專利名稱：樹脂密封的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板不發(fā)生翹曲、耐回流焊性優(yōu)異、樹脂密封的半導(dǎo)體裝置和適合該樹脂密封的環(huán)氧樹脂組合物。
背景技術(shù)：
在有機(jī)基板上通過球柵陣列(ボ-ルグリツドアレイ)搭載IC，并用樹脂密封的封裝(BGA型封裝)被廣泛使用。作為該有機(jī)基板，廣泛使用采用玻璃纖維的非織造布或?qū)h(huán)氧樹脂等含浸于織造布中固化得到的基板的單層或多層基板。通過樹脂密封，由于在半導(dǎo)體元件搭載側(cè)和相反側(cè)施加不同的樹脂量，因此，容易引起基板的翹曲。以往，由于樹脂層的熱收縮，將半導(dǎo)體元件搭載側(cè)為上側(cè)時(shí)，大多翹曲為凹型(凹型)。因此，通過在樹脂中大量配合無機(jī)填充劑，抑制由于固化導(dǎo)致的熱收縮，可以謀求防止翹曲(專利文獻(xiàn)1)。
近年來，由于有機(jī)基板的薄型化等要求，因此存在降低半導(dǎo)體密封樹脂量的發(fā)展方向。在這樣的半導(dǎo)體裝置中，與上述不同，大多成為凸型的翹曲。特別是，由于板上芯片球柵陣列封裝(チツプオンボ-ドボ-ルグリツド アレイパツケ-ジ)在基板的背面?zhèn)?、未搭載半導(dǎo)體元件一側(cè)具有充滿了樹脂的槽，因此容易翹曲。為了防止這樣的凸型的翹曲，考慮減少無機(jī)填充劑的量。但是，該填充劑量少時(shí)，樹脂固化物的吸濕量增加，故不優(yōu)選。另外，還考慮使用熱膨脹率比較大的填充劑。作為這樣的填充劑，已知40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)為2.0×10-5/℃的球狀方英石。另外，還提出了主要使用方英石的組合物(專利文獻(xiàn)1和2)。但是，方英石在268℃由α方英石相轉(zhuǎn)變?yōu)棣路接⑹瑹崤蛎浡拾l(fā)生變化。因此，在最高溫度為265℃左右的回流焊工序中，在基板和密封樹脂固化物的界面發(fā)生剝離，或者，發(fā)生基板的翹曲變大等問題。
特開平5-267371號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開平11-302506號(hào)公報(bào) 特開2001-172472發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的目的在于提供基板不發(fā)生翹曲，在回流焊工序中不會(huì)引起剝離，且被樹脂密封的半導(dǎo)體裝置和適合制備該裝置的樹脂組合物。
解決問題的方法即，本發(fā)明的內(nèi)容如下。
一種半導(dǎo)體裝置，其包括有機(jī)基板、設(shè)置在該基板上的至少一個(gè)半導(dǎo)體元件、密封該有機(jī)基板和該半導(dǎo)體元件的固化的樹脂組合物，其中，從該半導(dǎo)體裝置的配備半導(dǎo)體元件的基板面的任一頂點(diǎn)，使用激光三維測(cè)定機(jī)測(cè)定的在該面內(nèi)的對(duì)角線方向上的高度的位移差的最大值為-600μm～+600μm，但不包括-600μm和+600μm兩點(diǎn)的數(shù)值，該半導(dǎo)體元件的總體積相對(duì)于該半導(dǎo)體裝置的總體積的比例為18～50％，該固化的樹脂組合物包含(C)無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/固化的樹脂組合物的質(zhì)量為80～90％。
另外，本發(fā)明涉及適合制備上述半導(dǎo)體裝置的下述的樹脂組合物。
一種組合物，其用于半導(dǎo)體密封，該組合物包含(A)環(huán)氧樹脂、(B)固化劑，相對(duì)于(A)環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基團(tuán)1摩爾，其含量為0.5～1.5摩爾、(C)無機(jī)填充劑、以及(D)固化促進(jìn)劑，其中，(C)無機(jī)填充劑包含(C1)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)為1.0×10-5/℃～3.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑、(C2)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)低于1.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/樹脂組合物固化物的質(zhì)量為80～90％，并且，(C1)的質(zhì)量/樹脂組合物固化物的質(zhì)量為5～45％。
發(fā)明效果上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置基板幾乎沒有翹曲，另外，在回流焊工序中，即使加熱到265℃左右，也不會(huì)發(fā)生剝離和裂紋。另外，本發(fā)明的組合物可以得到這樣的基板不發(fā)生翹曲的半導(dǎo)體裝置。


圖1是板上芯片球柵陣列封裝的一個(gè)例子的剖面圖。
圖2是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中制作的板上芯片球柵陣列封裝和該封裝中的半導(dǎo)體元件的體積的求算方法的平面圖和剖面圖。
圖3是示出實(shí)施例中使用的IR回流焊的熱曲線(プロフイ一ル)圖。
符號(hào)說明1 環(huán)氧樹脂組合物2 半導(dǎo)體芯片3 芯片接合層4 有機(jī)電路基板5 金屬線6 環(huán)氧樹脂組合物具體實(shí)施方式
通過圖1說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。圖1是板上芯片球柵陣列封裝的實(shí)施方式的剖面圖。如圖1所示，該半導(dǎo)體裝置具有通過芯片接合(ダイボンド)劑層3設(shè)置在有機(jī)電路基板4上的IC等半導(dǎo)體元件或芯片2。作為該芯片接合劑，可以是公知的物質(zhì)，可以舉出，環(huán)氧樹脂類、聚硅氧烷樹脂類、聚酰亞胺類材料等。作為該芯片接合劑層3的厚度，從耐回流焊性、溫度循環(huán)性、操作性、翹曲性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選30μm～80μm的范圍。有機(jī)電路基板4可以是廣泛使用的有機(jī)基板、例如，環(huán)氧樹脂類基板的FR-4基板、雙馬來酰亞胺三嗪類基板的BT基板。以保護(hù)銅箔電路或焊料耐熱為目的，可以在基板表面上形成焊錫抗蝕層。基板4的厚度通常為0.1～0.4mm。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體元件的體積相對(duì)于其總體積的比例為18～50％，優(yōu)選20～45％。如圖2所示，半導(dǎo)體裝置的總體積可以通過例如J×K×L(mm3)求出，該裝置中的半導(dǎo)體元件的體積可以通過F×G×H×半導(dǎo)體元件數(shù)目(mm3)求出。半導(dǎo)體元件的體積的比例不足上述下限值的半導(dǎo)體裝置容易具有凹狀的翹曲，超過上述上限值的半導(dǎo)體裝置容易翹曲成為凸?fàn)?。該半?dǎo)體裝置的總體積雖然存在若干的固化收縮，但還是可以近似于密封樹脂成型模具的內(nèi)部容積。另外，在實(shí)際的半導(dǎo)體裝置，特別是圖1所示的板上芯片球柵陣列型封裝的情況下，雖然樹脂也會(huì)通過基板的穴附著在背側(cè)，但主要給基板的翹曲帶來影響的是基板的表面?zhèn)?、即配備了半?dǎo)體元件的一側(cè)，因此認(rèn)為，如果考慮表面?zhèn)炔糠值捏w積的話，實(shí)際上是充分的。
有機(jī)基板4和半導(dǎo)體元件2通過固化樹脂組合物1、6進(jìn)行密封。該固化了的樹脂組合物(以下，稱為樹脂固化物)的樹脂成分，例如，可以是由酚醛樹脂等固化酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、或者雙酚A型環(huán)氧樹脂等得到的固化物。
樹脂固化物的特征在于，含有(C)無機(jī)填充劑，并且[(C)的質(zhì)量/樹脂固化物的質(zhì)量](以下，記作“C的質(zhì)量％”)為80～90％。(C)的質(zhì)量％可以通過使用熱天平，在空氣中將樹脂固化物升溫至例如600℃左右，將無機(jī)殘?jiān)煞侄縼砬蟪?。該質(zhì)量％低于上述下限值時(shí)，樹脂固化物的吸濕性高，由該固化物密封的半導(dǎo)體裝置有時(shí)耐回流焊性差。另一方面，超過上述上限值，有時(shí)半導(dǎo)體裝置的翹曲大。
優(yōu)選的是，(C)無機(jī)填充劑含有球狀填充劑中的至少一種。填充劑的形狀可以通過用顯微鏡觀察樹脂固化物而判定。更為優(yōu)選的是，(C)無機(jī)填充劑含有含二氧化硅的填充劑中的至少一種。所謂二氧化硅，可以通過對(duì)樹脂固化物進(jìn)行元素分析而鑒定。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，從配備半導(dǎo)體元件一側(cè)的基板的任一頂點(diǎn)，使用激光三維測(cè)定機(jī)測(cè)定對(duì)角線方向上的高度的位移時(shí)，對(duì)角線上的頂點(diǎn)間的位移差的最大值為-600μm～+600μm，但不包括-600μm和+600μm兩點(diǎn)的數(shù)值，優(yōu)選-500μm～+500μm。其中，“-”表示以半導(dǎo)體元件為上側(cè)時(shí)為凹的翹曲，“+”表示凸的翹曲。該翹曲量超過上述范圍時(shí)，容易在自動(dòng)傳送裝置中發(fā)生傳送故障，另外，在將半導(dǎo)體元件單片化的工序中的固定變得困難，然后，向基板附著焊料球的工序中容易發(fā)生連接不良。
本發(fā)明還涉及適合制作上述半導(dǎo)體裝置的密封樹脂固化物的樹脂組合物。該樹脂組合物含有(A)環(huán)氧樹脂、
(B)固化劑，相對(duì)于(A)環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基團(tuán)1摩爾，其含量為0.5～1.5摩爾、(C)無機(jī)填充劑、以及(D)固化促進(jìn)劑。
作為(A)環(huán)氧樹脂，如上所述，可以使用酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、三酚鏈烷型環(huán)氧樹脂、芳烷型環(huán)氧樹脂、含聯(lián)苯骨架的芳烷型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、雜環(huán)型環(huán)氧樹脂、含萘環(huán)的環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、茋型環(huán)氧樹脂以及它們的混合物。
優(yōu)選的是，(A)環(huán)氧樹脂的水解性氯含量為1000ppm以下，特別優(yōu)選500ppm以下，以及，鈉和鉀的含量分別為10ppm以下。上述水解性氯和鈉和鉀的含量分別超過上述量時(shí)，樹脂密封后的半導(dǎo)體裝置置于高溫高濕下時(shí)，游離出氯離子、堿金屬離子，對(duì)半導(dǎo)體裝置的性能帶來不良影響的危險(xiǎn)增高。
(B)固化劑是(A)環(huán)氧樹脂的固化劑。優(yōu)選使用酚醛樹脂，例如，可以舉出，酚醛清漆樹脂、含萘環(huán)的酚醛樹脂、芳烷型酚醛樹脂、三酚鏈烷型酚醛樹脂、含有聯(lián)苯骨架的芳烷型酚醛樹脂、聯(lián)苯型酚醛樹脂、脂環(huán)式酚醛樹脂、雜環(huán)型酚醛樹脂、含有萘環(huán)的酚醛樹脂、雙酚A型樹脂、雙酚F型樹脂等雙酚型酚醛樹脂以及它們的混合物。優(yōu)選的是，由于與(A)成分的環(huán)氧樹脂的情況相同的理由，該固化劑的鈉和鉀含量分別為10ppm以下。
在組合物中，(B)成分的含量范圍是，相對(duì)于(A)成分中所含的環(huán)氧基團(tuán)1摩爾，(B)成分的固化劑中所含的酚性羥基的摩爾比為0.5～1.5，優(yōu)選0.8～1.2。
(C)無機(jī)填充劑包含(C1)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)為1.0×10-5/℃～3.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑、(C2)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)低于1.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/樹脂組合物固化物的質(zhì)量為80～90％，并且，(C1)的質(zhì)量/樹脂組合物固化物的質(zhì)量為5～45％。C1不足上述下限值時(shí)，由組合物得到的固化物的熱膨脹系數(shù)變小，有時(shí)不能抑制半導(dǎo)體裝置的翹曲，超過上述上限值時(shí)，特別是C1為無定型時(shí)，組合物的流動(dòng)性差，有時(shí)引起金屬線斷線、生成孔隙等成型不良。另外，關(guān)于方英石，如上所述，雖然會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，但只要在上述范圍內(nèi)就沒有問題。C的質(zhì)量％不足上述下限值時(shí)，樹脂固化物的吸濕性高，用該固化物密封的半導(dǎo)體裝置有時(shí)耐回流焊性差，另一方面，超過上述上限值時(shí)，有時(shí)半導(dǎo)體裝置的翹曲大，這一點(diǎn)如上所述。
各填充劑的平均熱膨脹系數(shù)可以通過熱膨脹計(jì)來測(cè)定。(C1)和/或(C2)含有2種以上的填充劑時(shí)，上述平均熱膨脹系數(shù)取各填充劑的平均熱膨脹系數(shù)乘以其體積比例的值的合計(jì)。其中，該體積比例是理論體積比例，是各填充劑的質(zhì)量除以其比重而求得的理論體積比例。
以上述規(guī)定量含有上述具有規(guī)定的熱膨脹系數(shù)的各填充劑的組合物在規(guī)定的條件下固化時(shí)，可以將樹脂固化物體積中的各填充劑的體積％設(shè)定為規(guī)定的范圍，由此，可以得到基板的翹曲少的半導(dǎo)體裝置。即，[(無機(jī)填充劑(C1)的理論體積)+(無機(jī)填充劑(C2)的理論體積)]/(固化物理論體積)為70～80％，優(yōu)選72～77％，(無機(jī)填充劑(C1)的理論體積)/(固化物的理論體積)為6～40％，優(yōu)選7～30％。其中，無機(jī)填充劑(C1)的理論體積通過無機(jī)填充劑(C1)的質(zhì)量除以該填充劑在25℃下的比重c1(g/cm3)求出，無機(jī)填充劑(C2)的理論體積通過無機(jī)填充劑(C2)的質(zhì)量除以該填充劑在25℃下的比重c2(g/cm3)求出。固化物的理論體積是如下值將規(guī)定量、約10g左右的組合物在175℃×120秒、6.9MPa的條件下成型得到的固化物的質(zhì)量除以按照J(rèn)ISK 6911的計(jì)算求出的該組合物的比重e(g/cm3)而得到的值。
另外，由本發(fā)明的組合物得到的固化物在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下的熱膨脹系數(shù)為1.4～1.8×10-5/℃，優(yōu)選1.4～1.7×10-5/℃。另外，超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱膨脹系數(shù)為4.2～6.8×10-5/℃。通過具有這些熱膨脹系數(shù)，不易引起基板的翹曲。對(duì)于該熱膨脹系數(shù)的測(cè)定方法，將在后面敘述。
無機(jī)填充劑(C1)在40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)優(yōu)選1.4×10-5～2.5×10-5。作為無機(jī)填充劑(C1)的例子，可以舉出，硅酸鋰(1.2～1.3×10-5/℃)、方英石(2.0×10-5/℃)、石英(結(jié)晶二氧化硅，1.5×10-5/℃)、鱗石英(1.2×10-5/℃)、鈣鎂橄欖石(1.1×10-5/℃)以及它們的混合物。在不損害組合物的流動(dòng)性這一點(diǎn)上，優(yōu)選方英石，更加優(yōu)選球狀的方英石。
無機(jī)填充劑(C2)在40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)不足1.0×10-5/℃即可，但其形狀極為優(yōu)選填充性高的球形。作為無機(jī)填充劑(C2)可以舉出，熔融二氧化硅、滑石、氧化鋁、氧化鎂等，其中，從成型性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選球狀熔融二氧化硅(0.05×10-5/℃)。
覆蓋(キヤツプ)填充劑表面的活性基，以便提高對(duì)樹脂的分散性和濕潤(rùn)性，因此，優(yōu)選配合預(yù)先用硅烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑等偶合劑進(jìn)行表面處理的上述無機(jī)填充劑(C1)和(C2)。作為這樣的偶合劑，優(yōu)選使用γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷等環(huán)氧基硅烷、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、咪唑基和γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的反應(yīng)物、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷、γ-巰基硅烷、γ-表硫氧基(エピスルフイドキシ(episulfidexy))丙基三甲氧基硅烷等巰基硅烷等硅烷偶合劑。其中，對(duì)于表面處理中使用的偶合劑的配合量和表面處理方法，沒有特別的限制。
作為(D)固化促進(jìn)劑，可以使用例如，三苯基膦、三丁基膦、三(對(duì)甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、三苯基膦·三苯基硼烷、四苯基膦·四苯基硼酸酯、三苯基膦和對(duì)苯醌的加成物等磷類化合物、三乙基胺、芐基二甲基胺、α-甲基芐基二甲基胺、1，8-二氮雜雙環(huán)(5.4.0)十一碳烯-7等叔胺化合物、2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等咪唑化合物等。優(yōu)選使用三苯基膦、三丁基膦、三(對(duì)甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、三苯基膦·三苯基硼烷、四苯基膦·四苯基硼酸酯、三苯基膦和對(duì)苯醌的加成物等磷類化合物。
(D)固化促進(jìn)劑的配合量只要是固化促進(jìn)的有效量即可，典型的是相對(duì)于(A)、(B)成分的總量100質(zhì)量份為0.1～5質(zhì)量份，特別是0.5～2質(zhì)量份。
在不損害本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，視需要，本發(fā)明的組合物中還可以添加配合各種添加劑。例如，可以添加配合巴西棕櫚蠟、氧化聚乙烯、褐煤酸酯等蠟類、炭黑等著色劑、擔(dān)載有鉬酸鋅的滑石、擔(dān)載有鉬酸鋅的鋅、磷腈化合物、聚硅氧烷化合物等阻燃材料、水滑石類、稀土類氧化物等鹵素捕捉劑等添加劑。
本發(fā)明的組合物可以按照以下方法制備以規(guī)定的比例配合(A)環(huán)氧樹脂、(B)固化劑、(C)無機(jī)填充劑、(D)固化促進(jìn)劑、其他添加物，通過混合機(jī)等將它們充分混合后，采用熱輥、捏合機(jī)、擠壓機(jī)等進(jìn)行熔融混合處理，接著，使之冷卻固化。可以根據(jù)希望粉碎為適當(dāng)?shù)拇笮　?br> 該組合物適合作為獲得本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的樹脂固化物的組合物。作為用于密封半導(dǎo)體裝置的最為通常的方法，可以舉出，低壓傳遞模壓成型法。優(yōu)選的成型條件是，在溫度150～185℃下，進(jìn)行30～180秒，并希望在溫度150～185℃下進(jìn)行2～20小時(shí)后固化。
實(shí)施例以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于下述實(shí)施例。另外，在以下例子中，只要沒有特殊說明，份均為質(zhì)量份。
組合物實(shí)施例1～5、組合物比較例1～4按照表1所示的質(zhì)量份混合表1所示成分后，分別用加熱到60℃和90℃的2根輥熔融混合均勻后，冷卻，接著，進(jìn)行粉碎，得到半導(dǎo)體密封用環(huán)氧樹脂組合物。


表1所示的各成分1～11如下。
(A)環(huán)氧樹脂(1)鄰甲酚型環(huán)氧樹脂 EOCN-1020-55(日本化藥(株)制造)(2)含有聯(lián)苯基團(tuán)的酚芳烷基環(huán)氧樹脂NC-3000(日本化藥(株)制造)(B)固化劑(3)酚醛清漆型酚醛樹脂H-4(明和化成(株))(4)酚芳烷基型酚醛樹脂MEH-7800SS(明和化成(株)制造)(C)無機(jī)填充劑(5)球狀熔融二氧化硅MSR-25、(株)龍森制造、40～400℃的熱膨脹系數(shù)為0.05×10-5/℃，25℃時(shí)的比重為2.25g/cm3。
(6)球狀方英石MSR-2500(C)、(株)龍森制造、40～400℃的熱膨脹系數(shù)為2.0×10-5/℃，25℃時(shí)的比重為2.36g/cm3。
(7)結(jié)晶二氧化硅微晶3K(株)龍森制造、40～400℃的熱膨脹系數(shù)為1.5×10-5/℃，25℃時(shí)的比重為2.65g/cm3。
(D)固化促進(jìn)劑(8)三苯基膦TPP(北興化學(xué)(株)制造)脫模劑(9)巴西棕櫚蠟(日興フアインプロダクツ(株)制造)硅烷偶合劑(10)KBM-403、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化學(xué)工業(yè)(株)制造)著色劑(11)電化炭黑(電氣化學(xué)工業(yè)(株)制造)對(duì)各組合物測(cè)定以下各特性，結(jié)果示于表3。
螺旋流動(dòng)值使用以EMMI標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)的模具，在175℃、6.9N/mm2的條件下測(cè)定。
固化物的熱膨脹系數(shù)使用以EMMI標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)的模具，在注塑成型溫度175℃、6.9N/mm2，成型時(shí)間120秒的條件下得到5×5×15mm的試驗(yàn)片。在室溫下，使用游標(biāo)卡尺測(cè)定長(zhǎng)度Lmm，精確到0.01mm的單位，固定在熱膨脹計(jì)上，在升溫速度5℃/分，負(fù)重19.6mN下測(cè)定到300℃。制成尺寸變化和溫度的曲線圖，分別讀取在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下尺寸變化-溫度曲線的切線所得到的任意2點(diǎn)溫度(A1、A2)、在超過玻璃轉(zhuǎn)變溫度下切線所得到的任意2點(diǎn)(B1、B2)、250℃、280℃時(shí)的尺寸(μm)，通過下式計(jì)算膨脹系數(shù)。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的熱膨脹系數(shù)(A2時(shí)的尺寸-A1時(shí)的尺寸)/((A2-A1)×(L×103))超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱膨脹系數(shù)(B2時(shí)的尺寸-B1時(shí)的尺寸)/((B2-B1)×(L×103))250℃到280℃的熱膨脹系數(shù)×1000(280℃時(shí)的尺寸-250℃時(shí)的尺寸)/(30×(L))半導(dǎo)體裝置的制作在175℃、6.9N/mm2，成型時(shí)間120秒的條件下成型剖面圖為圖1所示，且具有如表2所示的各尺寸的半導(dǎo)體裝置。另外，在圖1中，半導(dǎo)體芯片B的數(shù)目為3個(gè)，但實(shí)際上為表2所示的搭載個(gè)數(shù)。將該半導(dǎo)體裝置冷卻到室溫之后，使用激光三維測(cè)定機(jī)測(cè)定在封裝的對(duì)角線方向的高度的位移，將位移差的最大值作為基板的翹曲量。在表3中，凸型的翹曲的值用正值表示，凹型的翹曲用負(fù)值表示。
半導(dǎo)體裝置中的芯片接合劑和基板如下。
芯片接合劑Able6202C，日本Ablestick公司制造，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的熱膨脹系數(shù)為7.0×10-5/℃，超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱膨脹系數(shù)為35.0×10-5/℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為40℃，固化后的厚度為50μm有機(jī)電路基板CCL-HL-832，三菱ガス化學(xué)制造，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的熱膨脹系數(shù)為1.5×10-5/℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的熱膨脹系數(shù)為1.1×10-5/℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為180℃[表2]

在表2中，F(xiàn)～L為圖2所示的各尺寸。
耐回流焊性將在翹曲量測(cè)定中使用的半導(dǎo)體裝置2切斷為各個(gè)芯片，在85℃/60％RH的恒溫恒濕器中放置168小時(shí)吸濕后，使用IR回流焊裝置，在半導(dǎo)體封裝的表面溫度呈現(xiàn)出圖3所示的變化的熱曲線IR回流焊中通過3次后，使用超聲波探測(cè)裝置統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生內(nèi)部裂紋或剝離的芯片數(shù)。


半導(dǎo)體裝置1和5中，半導(dǎo)體元件的總體積相對(duì)于半導(dǎo)體裝置的總體積的比例為18～50％的范圍之外，翹曲量大。另外，比較例1、2、4的組合物中不含無機(jī)填充劑C1，比較例3的組合物含有比本發(fā)明的范圍(45％)多的C1，由這些組合物得到的半導(dǎo)體裝置的翹曲量為600μm以上。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的耐回流焊性是優(yōu)異的。
從使用實(shí)施例組合物1得到的半導(dǎo)體裝置2上削取樹脂固化物，用重量已知的氧化鋁制造的坩堝精確稱量，用馬弗爐在大氣氛圍下，于600℃下，燃燒8小時(shí)，測(cè)定無機(jī)填充劑的量為81％，與加入量一致。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置沒有翹曲，且耐回流焊性優(yōu)異，可以廣泛地使用于電子機(jī)器。另外，本發(fā)明的組合物適合制造半導(dǎo)體裝置，特別適合薄型BGA型封裝。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其包括有機(jī)基板、設(shè)置在該基板上的至少一個(gè)半導(dǎo)體元件、密封該有機(jī)基板和該半導(dǎo)體元件的固化的樹脂組合物，其中，從配備了該半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體元件的基板面的任一頂點(diǎn)，使用激光三維測(cè)定機(jī)測(cè)定的、在對(duì)角線方向上的高度位移差的最大值為-600μm～+600μm，但不包括-600μm和+600μm兩點(diǎn)的數(shù)值，該半導(dǎo)體元件的總體積相對(duì)于該半導(dǎo)體裝置的總體積的比例為18～50％，該固化的樹脂組合物包含(C)無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/固化的樹脂組合物的質(zhì)量為80～90％。
2.按照權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體元件的總體積相對(duì)于該半導(dǎo)體裝置的總體積的比例為20～45％。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，位移差的最大值為-500μm～+500μm。
4.按照權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述無機(jī)填充劑(C)包含至少一種球形狀的填充劑。
5.按照權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述無機(jī)填充劑(C)包含至少一種含有二氧化硅的填充劑。
6.按照權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述有機(jī)基板為雙馬來酰亞胺三嗪樹脂基板。
7.按照權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體裝置為板上芯片球柵陣列封裝。
8.一種組合物，其用于半導(dǎo)體密封，該組合物包含(A)環(huán)氧樹脂、(B)固化劑，相對(duì)于(A)環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基團(tuán)1摩爾，其含量為0.5～1.5摩爾、(C)無機(jī)填充劑、以及(D)固化促進(jìn)劑，其中，(C)無機(jī)填充劑包含(C1)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)為1.0×10-5/℃～3.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑、(C2)至少一種40℃～400℃的平均熱膨脹系數(shù)低于1.0×10-5/℃的無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/樹脂固化物的質(zhì)量為80～90％，并且，(C1)的質(zhì)量/樹脂固化物的質(zhì)量為5～45％。
9.按照權(quán)利要求8所述的組合物，其中，上述無機(jī)填充劑(C1)為方英石。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的組合物，其中，上述無機(jī)填充劑(C1)為球狀。
11.按照權(quán)利要求8～10中任意一項(xiàng)所述的組合物，其中，上述無機(jī)填充劑(C2)為熔融二氧化硅。
12.按照權(quán)利要求8～11中任意一項(xiàng)所述的組合物，其中，上述無機(jī)填充劑(C2)為球狀。
13.按照權(quán)利要求8～12中任意一項(xiàng)所述的組合物，其中，(B)固化劑為酚醛樹脂。
14.按照權(quán)利要求1～7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，固化的樹脂組合物是由權(quán)利要求8～13中任意一項(xiàng)所述的組合物固化而得到的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供基板不發(fā)生翹曲，回流焊工序中不引起剝離，且被樹脂密封的半導(dǎo)體裝置和適合制備該裝置的樹脂組合物。包括有機(jī)基板、設(shè)置在該基板上的至少一個(gè)半導(dǎo)體元件、密封該有機(jī)基板和該半導(dǎo)體元件的固化樹脂組合物，其中，從配備該半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體元件的基板面的任一頂點(diǎn)，用激光三維測(cè)定機(jī)測(cè)定的在該面內(nèi)的對(duì)角線方向高度的位移差的最大值為－600μm～+600μm，但不包括－600μm和+600μm兩點(diǎn)的值，該半導(dǎo)體元件的總體積相對(duì)于該半導(dǎo)體裝置的總體積的比例為18～50％，該固化樹脂組合物包含(C)無機(jī)填充劑，(C)的質(zhì)量/固化樹脂組合物的質(zhì)量為80～90％。
文檔編號(hào)C08K3/36GK101083233SQ20071010871
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者長(zhǎng)田將一 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社