R15可以鍵合而形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。)
作為膦化合物與醌化合物的加成物中使用的膦化合物,例如優(yōu)選三苯基膦、三(烷基苯基)膦、三(烷氧基苯基)膦、三萘基膦、三(芐基)膦等在芳香環(huán)上未經(jīng)取代或存在烷基、烷氧基等取代基的膦化合物,作為烷基、烷氧基等取代基,可列舉具有1~6的碳原子數(shù)的基團(tuán)。從得到容易性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選三苯基膦。
另外,作為膦化合物與醌化合物的加成物中使用的醌化合物,可列舉苯醌、蒽醌類(lèi),其中,從保存穩(wěn)定性方面考慮,優(yōu)選對(duì)苯醌。
作為膦化合物與醌化合物的加成物的制造方法,可通過(guò)使有機(jī)叔膦與苯醌類(lèi)兩者在能夠使它們?nèi)芙獾娜軇┲薪佑|并混合而得到加成物。作為溶劑,為丙酮或甲基乙基酮等酮類(lèi)且在加成物中的溶解性低的溶劑即可。然而,并不限定于此。
在由通式(9)表示的化合物中,與磷原子鍵合的R10、R11和R12為苯基、且R13、R14和R15為氫原子的化合物,即,使1,4-苯醌與三苯基膦加成而得的化合物在降低密封用樹(shù)脂組合物的固化物的高溫彈性模量方面優(yōu)選。
作為密封用樹(shù)脂組合物中能夠使用的鏻化合物與硅烷化合物的加成物,例如可列舉由下述通式(10)表示的化合物等。
(在上述通式(10)中,P表示磷原子,Si表示硅原子。R16、R17、R18和R19分別表示具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán),相互可以相同也可以不同。式中R20為與基團(tuán)Y2和Y3鍵合的有機(jī)基團(tuán)。式中R21為與基團(tuán)Y4和Y5鍵合的有機(jī)基團(tuán)。Y2和Y3表示供質(zhì)子性基團(tuán)放出質(zhì)子而形成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y2和Y3與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。Y4和Y5表示供質(zhì)子性基團(tuán)放出質(zhì)子而形成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y4和Y5與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。R20和R21相互可以相同也可以不同,Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同。Z1為具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán))
在通式(10)中,作為R16、R17、R18和R19,例如可列舉:苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、萘基、羥基萘基、芐基、甲基、乙基、正丁基、正辛基和環(huán)己基等,其中,更優(yōu)選苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、羥基苯基、羥基萘基等具有烷基、烷氧基、羥基等取代基的芳香族基團(tuán)或者未經(jīng)取代的芳香族基團(tuán)。
另外,在通式(10)中,R20為與Y2和Y3鍵合的有機(jī)基團(tuán)。同樣地,R21為與基團(tuán)Y4和Y5鍵合的有機(jī)基團(tuán)。Y2和Y3為供質(zhì)子性基團(tuán)放出質(zhì)子而形成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y2和Y3與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)。同樣地,Y4和Y5為供質(zhì)子性基團(tuán)放出質(zhì)子而形成的基團(tuán),同一分子內(nèi)的基團(tuán)Y4和Y5與硅原子鍵合而形成螯合結(jié)構(gòu)?;鶊F(tuán)R20和R21相互可以相同也可以不同,基團(tuán)Y2、Y3、Y4和Y5相互可以相同也可以不同。這樣的通式(10)中的由-Y2-R20-Y3-和-Y4-R21-Y5-表示的基團(tuán),由質(zhì)子供體放出2個(gè)質(zhì)子而形成的基團(tuán)構(gòu)成,作為質(zhì)子供體,優(yōu)選在分子內(nèi)具有至少2個(gè)羧基或羥基的有機(jī)酸,進(jìn)一步優(yōu)選在構(gòu)成芳香環(huán)的相鄰的碳上具有至少2個(gè)羧基或羥基的芳香族化合物,更優(yōu)選在構(gòu)成芳香環(huán)的相鄰的碳上具有至少2個(gè)羥基的芳香族化合物,例如可列舉:鄰苯二酚、鄰苯三酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,2'-聯(lián)苯酚、1,1'-聯(lián)-2-萘酚、水楊酸、1-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、氯冉酸、丹寧酸、2-羥基芐醇、1,2-環(huán)己二醇、1,2-丙二醇和甘油等,其中,更優(yōu)選鄰苯二酚、1,2-二羥基萘、2,3-二羥基萘。
另外,通式(10)中的Z1表示具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)或脂肪族基團(tuán),作為它們的具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基等脂肪族烴基;苯基、芐基、萘基和聯(lián)苯基等芳香族烴基;環(huán)氧丙氧基丙基、巰基丙基、氨基丙基等具有環(huán)氧丙氧基、巰基、氨基的烷基、和乙烯基等反應(yīng)性取代基等,其中,甲基、乙基、苯基、萘基和聯(lián)苯基從熱穩(wěn)定性方面考慮更優(yōu)選。
作為鏻化合物與硅烷化合物的加成物的制造方法,在添加有甲醇的燒瓶中加入苯基三甲氧基硅烷等硅烷化合物、2,3-二羥基萘等質(zhì)子供體并溶解,接著在室溫?cái)嚢柘碌渭蛹状尖c-甲醇溶液。進(jìn)一步在室溫?cái)嚢柘孪蚱渲械渭宇A(yù)先準(zhǔn)備的將四苯基溴化鏻等四取代鏻鹵化物溶解在甲醇中而得到的溶液,析出結(jié)晶。將析出的結(jié)晶進(jìn)行過(guò)濾、水洗、真空干燥,得到鏻化合物與硅烷化合物的加成物。然而,并不限定于此。
密封用樹(shù)脂組合物中的固化促進(jìn)劑(F)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為0.05質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為0.1質(zhì)量%以上。通過(guò)使固化促進(jìn)劑(F)的含量為上述下限值以上,能夠抑制密封用樹(shù)脂組合物的固化性降低。另一方面,密封用樹(shù)脂組合物中的固化促進(jìn)劑(F)的含量,例如相對(duì)于密封用樹(shù)脂組合物整體優(yōu)選為1質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為0.8質(zhì)量%以下。通過(guò)使固化促進(jìn)劑(F)的含量為上述上限值以下,能夠抑制密封用樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性降低。
在密封用樹(shù)脂組合物中,根據(jù)需要可以進(jìn)一步適當(dāng)配合如下的各種添加劑:炭黑、鐵丹等著色劑;硅橡膠等低應(yīng)力成分;巴西棕櫚蠟等天然蠟、合成蠟、硬脂酸鋅等高級(jí)脂肪酸及其金屬鹽類(lèi)或者石蠟等脫模劑;氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅、磷腈等阻燃劑;抗氧化劑等。
作為密封用樹(shù)脂組合物,例如能夠使用將上述各成分利用公知的手段混合,進(jìn)而利用輥、捏合機(jī)或擠出機(jī)等混煉機(jī)進(jìn)行熔融混煉,冷卻后粉碎而得到的物質(zhì)等根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整了分散度和流動(dòng)性等而得到的組合物。
接著,對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100進(jìn)行說(shuō)明。
半導(dǎo)體裝置100具備半導(dǎo)體元件20、接合線40和密封樹(shù)脂50。接合線40與半導(dǎo)體元件20連接并且以Cu為主成分。另外,密封樹(shù)脂50由上述密封用樹(shù)脂組合物的固化物構(gòu)成,將半導(dǎo)體元件20和接合線40密封。
半導(dǎo)體元件20搭載在基材30上?;?0例如為引線框架或有機(jī)基板。另外,基材30與接合線40連接。圖1中例示在作為引線框架的基材30中的芯片焊盤(pán)32上經(jīng)由芯片粘接材料(die attach material)10搭載半導(dǎo)體元件20的情形。作為引線框架的基材30,例如由以Cu或42合金為主成分的金屬材料構(gòu)成。另外,半導(dǎo)體元件20也可以配置在其他半導(dǎo)體元件上。
在半導(dǎo)體元件20的上表面,例如形成有多個(gè)電極焊盤(pán)22。設(shè)置在半導(dǎo)體元件20上的電極焊盤(pán)22的至少表面層例如由以Al為主成分的金屬材料構(gòu)成。由此,能夠提高以Cu為主成分的接合線40與電極焊盤(pán)22的連接可靠性。
在圖1中例示了接合線40將半導(dǎo)體元件20的電極焊盤(pán)22與基材30中的外引線34電連接的情形。
密封樹(shù)脂50由上述密封用樹(shù)脂組合物的固化物構(gòu)成。因此,可得到對(duì)基材30和接合線40的密合性良好、耐回流焊性和耐濕可靠性、高溫動(dòng)作特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置100。該效果在接合線40由以Cu為主成分的金屬材料構(gòu)成并且基材30由以Cu或42合金為主成分的金屬材料構(gòu)成的情況下,可尤其顯著地得到。另外,也能夠提高半導(dǎo)體裝置100的高溫保管特性。
半導(dǎo)體裝置100例如如以下那樣制造。
首先,在基材30上搭載半導(dǎo)體元件20。接著,利用以Cu為主成分的接合線40使基材30與半導(dǎo)體元件20相互連接。接著,利用上述密封用樹(shù)脂組合物將半導(dǎo)體元件20與接合線40密封。作為密封成型的方法并無(wú)特別限定,例如可列舉傳遞成型法或壓縮成型法。由此,可制造半導(dǎo)體裝置100。
另外,本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式,能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等包含在本發(fā)明中。
實(shí)施例
接著,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(密封用樹(shù)脂組合物)
在實(shí)施例1~14和比較例1~2中,分別如以下那樣制備密封用樹(shù)脂組合物。首先,利用表1所示的配合量的偶聯(lián)劑(D)對(duì)填充劑(C)實(shí)施表面處理。接著,根據(jù)表1所示的配合,使用攪拌機(jī)將各成分在15~28℃下混合。接著,對(duì)所得到的混合物在70~100℃下進(jìn)行輥混煉。接著,將混煉后的混合物冷卻并粉碎而得到環(huán)氧樹(shù)脂組合物。另外,表1中的各成分的詳細(xì)情況如下所述。另外,表1中的單位為質(zhì)量%。
(A)環(huán)氧樹(shù)脂
環(huán)氧樹(shù)脂1:含亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂(NC-3000P,日本化藥株式會(huì)社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)制造)
環(huán)氧樹(shù)脂2:聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂(YX4000K,三菱化學(xué)株式會(huì)社(Mitsubishi Chemical Corporation)制造)
環(huán)氧樹(shù)脂3:萘型環(huán)氧樹(shù)脂(HP-4770,DIC CORPORATION制造)
(B)固化劑
固化劑1:含亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹(shù)脂(MEH-7851SS,明和化成株式會(huì)社(Meiwa Plastic Industries,Ltd.)制造)
固化劑2:含亞苯基骨架的苯酚芳烷基樹(shù)脂(XLC-4L,三井化學(xué)株式會(huì)社(Mitsui Chemicals,Inc.)制造)
固化劑3:三苯酚甲烷型酚醛樹(shù)脂(MEH-7500,明和化成株式會(huì)社制造)
(C)填充劑
填充劑1:二氧化硅(平均粒徑26μm、比表面積2.4mm2/g)
填充劑2:二氧化硅(SO-25R,株式會(huì)社雅都瑪(Admatechs Co.,Ltd.)制造,平均粒徑0.5μm、比表面積6.0mm2/g)
(D)偶聯(lián)劑
γ-巰基丙基三甲氧基硅烷(信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)制造,KBM-803)
(E)離子捕捉劑
水滑石(DHT-4H,協(xié)和化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Kyowa Chemical Industry Co.,Ltd.)制造)
(F)固化促進(jìn)劑
固化促進(jìn)劑1:由下述式(11)表示的化合物
固化促進(jìn)劑2:由下述式(12)表示的化合物
(固化促進(jìn)劑1的合成方法)
在帶有冷卻管和攪拌裝置的可分離式燒瓶中添加苯醌6.49g(0.060mol)、三苯基膦17.3g(0.066mol)和丙酮40ml,攪拌下在室溫進(jìn)行反應(yīng)。將析出的結(jié)晶用丙酮清洗后,過(guò)濾、干燥,得到深綠色結(jié)晶的固化促進(jìn)劑1。
(固化促進(jìn)劑2的合成方法)
在帶有冷卻管和攪拌裝置的可分離式燒瓶中添加2,3-二羥基萘12.81g(0.080mol)、四苯基溴化鏻16.77g(0.040mol)和甲醇100ml并攪拌,使其均勻地溶解。向燒瓶?jī)?nèi)緩慢滴加預(yù)先將氫氧化鈉1.60g(0.04ml)溶解在10ml的甲醇中而得到的氫氧化鈉溶液,析出結(jié)晶。將析出的結(jié)晶過(guò)濾、水洗、真空干燥,得到固化促進(jìn)劑2。
(G)脫模劑
巴西棕櫚蠟
在實(shí)施例1~4、7~14和比較例1~2中,利用偶聯(lián)劑(D)對(duì)填充劑(C)進(jìn)行的表面處理如以下那樣進(jìn)行。首先,將填充劑1和填充劑2投入攪拌機(jī)后,開(kāi)始攪拌,在其中進(jìn)一步投入偶聯(lián)劑(D)并將它們攪拌3.0分鐘,得到填充劑1、填充劑2和偶聯(lián)劑(D)的混合物。接著,將該混合物從攪拌機(jī)中取出,放置表1所示的時(shí)間(放置時(shí)間)。由此,得到利用偶聯(lián)劑(D)進(jìn)行了表面處理的填充劑(C)。
在實(shí)施例5中,將上述混合物放置后,在55℃、3小時(shí)的條件下對(duì)上述混合物進(jìn)行熱處理,除此以外,與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行表面處理。
在實(shí)施例6中,如以下那樣得到填充劑1、填充劑2和偶聯(lián)劑(D)的混合物,除此以外,與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行表面處理。首先,將填充劑1和填充劑2投入攪拌機(jī),使它們混合。然后,在使用噴霧器對(duì)攪拌機(jī)內(nèi)的填充劑1和填充劑2噴霧偶聯(lián)劑(D)的同時(shí),將它們攪拌3.0分鐘,得到填充劑1、填充劑2和偶聯(lián)劑(D)的混合物。接著,將該混合物從攪拌機(jī)中取出,放置表1所示的時(shí)間(放置時(shí)間)。
(pH(1)的測(cè)定)
對(duì)各實(shí)施例和各比較例,以如下方式測(cè)定所得到的密封用樹(shù)脂組合物的pH(1)。首先,將在175℃、4小時(shí)的條件下使密封用樹(shù)脂組合物熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。粉碎處理通過(guò)利用TI-100(株式會(huì)社CMT制造)將固化物5.2g放入粉碎釜中粉碎2分鐘而進(jìn)行。接著,將剛粉碎后的上述粉碎物5g加入純水50ml中。接著,在125℃、20小時(shí)的條件下使用內(nèi)容器為聚四氟乙烯制、外容器為金屬制的耐壓容器對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理。用pH計(jì)測(cè)定由此得到的提取液的pH,將其作為pH(1)。
(pH(2)的測(cè)定)
對(duì)各實(shí)施例和各比較例,以如下方式測(cè)定所得到的密封用樹(shù)脂組合物的pH(2)。首先,將在175℃、4小時(shí)的條件下使密封用樹(shù)脂組合物熱固化而得到的固化物粉碎,得到粉碎物。粉碎處理通過(guò)利用TI-100(株式會(huì)社CMT制造)將固化物5.2g放入粉碎釜中粉碎2分鐘而進(jìn)行。接著,將所得到的上述粉碎物在175℃下保管500小時(shí)。接著,將保管后的上述粉碎物5g加入純水50ml中。接著,在125℃、20小時(shí)的條件下使用內(nèi)容器為聚四氟乙烯制、外容器為金屬制的耐壓容器對(duì)該純水進(jìn)行熱水提取處理。用pH計(jì)測(cè)定由此得到的提取液的pH,將其作為pH(2)。
(半導(dǎo)體裝置的制作)
在實(shí)施例1~14、比較例1~2中,分別如以下那樣制作半導(dǎo)體裝置。
首先,將具備鋁制電極焊盤(pán)的TEG(Test Element Group:測(cè)試元件組)晶片(3.5mm×3.5mm)搭載在表面鍍有Ag的引線框架(引線框架材質(zhì):42合金)的芯片焊盤(pán)部上。接著,使用由Cu99.9%的金屬材料構(gòu)成的接合線,以線間距120μm對(duì)TEG晶片的電極焊盤(pán)(以下稱(chēng)為電極焊盤(pán))與引線框架的外引線部進(jìn)行引線接合。對(duì)由此得到的結(jié)構(gòu)體,使用低壓傳遞成型機(jī)在模具溫度175℃、注入壓力10.0MPa、固化時(shí)間2分鐘的條件下使用密封用樹(shù)脂組合物進(jìn)行密封成型,制作半導(dǎo)體封裝(封裝尺寸:7.2mm×11.5mm×1.95mm)。然后,將所得到的半導(dǎo)體封裝在175℃、4小時(shí)的條件下進(jìn)行后固化,得到半導(dǎo)體裝置。
(MSL(耐回流焊性評(píng)價(jià)))
在實(shí)施例1~14、比較例1~2各自中,將所得到的12個(gè)半導(dǎo)體裝置在85℃相對(duì)濕度60%的環(huán)境下放置168小時(shí)后,進(jìn)行IR回流焊處理(260℃)。接著,利用超聲波探傷裝置觀察處理后的半導(dǎo)體裝置內(nèi)部,算出在密封樹(shù)脂與引線框架的界面產(chǎn)生了剝離的面積。對(duì)所有半導(dǎo)體裝置,將剝離面積不到5%的情況評(píng)價(jià)為◎,將剝離面積為5%以上10%以下的情況評(píng)價(jià)為○,將剝離面積超過(guò)10%的情況評(píng)價(jià)為×。
(HTSL(高溫保管特性評(píng)價(jià)))
在實(shí)施例1~14、比較例1~2各自中,將所得到的半導(dǎo)體裝置在150℃的環(huán)境下保管,每隔24小時(shí)測(cè)定半導(dǎo)體晶片的電極焊盤(pán)與接合線之間的電阻值,將該值相對(duì)于初始值增加了20%的半導(dǎo)體裝置評(píng)價(jià)為不良。將即使保管2000小時(shí)也不產(chǎn)生不良的評(píng)價(jià)為◎,將在1000~2000小時(shí)之間產(chǎn)生不良的評(píng)價(jià)為○,將在1000小時(shí)以內(nèi)產(chǎn)生不良的評(píng)價(jià)為×。
如表1所示,在實(shí)施例1~14中,耐回流焊性和高溫保管特性得到了良好的結(jié)果。實(shí)施例1~6、8、10、12~14與實(shí)施例7、9、11相比,顯示出了更優(yōu)異的高溫保管特性。另外,實(shí)施例2~14與實(shí)施例1相比,顯示出了更優(yōu)異的耐回流焊性。
本申請(qǐng)主張以2014年5月28日提出申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2014-109860號(hào)為基礎(chǔ)的優(yōu)先權(quán),在此插入其全部公開(kāi)內(nèi)容。