[發明專利]環氧樹脂組合物及半導體器件

有效

• 申請號: 201210063230.3
• 申請日: 2005-11-25
• 公開（公告）號: CN102627832B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 小谷貴浩;關秀俊;前田將克;滋野數也;西谷佳典
• 申請（專利權）人: 住友電木株式會社
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L61/06;C08L47/00;C08K13/04;C08K7/18;C08K3/36;H01L23/29
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 吳小瑛,菅興成

本申請為以下申請的分案申請：申請日為2005年11月25日，申請號為200580041037.8，其發明名稱為環氧樹脂組合物及半導體器件。

技術領域

本發明涉及一種用于封裝半導體芯片的環氧樹脂組合物及半導體器件。具體而言，本發明適用于表面安裝型半導體器件(area mounting type semiconductor device)，其中半導體芯片在印刷線路板或金屬引線框的一面進行安裝，且基本上僅在其經過安裝的一面以樹脂封裝。

背景技術

近來趨向于縮減尺寸、減輕重量和提高性能的電子器件市場，使通向集成度更高的半導體。由于半導體器件的表面安裝技術的急速發展，使最近開發出一種表面安裝型半導體器件，并且其已取替了具有傳統結構的半導體器件。

半導體器件尺寸的縮減及其厚度的薄化的趨向使出現大幅度降低用于封裝半導體芯片的環氧樹脂組合物的粘度以及大幅度增加其強度的需求。此外，基于環境因素，用于封裝半導體芯片的環氧樹脂組合物需要具有更高的阻燃性而又不含例如含溴化合物和銻氧化物的阻燃劑。由于這些因素，近來的環氧樹脂組合物趨向于包含粘度更低的樹脂和大量的無機填料。

作為新的趨勢，熔點高于常規使用的焊料的無鉛焊料于安裝半導體器件的應用正不斷增多。當使用該焊料時，安裝溫度必須比傳統工藝所用的溫度高約20℃，與常規器件相比，有時會使經過安裝的半導體器件的可靠性明顯降低。鑒于這種形勢，越來越需要通過改進環氧樹脂組合物的性能而改進半導體器件的可靠性。為了滿足這個要求，人們對減小樹脂粘度和添加大量無機填料進行了研究。

表面安裝型半導體器件的典型例子包括尺寸更緊密的BGA(球柵陣列器)和CSP(芯片尺寸封裝)，以及諸如安裝面積比傳統QFP或SOP小的QFN和SON封裝。已開發諸如QFN和SON封裝以滿足高引出數和高速的需求。這些需求接近由常規的QFP、SOP等表示的表面安裝型半導體器件的極限。

BGA和CSP僅在硬線路板或彈性印刷線路板上安裝了半導體芯片的那一面通過環氧樹脂組合物進行封裝，硬線路板的代表性例子為由BT樹脂/銅箔(雙馬來酰亞胺三嗪樹脂/玻璃纖維襯底)構成的線路板，彈性印刷線路板的代表性例子為由聚酰亞胺樹脂膜/銅箔構成的線路板。而且，在襯底安裝了半導體芯片的那一面的對面上，二維并排地形成焊球，并通過焊接使其在線路板上進行安裝。

如上所述，BGA或CSP的結構是單面封裝結構，其中僅在襯底上安裝了半導體芯片的那一面以環氧樹脂組合物進行封裝(襯底上形成焊球的那一面不被封裝)。因此，該半導體器件易于在成形(molding)后迅即變曲(wraped)，這是由有機襯底或金屬襯底與固化后的環氧樹脂組合物之間的熱膨脹和熱收縮的不一致，或在成形固化(molding curing)期間環氧樹脂組合物的固化收縮所導致的。而且，半導體器件的翹曲使焊球的連接點不能水平定位。因此，在封裝這些半導體器件期間，通過線路板上的焊點，半導體器件會從線路板上翹起，而導致電連接的可靠性的衰減。

相反，已制造出與常規QFP或SOP的設計相同的QFN或SON。然而，近來已通過以下方法制造出封裝：在金屬襯底(例如，銅引線框的層壓板、與聚酰亞胺膜層疊的鎳-鈀+金鍍層的引線框)的一面上安裝半導體芯片的矩陣(matrix)，使用用于封裝的環氧樹脂組合物進行成批封裝，然后將襯底切成所需尺寸的小格，從而得到單獨的封裝(以下稱為MAP-QFN和MAP-SON)(例如參見專利文件1)。

正如BGA或CSP，MAP-QFN或者MAP-SON是單面封裝的結構，其中僅在襯底上安裝了半導體芯片的那一面以環氧樹脂組合物進行封裝。在此，MAP-QFN或MAP-SON的封裝面積比普通的封裝成形品(common package molding)大，并且僅其單面被封裝。因此，這樣的半導體器件易于在成形后迅即變曲，這是由于金屬襯底與固化后的環氧樹脂組合物之間的熱膨脹和熱收縮的不一致，或在成形固化期間環氧樹脂組合物的固化收縮所導致的。

半導體器件的翹曲使半導體器件從其安裝的線路板上翹起，導致電連接的可靠性的衰減。

為了減少基本上僅在有機襯底或金屬襯底的一面通過環氧樹脂組合物進行封裝的表面安裝型半導體器件的翹曲，重要的是使襯底的熱膨脹系數與固化的環氧樹脂組合物的熱膨脹系數相近，并減少在成形固化期間環氧樹脂組合物的固化收縮。