专利名称：密封树脂、树脂密封型半导体及其封装组件系统的制作方法
技术领域：
本发明的
背景技术：
相关现有技术的说明在半导体器件组件中使用的密封树脂包括作为基本组分的环氧树脂和二氧化硅填料。所述密封树脂已经在各种不同的专利公报中进行了描述。
例如，在日本专利第JP-A-56(1981)-10947号和JP-A-57(1982)-212225号中描述了晶体二氧化硅粉末和熔融二氧化硅粉末的混合物，而日本专利第JP-A-62(1987)-261161号中描述了以碎粒二氧化硅和球状二氧化硅的混合物作为填料的应用。尽管第JP-A-2(1990)-226615号对碎粒二氧化硅和细粒熔融球状填料的混合物的特定的表面区域以及形状进行了描述，但并没有注意到对用于填充带复合结构物体中空隙的填料晶粒分布，诸如晶粒大小或形状的分布。特别是，没有揭示相应于不同的间隙或空隙具有不同的填料分布的方案。
以封装组件系统为代表的要用成型树脂密封的物体具有向复合结构发展的趋势。目前，在树脂填充期间，各间隙的间隔之间的差异导致无填充或空洞问题的产生。然而，到目前为止，人们并不知道填料的晶粒分布会对不同间隙的填充产生极好的影响。
本发明的概述如前所述，本发明的一个目的是提供一种在用成型树脂密封的不同的空隙或间隙上具有优良填料分布的密封树脂。
本发明提供了这样一种密封树脂，它包含树脂组分及混合在树脂组分中的填料，所述填料具有多个粒径峰值的粒径分布。
依照本发明，所述复合内部结构可以用包含填料颗粒的密封树脂填充，所述填料颗粒具有多个填料分布的峰值，或多个不同的填料分布。当所述内部结构同时包含很难用树脂填充的狭窄间隙和很容易用树脂填充的较宽间隙时，用包含具有较小粒径填料的密封树脂填充狭窄间隙，而用包含具有较大粒径填料的密封树脂填充较宽的间隙，从而实现用所述密封树脂光滑地填充所述内部结构。
本发明上述、以及其他的目的、特征及优点将从以下的描述中变得更加明了。
本发明的优选实施方案现在对本发明作更详尽的说明。
在树脂中使用的填料包括多个不同粒径分布或多个粒径的峰值，该不同的粒径分布可以优选地通过采用碎粒填料和球状填料而产生。优选的填料材料是二氧化硅。
增加球状填料的用量可以提高流动性，而增加碎粒填料的用量可以防止装配期间的回流(reflow)导致的组件开裂。本发明中，对适当的晶粒分布的选择取决于要用树脂填充的空隙的内部间距，从而改进了填充率。选择较小的球状填料能够有效地填充实质上具有较低填充率的狭窄间隙，而选择较大的碎粒填料能够有效地填充较宽的间隙。
可以通过将每一种填料的最大颗粒作成相对每一种间隙宽度的70～85％之间，从而可以防止由于遮蔽而造成的无填充。
所述的“碎粒填料”通常是通过粉碎原料而制备的，而“球状填料”通常是通过将所述细小的粉状颗粒在焰熔炉(flame fusion furnace)中熔融形成球形而制备的。与它们的外形有关，碎粒填料是具有作为粉碎的颗粒通常所具有的尖角形状的颗粒，而球状填料是真正的球状颗粒或不带有锐角的圆形颗粒。各填料的形状可以借助电子显微镜或金相显微镜得以确认。
在必须模压薄膜、具有狭窄间隙的区域，常规的填料颗粒之中、在从最小到最大的填料颗粒尺寸中有比所述狭窄间隙大的颗粒存在，这些大粒径的颗粒阻塞了狭窄的间隙，从而妨碍了填充。然而，在本发明中，填料的粒度受到调节，以便使用较小尺寸的颗粒，防止填料颗粒在经过树脂回流时阻塞狭窄间隙。换句话说，与流入其他区域相比，当树脂进入所述间隙时，填料受到较小的阻力。阻力的大小可以利用伯努利方程很容易地推算出。相对于总分布量而言，受边界层影响的填料填充率相对小。在分布中的大尺寸填料沿晶粒流动线(flowline)流动。
填料分布的变化通常导致黏度的变化，黏度的改变可以通过控制整个特定表面区域和其他组分诸如固化剂而得以抑制。
当使用具有两个独立的填料分布或两个分布峰值的密封树脂密封具有以狭窄间隙和较宽区域为主的结构、以及还有例如可能是妨碍流动的主要因素的内部焊线之类的结构时，所述焊线可能由于填料的不均匀分布和较大(粒度)填料的影响所导致的黏度增加而损坏变形。
在这样的内部结构中，增加第三种填料分布，以提供三种填料的分布，所述的第三种填料分布可以使所述填料在焊线之间轻易地流动(所述填料具有的最大粒径分布峰值为相对各毗邻的焊线之间的距离的70～85％范围内)，从而控制沿焊线的流动。然而，在这种情况下，填料的颗粒尺寸必须等于或大于狭窄间隙宽度的200％。具有三个分布峰值的填料分布的示例示于
图1中的曲线图中。
现在结合附图对本发明的各实施方案作更详细的说明。
如图2所示，实施方案1的密封树脂11包括熔融树脂12和分布在其中的多种填料颗粒13，该密封树脂在例如半导体组件的空隙中沿箭头X所示的方向流动。
密封树脂11在前进一定的距离后，与焊线14碰撞，随后，较小的填料颗粒13b填充被焊线14分割出的狭窄的空隙，而较大的填料13a填充较宽的空隙。即使当较大的颗粒13a存在于狭窄的空隙中时，颗粒13a还是朝着较宽的区域沿着箭头Y标记的方向移动。以这种方式，较大空隙和狭窄空隙的填充都可以通过使用具有多个独立填料分布的密封树脂实现充分的实现。
如图3A和3B中所示，实施方案2的密封树脂21通过入口22导入需要填充的、被半导体组件中的半导体器件24和各组件壁25所包围的空隙23中。焊线27普遍存在于空隙23中。较小的填料颗粒28b填充诸如在各焊线27之间、以及各焊线27与半导体器件24之间的较小空隙，而较大的填料颗粒28a填充诸如在各组件壁25和焊线27之间的较大空隙。
在如图3B所示的实施方案2中，当焊线间距为150μm时，对四面封装组件(quad flat package，QFP)中填料的截面面积相对于填料的总截面面积的比率、以及树脂组分的截面面积进行了测量。如图4的曲线图所示，在焊线周围的填料比率约为38％，而在组件中心的比率大约为43％。这一结果显示，较大的空隙具有比较小空隙大的填料用量。实施方案将对本发明的密封树脂的各实施方案进行描述。但是这些实施方案并不是用于限制本发明。
最大的晶粒分布峰值可以改变大约±10％，取决于各种条件，诸如要填充的空隙的内部距离。
在Rosin-Rammler图中，以虚线代表的倾斜角度的n值是填料颗粒的频度指数(index of frequency)或填料颗粒的积分密度。实施方案2实施方案2的密封树脂包括熔融树脂和分布在其中的多种填料颗粒。
第一球状填料颗粒具有大约0.75μm(含0.75)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.8至1.4(包括端值)之间；第二球状填料颗粒具有大约2.0μm(含2.0)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.8至1.4(包括端值)之间；第三球状或碎粒填料颗粒具有大约20μm(含20)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.6至1.4(包括端值)之间。
实施方案2的密封树脂具有三个独立的填料分布，因此，可以更精确地控制填充。具有最大颗粒峰值的填料与碎粒填料相对应，以便能够对密封树脂的快速流动进行流动控制。
在图5的曲线图中示出了图1所示的填料的Rosin-Rammler图，其中，倾角的n值大约为0.9。
由于对上述各实施方案的描述仅是为了示例性的，本发明并不限于上述的各实施方案，且在不脱离本发明保护范围的情况下，本领域的技术人员可以很容易地作出各种修改或替换。
权利要求
1.一种密封树脂，包括树脂组分和混合在该树脂组分中的填料，所述填料具有这样的晶粒粒晶分布该分布具有多个粒径的峰值。
2.根据权利要求1的密封树脂，其特征在于所述填料包括碎粒填料和球状填料，每种填料都具有其粒径的峰值。
3.根据权利要求2的密封树脂，其特征在于所述球状填料具有大约1.8μm(含1.8)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.8至1.4(包括端值)之间；所述碎粒填料具有大约10μm(含10)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.6至1.4(包括端值)之间。
4.根据权利要求2的密封树脂，其特征在于所述第一球状填料具有大约0.75μm(含0.75)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.8至1.4(包括端值)之间；第二球状填料具有大约2.0μm(含2.0)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.8至1.4(包括端值)之间；以及，第三球状或碎粒填料，具有大约20μm(含20)的最大晶粒分布峰值，并且在Rosin-Rammler图中的倾斜角度的n值在0.6至1.4(包括端值)之间。
5.根据权利要求1的密封树脂，其特征在于在Rosin-Rammler图中晶粒分布的倾斜角度的n值在0.6至1.4(包括端值)之间。
6.根据权利要求1的密封树脂，其特征在于最大晶粒分布峰值的数值范围在相当于某个间隙的70％至85％之间，该间隙具有所要密封的最小横截面。
7.根据权利要求1的密封树脂，其特征在于最大晶粒分布峰值的数值范围在相当于多个间隙的70％至85％之间，该多个间隙具有所要密封的最小横截面。
8.根据权利要求2的密封树脂，其特征在于在所述树脂成分中的填料颗粒的填充率在70％至90％(含端值)重量比之间。
9.一种树脂密封型半导体，包括用如权利要求1所述的密封树脂填充的树脂密封型半导体封装组件。
10.一种封装组件系统，包括用如权利要求1所述的密封树脂填充的半导体器件及其功能部件。
全文摘要
一种密封树脂，包括树脂组分和混合在树脂组分中的填料，所述填料具有带多个粒径峰值的粒径分布。复合型的内部结构可以用包含带多个填料分布峰值的填料颗粒的密封树脂填充。
文档编号H01L23/29GK1401727SQ0212785
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月2日 优先权日2001年8月2日
发明者高堂积 申请人:日本电气株式会社