专利名称：：半导体密封用环氧树脂组合物和半导体器件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及半导体密封用环氧树脂组合物和半导体器件。
背景技术：
：目前的小型化、轻量化和性能表现更优异的电子装置促进了半导体芯片(以下也称作"元件"或"芯片")集成度的提高。因此，在半导体器件(以下也称作"半导体封装件"或"封装件")领域中，对区域表面安装(areasurfacemount)半导体封装件的需求正不断增加，替代具有传统结构的封装件。由于传统使用的表面安装封装件(一般为四方扁平封装(以下称作"QFP")和小外型封装(以下称作"SOP"))不能满足目前对高引脚数和操作速度的要求，因此开发了区域表面安装半导体封装件。区域表面安装半导体封装件的一般实例包括球栅阵列(以下称作"BGA")和设计成具有更小尺寸的芯片尺寸封装件(以下称作"CSP")。区域表面安装半导体封装件具有如下结构半导体芯片安装在硬电路基板一面(所述硬电路基板一般包括双马来酰亚胺三嗪树脂(以下称作"BT树脂")/铜箔电路基板)或安装在挠性电路基板一面(所述挠性电路基板一般包括聚酰亚胺树脂膜/铜箔电路基板)，且装有芯片的表面(即仅一面)用半导体密封用树脂组合物(以下称作"密封用材料"或"密封用树脂")成型并密封。在该基板的另一面，凸起电极如焊球排列成栅格图案，用于与表面安装封装件的母板连接。此外，除了目前的有机电路基板外，新开发的装有芯片的基板包括金属基板如引线框。一般而言，区域表面安装半导体封装件具有单面密封结构(one-sideencapsulationstructure)，其中基板仅装有芯片的一面用树脂组合物密封，而露出具有焊球的一面。当使用金属基板(如引线框)在其上安装芯片时，很少会在装有焊球的基板表面形成仅数十微米厚的密封用树脂层。然而，在具有芯片的表面上形成的密封用树脂层达数百微米至数毫米厚，此时所有区域表面安装半导体封装件实际上可视作具有一面封装结构。因此，由于有机基板或金属基板与固化树脂组合物之间的热膨胀和热收縮不匹配，或由于树脂组合物在成型和固化工序期间发生的固化收縮作用，区域表面安装半导体封装件倾向于在成型后立即出现翘曲。而且，区域表面安装半导体封装件一般在成型后进行后固化工艺，期间由于进行再加热，翘曲会变差。这样会妨碍封装件通过运送装置的传送。封装工序后，表面安装半导体封装件的制造工艺可包括按以下顺序进行的歩骤(a)提供焊球，(b)干燥和(c)安装母板。在步骤(a)中，封装件加热至焊接回流温度形成焊接电极(solderelectrodes)。在步骤(b)中，在例如100°C-150°C温度下处理封装件数小时。然后在步骤(c)中，进行类似步骤(a)的步骤。一般而言，由于固化的密封用材料和基板之间的线性膨胀系数的差异和密封用材料的固化收縮等，区域表面安装半导体封装件在密封工序后立即出现翘曲，经过密封的表面(以下称作"密封表面")向上翘曲变成凹形(室温下)。然后通过步骤(a)和(b)，封装件变形使凹入度(室温下)降低。这归因于固化密封用材料和基板之间的线性膨胀系数的差异或密封用材料的应力缓和。此外，在步骤(c)中，当封装件曝露于焊接回流温度(焊料熔点)时，封装件很大程度地弯曲并变凸。此弯曲易于导致封装件的中心部分突起，导致在表面安装工艺的焊接回流步骤期间边缘部分被焊料连接。这些现象经常导致焊球在母板上安装时连接不良，或即使连接上，也会在焊接点中存在大的残余应力，且在后续的温度循环测试中出现连接缺陷等。这些缺点在基板较簿或焊球直径较小的情况下更为明显。为了解决上述缺点，作出了各种不同的尝试以改善密封用树脂。可行的方法包括(l)控制固化材料的玻璃化转变温度(下面称作"Tg")，和(2)控制线性膨胀系数。具体而言，例如在专利文件1中，提出组合使用三苯酚甲烷型环氧树脂和三苯酚甲垸型酚醛树脂，这样能够提高固化树脂组合物的Tg，由此减少树脂组合物制造工艺中的固化收縮。在专利文件2中，提出使用具有低熔融粘度的树脂，这样能够增加无机填料的含量，由此，将固化树脂组合物在低于其Tg温度下的线性膨胀系数al调节到基板的线性膨胀系数。此外，还提出使用含有萘环结构的树脂的方法，以降低线性膨胀系数(见例如专利文件3-6)。尽管上述方法获得一定的改进，对于具有薄型基板或小直径焊球的封装件而言，不能满足于这些改进，还需要提高树脂的成型性(例如流动性等)。专利文件l:日本特开平H11-147940号公布专利文件2:日本特开平H11-1541号公布专利文件3:日本特开平H08-127636号公布专利文件4:日本特开2001-233936号公布专利文件5:日本特开平H04-217675号公布专利文件6:日本特开平H06-239970号公布
发明内容本发明的目的是提供一种半导体密封用环氧树脂组合物，其具有高流动性和低应力生成性(stressgenerationproperty)，以减少尤其是区域表面安装半导体器件制造过程中，从树脂密封到表面安装的各步骤中，室温下翘曲的变化，并减少表面安装过程中高温下的翘曲，以及提供使用该树脂组合物的半导体器件。根据本发明的一个实施方式，提供了一种包括环氧树脂(A)的半导体密封用环氧树脂组合物，其中所述环氧树脂(A)包括熔点为50。C至150°C的结晶性环氧树脂(al)，式(l)表示的环氧树脂(a2)，和至少一种环氧树脂(a3)，其选自式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂，其中环氧树脂(al)不同于环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3);其中，根据EMMI-l-66法测定，所述组合物的旋流为80cm或以上；固化组合物的玻璃化转变温度为150。C或以上；且在不高于组合物的玻璃化转变温度的温度下，固化组合物的线性膨月长系数为5ppm/。C至10ppm/。C:其中，在式(1)中，Rl可相同或不同，且表示具有l-4个碳原子的烃基团；R2可相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基团；n是0-6的整数；其中，在式(2)中，Rl可相同或不同，且表示具有l-4个碳原子的烃基团；R2可相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基团；m是0-5的整数；n是0-6的整数；其中，在式(3)中，Rl可相同或不同，且表示具有l-4个碳原子的烃基团；R2可相同或不同，且表示氢原子或具有l-4个碳原子的烃基团；m是0-5的整数。根据一个实施方式，结晶性环氧树脂(al)选自如下组成的组中的至少一种联苯型环氧树脂、双酚型环氧树脂、芪型环氧树脂、二羟基苯型环氧树脂和萘型环氧树脂。根据一个实施方式，基于环氧树脂(al)、环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3)的总量，环氧树脂(al)的量为60wt%-95wt%。根据一个实施方式，基于环氧树脂(al)、环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3)的总量，所述环氧树脂(al)的量为60wt%-95wt%，所述环氧树脂(a2)的量为2.5wt%-20wt%，所述环氧树脂(a3)的量为2.5wt°/。-20wt°/o。根据一个实施方式，环氧树脂组合物包括酚醛树脂固化剂(B)。根据一个实施方式，环氧树脂组合物包括无机填料(C)。根据一个实施方式，环氧树脂组合物包括固化促进剂(D)。根据一个实施方式，根据EMMI-l-66法测定，环氧树脂组合物的旋流(spiralflow)为120cm或以上。根据另一实施方式，提供了半导体器件，其包括用环氧树脂组合物密封的半导体芯片。根据另一实施方式，提供了区域表面安装半导体器件密封用环氧树脂组合物，其中所述区域表面安装半导体器件包括用半导体密封用组合物密封且基本上安装在基板一面的半导体芯片。根据另一实施方式，提供了区域表面安装半导体器件，其包括安装在基板一面的半导体芯片；其中在所述基板一面上的半导体芯片用表面安装半导体器件密封用环氧树脂组合物所密封。图1示出了半导体器件的截面图，所述半导体器件包含本发明的环氧树脂组合物；图2示出了具有单面封装结构的半导体器件的截面图，所述半导体器件包含本发明的环氧树脂组合物；和图3的三组分相图示出了实施例和比较例的环氧树脂(A)中组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的量。具体实施例方式提供了包括环氧树脂(A)的半导体密封用环氧树脂组合物，其中所述环氧树脂(A)包括熔点为50°C至150°C的结晶性环氧树脂(al);式(l)表示的环氧树脂(a2);和至少一种环氧树脂(a3)，其选自式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂；其中环氧树脂(al)不同于环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3);其中，根据EMMI-l-66法测定，所述组合物的旋流为80cm或以上；固化组合物的玻璃化转变温度为150。C或以上；且在不高于组合物玻璃化转变温度的温度下，固化组合物的线性膨胀系数为5ppm/。C至10卯m/。C。根据本发明，能够获得流动性高且应力生成性低的树脂组合物，从而减少制造过程中出现的翘曲变化。下面，将详细说明各组分。根据本发明，优选环氧树脂(A)包括熔点为50°C至150°C的结晶性环氧树脂(al);下式(l)表示的环氧树脂(a2);和至少一种环氧树脂(a3)，环氧树脂(a3)选自下式(2)表示的环氧树脂和下式(3)表示的环氧树脂；条件是组分(al)不同于组分(a2)和组分(a3)。对于组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的量没有特别限制，优选基于组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的总量，组分(al)的量为60wt%-95wt%，组分(a2)的量为2.5wt%-20wt%，组分(a3)的量为2.5wt%-20wt%。通过使用上述数量范围内的组分，所得树脂组合物可具有高流动性和低应力生成性，由此减少尤其是区域表面安装半导体器件制造过程中，从树脂封装到表面安装的各步骤中，室温下翘曲的变化，并减少表面安装过程中，高温下的翘曲。在日本特开平H6-239970号公布中公开了组分(al)和组分(a3)的组合使用，当增加组分(al)的比例以获得足够的流动性时会降低固化树脂组合物的Tg，这是由于在此情况中缺少组分(a2)，因此不能获得足够的低应力生成性，尤其是，不能充分减少翘曲的变化。另一方面，当增加组分(a3)的比例以获得低应力生成性，尤其是有利地减少翘曲的变化时，又会导致密封工序中流动性的降低，从而导致出现如未填充(shortmold)和金线偏移(goldwiresweep)的缺陷。同样地，尽管在日本特开平H4-217675号公布中公开了组分(a2)和组分(a3)的组合使用，但是缺少组分(al)会使流动性降低，这对于区域表面安装半导体封装件(其中大多数待密封的空隙非常狭窄)的制造尤其不利。而且，与使用可降低高温下弹性的联苯型环氧树脂、双酚型环氧树脂、芪型环氧树脂或二羟基苯型环氧树脂作为组分(al)，并与组分(a2)和组分(a3)组合的情况相比，仅包括组分(a2)和(a3)的组合物在高温下具有过高的弹性，导致表面安装过程中，高温下翘曲的增加。因此，当在装有半导体器件的电路基板上进行焊接时半导体器件会出现翘曲，从而阻碍在平面上生成大量的焊球，使焊球从装有半导体器件的电路基板翘起，从而降低电连接可靠性。本发明中使用的熔点为50°C-150°C的结晶性环氧树脂(al)提高了密封用树脂的流动性。基于组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的总量，优选组分(al)的量为60wt%-95wt%。即使应用在区域表面安装半导体封装件(其中大多数待密封的空隙非常狭窄)中，设置组分(al)的比例于上述范围内也能够确保足够的流动性。在没有组分(a2)和组分(a3)的情况下，本发明的环氧树脂(al)指代的是烙点为50°C至150。C的结晶性环氧树脂(al)。结晶性环氧树脂是指室温(25。C)下具有结晶性的环氧树脂，结晶性环氧树脂的一个突出特点就是即使在室温下为固态树脂，其一旦熔化能够如液态树脂般具有低粘度。对于结晶性环氧树脂的粘度没有特别限制，优选在ICI熔融粘度仪测定下，150°C下的熔融粘度范围为0.01泊-0.50泊。熔点为50。C至150°C的结晶性环氧树脂的实例包括联苯型环氧树脂、双酚型环氧树脂、芪型环氧树脂、二羟基苯型环氧树脂和萘型环氧树脂。其中，考虑到流动性，联苯型环氧树脂和双酚型环氧树脂是优选的。联苯型环氧树脂的实例包括以下化合物的縮水甘油醚4,4'-二羟基联苯、4,4，-二羟基-3,3，,5，5，-四甲基联苯、4,4，-二羟基-3,3，-二叔丁基-6,6，-二甲基联苯、2，2，-二羟基-3,3，-二叔丁基-6，6，-二甲基联苯、4,4，-二羟基-3，3，-二叔丁基-5，5'-二甲基联苯、4，4，-二羟基-3，3，,5,5，-四叔丁基联苯(包括它们在不同位置取代的异构体)。特别是，考虑到流动性，4,4'-双(2，3-环氧基丙氧基)-3,3',5,5'-四甲基联苯是优选的。双酚型环氧树脂的实例包括以下化合物的縮水甘油醚4，4，-亚甲基双(2-甲基苯酚)、4,4，-亚甲基双(2，6-二甲基苯酚)、4，4，-亚甲基双(2,3,6-三甲基苯酚)、4,4，-亚乙基双(2，6-二甲基苯酚)、4,4，-(1-甲基亚乙基)双(2-甲基苯酚)、4，4，-(1-甲基亚乙基)双(2,6-二甲基苯酚)、4,4，-(1-甲基亚乙基)双[2-(1-甲基乙基)苯酚]、4,4，-双(2，3-羟基丙基氧基)-2,2，-二甲基-5,5，-二叔丁基-二苯基硫醚、4,4，-二羟基二苯基砜和双[4-(羟基乙氧基)苯基]砜。特别是，考虑到流动性(低粘度)，2,2'-双[4-(2，3-环氧基丙氧基苯基)]丙烷和双[4-(2,3-环氧基丙氧基苯基)]甲烷是优选的。芪型环氧树脂的实例包括以下化合物的縮水甘油醚3-叔丁基-2,4'-二羟基-3，,5，,6-三甲基芪、3-叔丁基-4,4，-二羟基-3，,5，,6-三甲基芪、3-叔丁基-4,4，-二羟基-3，,5,5，-三甲基芪、4,4，-二羟基-3,3，，5,5，-四甲基茛、4,4，-二羟基-3,3，-二叔丁基-6,6'-二甲基芪、2,2'-二羟基-3，3'-二叔丁基-6,6'-二甲基芪、2,4，-二羟基-3,3，-二叔丁基-6,6，-二甲基芪、2,2，-二羟基-3,3，,5,5，-四甲基芪、4,4，-二羟基-3,3'-二叔丁基-5，5，-二甲基芪(包括它们在不同位置取代的异构体)。二羟基苯型环氧树脂的实例包括以下化合物的縮水甘油醚2,5-二(n-丁基)氢醌、2，5-二(叔丁基)氢醌、2,5-二戊基氢醌、2,5-二己基氢醌、2,5-二庚基氢醌、2，5-二辛基氢醌、2，5-二壬基氢醌和2,5-二癸基氢醌。萘型环氧树脂的实例包括以下化合物的縮水甘油醚1，6-二羟基萘。上述组合物可以单独使用或两种或以上组合使用。根据本发明，由下式(l)表示的环氧树脂(a2)是作为获得密封用树脂的流动性和低应力生成性两特性，尤其是区域表面安装半导体封装件的翘曲特性(warpcharacteristic)的必要组分。基于组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的总量，优选组分(a2)的量为2.5wt%-20wt%。组分(a2)在上述范围内能够使密封用树脂的流动性和低应力生成性，尤其是区域表面安装半导体封装件的翘曲特性之间获得最优化的平衡。式(l)表示的环氧树脂(a2)具有高结晶性，因此超出上述范围的过量的组分(a2)会降低树脂组合物在其制造过程中的溶解性，从而不能均一地制备树脂组合物。其中，在式(1)中，Rl可相同或不同，且表示具有l-4个碳原子的烃不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基团；n是0-6的整数。根据本发明，选自式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂中至少一种的环氧树脂(a3)能够提高低应力生成性，由此减少表面安装半导体封装件翘曲的变化。基于组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的总量，优选组分(a3)的量为2.5wt%-20wt%。组分(a3)在上述范围内能够制备低应力生成性优异的环氧树脂组合物。而且，设置组分(a3)的混合比于上述范围内能够提高固化树脂组合物的玻璃化转变温度，由此获得区域表面安装半导体器件制造过程中，从树脂封装到表面安装的各步骤中，室温下的翘曲变化降低以及表面安装过程中高温下翘曲减少的树脂组合物。其中Rl可相同或不同，且表示具有1-4个碳原子的烃基团；R2可相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基团；m是0-5的整数；n是0-6的整数。，其中Rl可相同或不同，且表示具有1-4个碳原子的烃基团；R2可相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基团；m是0-5的整数。此外，式(l)表示的环氧树脂、式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂可通过例如在碱催化剂或酸催化剂的存在下，使P-萘酚、2,7-二羟基萘和甲醛在30-100°C下反应0.5-30小时，然后使所得产物进行縮水甘油醚化反应而获得。可通过改变|3-萘酚和2,7-二羟基萘的摩尔比，调节式(l)表示的环氧树脂、式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂的比例。根据本发明，还可以使用任何其它的环氧树脂，只要组分(al)、组分(a2)和组分i;a3)的组合优势保持不变。可加入的环氧树脂的实例包括，但不限于酚醛清漆型环氧树脂(novolactypeepoxyresin)、具有亚苯基结构的苯酚芳垸基型环氧树脂(phenolaralkyltypeepoxyresin)、具有亚联苯基结构的苯酚芳垸基型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、蒽型环氧树脂、垸基修饰的三苯酚甲垸型环氧树脂、含三嗪母核的环氧树脂和二环戊二烯修饰的苯酚型环氧树脂。当使用任何上述环氧树脂时，基于使用的所有环氧树脂的总量，优选其量为30wty。或更少，否则组合物的粘度会在密封过程中变高，导致流动性降低。出于对半导体密封用树脂组合物耐湿稳定性的考虑，优选环氧树脂尽可能不含离子杂质如Na离子或Cl离子，且出于对固化性的考虑，优选环氧树脂的环氧当量为100-500g/叫。本发明使用的酚醛树脂固化剂(B)可以是密封用材料常规使用的那些。这些固化剂的实例包括苯酚酚醛清漆树脂(phenolnovolacresin)，甲酚酚醛清漆树脂(cresolnovolacresin)、二环戊二烯修饰的酚醛树脂、萜烯修饰的酚醛树脂、具有亚苯基结构的苯酚芳烷基树脂、具有亚联苯结构的苯酚芳烷基树脂、含硫原子的酚醛树脂、萘酚酚醛清漆树脂、具有亚苯基结构的萘酚芳烷基树脂、和具有亚联苯基结构的萘酚芳垸基树脂，它们可以单独使用或两种或多种组合使用。优选地，调节本发明中使用的环氧树脂的总量与酚醛树脂固化剂的总量的比例，使所有环氧树脂的环氧基(EP)数目与所有酚醛树脂固化剂的酚羟基(OH)数目的比例(EP/OH)在0.6-1.5范围内，优选在0.8-1.3范围内。设置当量比例于上述范围内，能够避免环氧树脂组合物固化性的降低。而且，设置当量比例于上述范围内，能够避免固化环氧树脂组合物的玻璃化转变温度或耐湿性的降低。本发明中使用的无机填料(C)的实例可包括密封用材料常规使用的熔融石英(fusedsilica)、球形石英(sphericalsilica)、结晶石英(crystallinesilica)、氧化铝、氮化硅和氮化铝。出于对填充性的考虑，优选无机填料(C)的直径为0.01pm-15(Him。基于环氧树脂组合物的总量，无机填料(C)的量优选为80wt%-92wt%，更优选84wt%-90wt%。设置无机填料(C)的混合比于上述范围内，能够降低固化环氧树脂组合物的翘曲，并降低吸水件。而目.，设置无机填料(C)的混合比于卜.述范围内，能够获得优异的耐焊接性(solderresistance),而不会降低强度。设置无机填料(C)的混合比于上述范围内，还能够获得优异的成型性，而不会降低流动性。本发明中使用的固化促进剂(D)的实例可以是任何加快环氧树脂的环氧基与酚醛树脂固化剂的酚羟基之间的固化反应的促进剂，如密封用材料常规使用的那些。这些促进剂的实例包括如三丁基胺和1,8-二氮杂二环(5,4，0)十一-7-烯等的胺化合物；三苯基膦和四苯基硼酸四苯基辚盐(tetraphenylphosphonium'tetraphenylboratesalt)等的有机膦化合物；禾口2-甲基咪唑等咪唑化合物；或鑰盐等。本发明的半导体密封用环氧树脂组合物可任选还包括除上述材料以外的各种添加剂，包括阻燃剂如溴化环氧树脂、三氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌或磷腈；天然蜡如巴西棕榈蜡；合成蜡如聚乙烯蜡；高级脂肪酸如硬脂酸或硬脂酸锌及其金属盐；或脱模剂如石蜡；硅烷偶联剂如环氧硅烷、巯基硅烷(mercaptosilane)、氨基硅烷、烷基硅垸、脲基硅垸(ureidosilane)或乙烯基硅垸；偶联剂如钛酸盐/酯偶联剂、铝偶联剂、铝/锆偶联剂；着色剂如碳黑或氧化铁(bengala);低应力组分如丁二烯橡胶、丙烯腈修饰的丁二烯橡胶、硅油或硅橡胶；和用于减少离子杂质的无机离子交换剂。本发明的半导体密封用环氧树脂组合物可通过如下工序制得在常温下，利用混合器等均匀地混合组分(A)-(D)和其它添加剂，利用加热辊、捏和机或挤出机熔融和混合所得混合物，将其冷却并粉碎，和任选调节它们的分散性或流动性等。优选地，本发明的半导体密封用环氧树脂组合物根据EMMI-l-66法测定的旋流为80cm或以上。设置旋流于上述范围内能够避免在一般的半导体封装件密封过程中出现如未填充和金线偏移等缺陷。更优选地，本发明的半导体密封用环氧树脂组合物根据EMMI-l-66法测定的旋流为120cm。设置旋流为上述值能避免表面安装半导体封装件(甚至是大多数待密封空隙非常狭窄的区域表面安装半导体封装件)密封过程中出现如未填充和金线偏移等缺陷。而且，本发明的固化半导体密封用环氧树脂组合物的玻璃化转变温度应为150°C或以上，且在不高于固化环氧树脂组合物的玻璃化转变温度的温度下，其线性膨胀系数为5ppm/°C-10ppm/。C。组合使用三种环氧树脂(al)、(a2)和(a3)，将固化树脂组合物的玻璃化转变温度设置成150。C或以上，且设置固化树脂组合物在不高于其玻璃化转变温度的温度下的线性膨胀系数为5ppm/°C-10ppm/。C，能够获得优异的低应力生成性，从而减少尤其是在区域表面安装半导体器件的制造过程中，从树脂密封到表面安装的各步骤中，室温下翘曲的变化，并减少表面安装过程中，高温下的翘曲。将树脂组合物的旋流特性设置在80cm或以上(根据EMMI-l-66法测定)，将固化树脂组合物的玻璃化转变温度设置在150。C或以上，并在不高于固化树脂组合物的玻璃化转变温度的温度下，将固化树脂组合物的线性膨胀系设置在5ppm/。C-10ppm/。C范围内的方法包括调节作为主要组分的组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比，和调节无机填料(C)等的混合比。用本发明的环氧树脂组合物密封半导体芯片制造半导器件的方法可包括例如将安装有半导体芯片的引线框或电路基板等设置在模具的模槽(cavity)中，利用如传递模塑法、压縮模塑法或注入模塑法等技术使环氧树脂组合物固化并成型。对可采用本发明的树脂组合物密封的半导体芯片没有特别限制，其可包括集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)、晶体管、晶闸管、二极管和固态成像器件等。本发明的半导体器件包括双列直插式封装(DIP)、塑料引线芯片载体(PLCC)、四方扁平封装(QFP)、小外型封装(SOP)、J形引线小外型封装(SOJ)、薄小外型封装(TSOP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、带式载体封装(TCP)、球栅阵列(BGA)或芯片尺寸封装(CSP)等，但不限于这些。将通过传递模塑等工艺密封的半导体器件静置或在80。C-200。C温度下，经过IO分钟至IO小时完全固化，然后安装在电子设备等上。图1是使用本发明的环氧树脂组合物的半导体器件的截面图。半导体芯片1通过固化的管芯焊接材料(diebondmaterial)2固定在管芯焊盘(diepad)3上。半导体芯片1的电极焊盘(electrodepad)通过金线4与引线框5连接。半导体芯片l用固化树脂组合物6密封。图2是使用本发明的环氧树脂组合物的具有单面密封结构的半导体器件的截面图。半导体芯片1通过固化的管芯焊接材料2固定在基板8上。半导体芯片1的电极焊盘通过金线4与基板8上的电极焊盘7连接。仅在基板8安装有半导体芯片1的那一面用固化密封用树脂组合物6密封。基板8上的电极焊盘7与基板8的非密封表面上提供的焊料球9内部连接。图3的三组分图示出了实施例和比较例的环氧树脂(A)中组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比。图3包括显示实施例1-9和比较例1-7的环氧树脂(A)中组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比的图，以及上述组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比的优选范围X(以钻石形粗线体表示)。钻石形粗线体内的区域X指的是上述的优选范围，即基于组分(a)-(c)的总量，对组分(al)而言，范围是60wt%-95wt%，对组分(a2)而言，范围是2.5wt%-20wt%，对组分(a3)而言，范围是2.5wt%-20wt%。下面，将基于实施例具体说明本发明，然而本发明不局限于这些实施例。混合比以重量份表示。[实施例1]环氧树脂1:联苯型结晶性环氧树脂，包括下式(4)表示的4,4'-双(2,3-环氧基丙氧基)-3,3，5,5，-四甲基联苯为主要组分(YX-4000H，JapanEpoxyCo.,Ltd.审lj造，环氧当量186，熔点105°C，ICI熔融粘度仪测定下，"0。C下的熔融粘度为0.15泊)-6.14重量份实施例环氧树脂3:50wtM式(l)表示的环氧树脂(n-0，R2是氢原子)，40wt。/。式(2)表示的环氧树脂(m=0，n=0，R2是氢原子)和10wtM式(3)表示的环氧树脂(m=0,R2是氢原子)的混合物(HP-4770，DainipponInkandChemicalsIncorporated制造，环氧当量204，软化点72°C)画1.10重量份。酷而艾俯田/1/女it1.龙Bfi^酷敝、法沐甜g^roDu"c，c，，…仏T^nR。1^1;tPCo.,Ltd.制造，羟基当量104，软化点80。C)-3.96重量份。无机填料熔融球形石英(平均粒径30pm)-88.00重量份。固化促进剂三苯基膦-0.20重量份。脱模剂褐煤酸甘油三酸酯(Triglyceridemontanate)(滴点80。C)-0.20重量份。偶联剂l:Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅垸-O.IO重量份。偶联剂2:Y-巯丙基三甲氧基硅垸-O.IO重量份。着色剂碳黑-0.20重量份。在常温下于混合器中搅拌上述组分，利用80°C-100°C的加热辊将其熔融并混合，冷却，然后粉碎获得环氧树脂组合物。表1示出其评价结果。旋流利用低压传递模塑机(KTS-15，KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd.制造)，在以下条件下模具温度175。C，传递压力6.9MPa，持续时间(holdtime)120秒，将环氧树脂组合物传递至根据EMMI-1-66建造的旋流测量模具中，测量流动长度(flowlength)。旋流是流动性的参数，数值越大表示流动性越高。单位是cm。在一般的半导体封装件密封用材料中，旋流优选为80cm或以上。在表面安装半导体封装件密封用材料中，旋流优选为120cm或以上。玻璃化转变温度利用低压传递模塑机(KTS-30，KohtakiPrecisionMachineCo.，Ltd.制造)，在以下条件下模具温度175。C，传递压力9.8MPa，固化时间2分钟，传递环氧树脂组合物并成型，获得4mmx4mmx15mm的测试样品。测试样品在175。C下后固化4小时，根据热机械分析装置(thermalmechanicalanalysisequipment)(TMA100，SeikoInstrumentsInc.制造)在0°C-320°C温度范围内，5°C/min加热速度下进行的测量而获得的图测定固化组合物的玻璃化转变温度或更低温度下的线性膨胀系数(al)和橡胶态下的测试样品的线性膨胀系数(a2)，al与a2各自延伸下的交叉点定义为玻璃化转变温度，单位是。C。线性膨胀系数(al):利用低压传递模塑机(KTS-30，KohtakiPrecisionMachineCo.,Ltd.制造)，在以下条件下模具温度175。C，传递压力9.8MPa，固化时间2分钟，传递环氧树脂组合物并成型，获得4mmx4mmx15mm的测试样品。测试样品在175。C下后固化4小时，测量固化组合物的玻璃化转变温度或更低温度下的线性膨胀系数(al)，单位是ppm/。C。线性膨胀系数(al)超过10ppm会导致与基板的线性膨胀系数的差异很大，从而导致封装件的翘曲量和翘曲的变化增加。金线偏移率(BGA):在低压传递模塑机(Y-series，TOWACorporation制造)中，在以下条件下模具温度为175'C、传递压力6.9MPa，固化时间2分钟，用环氧树脂组合物密封硅片等制备352-引脚的BGA(使用的基板为0.56mm厚的双马来酰亚胺三嗪树脂/玻璃布基板，封装件尺寸为30mmx30mmx厚1.17mm，硅片尺寸为10mmx10mmx厚0.35mm，芯片和电路基板的焊盘(bondingpad)通过直径为25的金线连接)。用软X射线荧光装置(softX-rayfluoroscope)(PRO-TESTIOO，SOFTEXCo"Ltd.制造)观察352-引脚的BGA封装件，金线的变形率以变形量与金线长度的比率表示。判定基准为所得变形率小于5%为"合格"，变形率为5%或以上的为"不合格"。金线偏移率(LQFP):在低压传递模塑机(GP-ELF，Dai-ichiSeikoCo.,Ltd制造)中，在以下条件下模具温度为175。C、传递压力9.8MPa，固化时间70秒，用环氧树脂组合物密封硅片等制备160-引脚的LQFP(小外形方型扁平封装；铜引线框，封装件外尺寸24mmx24mmx厚1.4mm，焊盘尺寸(padsize):8.5mmx8.5mm，芯片尺寸7.4mmx7.4mmx厚350mm)。用软X射线荧光装置(PRO-TEST100，SOFTEXCo.,Ltd.制造)观察160-引脚的LQFP，金线偏移率以变形量与金线长度的比率表示。判定基准为，所得变形率小于5%为"合格"，变形率为5%或以上的为"不合格"。封装件翘曲特性在低压传递模塑机(Y-series，TOWACorporation下条件下模具温度为175。C、传递压力6.9MPa，固化时间2分钟，用环氧树脂组合物密封硅片等制备352-引脚的BGA(使用的基板为0.56mm厚的双马来酰亚胺三嗪树脂/玻璃布基板，封装件尺寸为30x30mmx厚1.17mm，硅片尺寸为10x10mmx厚0.35mm,芯片和电路基板的焊盘通过直径为25pm的金线连接)。对封装件进行下述工序，之后测量封装件的翘曲度。为了测量封装件的翘曲度，放置封装件使其封装表面朝上，利用表面粗糙度测试仪(surfaceroughnesstester)从封装件栅极开始以对角线方向测量高度方向的位移，翘曲度为最大位移差。在本发明中，在封装件凸起的情况下，位移值为负值，在封装件凹入的情况下，位移值为正值(不以符号+表示)。单位是pm。成型后的翘曲紧接25。C下成型工序后得到的翘曲度。热历程后的翘曲进行以下工序之后，25。C下封装件的翘曲度成型工序，后固化工序(175。C下4小时)，IR回流焊工序(根据JEDEC条件，在260。C下)，和干燥工序(125。C下8小时)热历程后翘曲的变化翘曲度差异以(W1-W2)表示，Wl为成型后的翘曲，W2为热历程后的翘曲。高温下的翘曲测量热历程后的翘曲度后，在260°C的加热板上以均匀温度加热封装件时的翘曲度。当紧接成型后得到的翘曲度和后固化后的翘曲度为80^im或以上时，会影响载体上封装件的运送(conveyance)。当热历程后翘曲的变化为40pm或以上时，也会影响成型和安装工序后载体上封装件的运送。此外，当高温下的翘曲超过-卯pm时，母板安装工序中的连接缺陷会增加。按照下表1和2示出的混合比通过实施例1的步骤制备环氧树脂组合物，并根据实施例1的判定基准进行评价。表1和2示出其评价结果。下面是实施例1中以外的组分。环氧树脂2:双酚A型结晶性环氧树脂(YL-6810，JapanEpoxyCo.,Ltd.,环氧当量175，软化点45°C，ICI熔融粘度仪测定下，150。C下的熔融粘度为0.10泊)。环氧树脂4:依照上述工序由P-萘酚、2,7-二羟基萘和甲醛制备的混合物，其包含65wt。/。式(l)表示的环氧树脂(n=0，R2是氢原子)，25wt°/o式(2)表示的环氧树脂(m=0，n=0，R2是氢原子)和10wt。/。式(3)表示的环氧树脂(m=0，R2是氢原子)(环氧当量212，软化点68。C)。环氧树脂5:依照上述工序由P-萘酚、2,7-二羟基萘和甲醛制备的混合物，其包含85wtM式(l)表示的环氧树脂(n=0，R2是氢原子)，10wt%式(2)表示的环氧树脂(m:0，n=0，R2是氢原子)和5wtM式(3)表示的环氧树脂(m:O，R2是氢原子)(环氧当量227，软化点67°C)。环氧树脂6:依照上述工序由P-萘酚、2，7-二羟基萘和甲醛制备的混合物，其包含60wt。/。式(2)表示的环氧树脂(m=0,n=0，R2是氢原子)和40wt。/。式(3)表示的环氧树脂(m=0，R2是氢原子)(环氧当量177，软化点85°C)。酚醛树脂固化剂2:具有亚联苯结构的苯酚芳垸基树脂(MEH-7851SS，MeiwaPlasticIndustries,Ltd.制造，羟基当量203，软化点66。C)。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>在实施例1-9中，组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的类型和混合比以及酚醛树脂固化剂的类型有所不同。通过使用组分(al)、组分(a2)和组分(a3)作为环氧树脂的主要组分，并将组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比调节到合适的范围内，使所得组合物具有理想特性如根据EMMI-1-66测定的旋流为80cm或以上，固态下的玻璃化转变温度为150。C或以上，且在不高于玻璃化转变温度的温度下，固化状态下的线性膨胀系数为5ppm/°C-10ppm/。C，并使所有组合物中的金线偏移率与封装件的翘曲性之间获得很好的平衡。此外，通过将组分(al)、组分(a2)和组分(a3)的混合比设置在合适范围内，使得根据EMMI-l-66测定，实施例l、2、4和5的组合物的旋流为120cm或以上，在BGA中的金线偏移方面能够获得优异的结果。另一方面，比较例l(尽管其含有所有主要的环氧树脂，即组分(al)、组分(a2)和组分(a3)，然而其仅含有少量组分(a3)，且固化状态下的玻璃化转变温度低于150。C)的封装件尽管装入LQFP时获得的金线偏移率结果良好，但是翘曲结果不佳，尤其是成型后的翘曲和热历程后的翘曲变化结果不佳金线偏移。对于比较例2-5，这些比较例的组合物中的组分(al)和组分(a3)的混合比相互间略有不同，且不包括组分(a2)作为环氧树脂。比较例2含有量相对较多的组分(a3)，其旋流保持在80cm以下，尽管其封装件翘曲特性结果良好，但是其金线偏移率结果不佳。相反，比较例5(组分(a3)的量降至零，使其玻璃化转变温度低于150。C且线性膨胀系数超过10ppm/°C)，尽管其高温下的翘曲和金线偏移率结果良好，但是封装件翘曲结果不佳，尤其是成型后的翘曲和热历程后翘曲的变化结果不佳金线偏移。比较例3和4(其中含量介于比较例2和比较例5之间)中的金线偏移率和封装件翘曲特性没有良好的结果。此外，比较例6(尽管含有所有主要的环氧树脂，即组分(al)、组分(a2)和组分(a3)，然而仅含有少量组分(al)，因此其旋流小于80cm)尽管获得的封装件翘曲特性的结果良好，但是其金线偏移率结果不好。另外，比较例7(不含组分(al),环氧树脂中仅含有组分(a2)和组分(a3)，因此其旋流远小于80cm)的金线偏移率结果明显得差。此外，由于高温下固化树脂组合物的弹性增加，因此高温下的翘曲结果不好。这样，证明了本发明的半导体密封用环氧树脂组合物在金线偏移率和封装件翘曲特性之间具有很好的平衡。本发明提供了流动性高且应力生成性低的环氧树脂组合物，尤其在区域表面安装半导体封装件的制造过程中表现出优异的翘曲特性，尤其是高温历程后的翘曲，因此能够合适地应用于区域表面安装型半导体器件中。权利要求1.半导体密封用环氧树脂组合物，其包括环氧树脂(A)，其中环氧树脂(A)包括熔点为50℃至150℃的结晶性环氧树脂(a1)，式(1)表示的环氧树脂(a2)，和至少一种环氧树脂(a3)，其选自式(2)表示的环氧树脂和式(3)表示的环氧树脂，其中环氧树脂(a1)不同于环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3)；其中，根据EMMI-1-66法测定，所述组合物的旋流为80cm或以上；固化组合物的玻璃化转变温度为150℃或以上；且在不高于组合物的玻璃化转变温度的温度下，固化组合物的线性膨胀系数为5ppm/℃至10ppm/℃其中，在式(1)中，R1相同或不同，且表示具有1-4个碳原子的烃基；R2相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基；n是0-6的整数；其中，在式(2)中，R1相同或不同，且表示具有1-4个碳原子的烃基；R2相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基；m是0-5的整数；n是0-6的整数；其中，在式(3)中，R1相同或不同，且表示具有1-4个碳原子的烃基；R2相同或不同，且表示氢原子或具有1-4个碳原子的烃基；m是0-5的整数。2.根据权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其中所述结晶性环氧树脂(al)选自如下组成的组中的至少一种联苯型环氧树脂、双酚型环氧树脂、芪型环氧树脂、二羟基苯型环氧树脂和萘型环氧树脂。3.根据权利要求2所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其中基于环氧树脂(al)、环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3)的总量，所述环氧树脂(al)的量为60wt%-95wt%。4.根据权利要求3所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其中基于环氧树脂(al)、环氧树脂(a2)和环氧树脂(a3)的总量，所述环氧树脂(al)的量为60wt%-95wt%，所述环氧树脂(a2)的量为2.5wt°/。-20wt%，所述环氧树脂(a3)的量为2.5wt%-20wt%。5.根据权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其进一步包括酚醛树脂固化剂(B)。6.根据权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其进一步包括无机填料(C)。7.根据权利要求l所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其进一步包括固化促进剂(D)。8.根据权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂组合物，其中根据EMMI-l-66法测定，所述组合物的旋流为120cm或以上。9.半导体器件，其包括用权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂组合物密封的半导体芯片。10.区域表面安装半导体器件密封用环氧树脂组合物，其中所述区域表面安装半导体器件包括用权利要求1所述的半导体密封用组合物密封且基本上安装在基板一面的半导体芯片。11.区域表面安装半导体器件，其包括安装在基板一面的半导体芯片；其中在所述基板一面上的所述半导体芯片是用权利要求10所述的区域表面安装半导体器件密封用环氧树脂组合物所密封。全文摘要本发明公开了一种半导体密封用环氧树脂组合物，其含有包括三种特定的环氧树脂(a1)-(a3)的环氧树脂(A)。该半导体密封用环氧树脂组合物的特征在于根据EMMI-1-66测定，其旋流不小于80cm，其固化物的玻璃化转变温度不小于150℃，且在低于其玻璃化转变温度的温度下的线性膨胀系数为5ppm/℃至10ppm/℃。文档编号H01L23/29GK101516993SQ200780034308公开日2009年8月26日申请日期2007年11月7日优先权日2006年11月15日发明者冈大祐,小谷贵浩,西谷佳典申请人:住友电木株式会社