[发明专利]一种半导体封装用的液体环氧组合物及其用途

说明书

本发明涉及一种环氧树脂组合物，特别涉及一种半导体封装用的液体环氧树脂组合物。

由于无线通讯、便携式计算机等电子产品的需求，集成电路日益向小、轻、薄方向发展，封装的密度越来越高。适应这种发展趋势，集成电路的封装形式正从传统的双列直插型(DIP)和四边扁平式(QFP)式封装，向倒装芯片球栅阵列(FC-PBGA)、芯片尺寸级(CSP)、直接芯片粘接(DCA)以及多芯片模块(MCM)等变化。这些新的封装形式所采用的材料大多是液体环氧封装材料。

新型液体环氧封装料的主要性能要求是低粘度和良好的流动性，尤其是对于FC-PBGA形式的封装，它是将液体环氧封装料灌封在芯片与基板之间，再加热固化成型。由于芯片与基板之间的间隙只有几十个微米，因此对FC-PBGA用封装料常温下的粘度有很高的要求。另外，由于芯片的热膨胀系数为3ppm／℃，而基板的热膨胀系数约为30ppm／℃，热膨胀系数的不匹配会导致升降温过程中连接的焊点开裂，因此，除了低粘度以外，还要求封装料具有高的玻璃化转变温度、低的热膨胀系数、优良的力学性能和抗开裂性能以及低吸水率等特点。

一般液体环氧树脂固化后产物的热膨胀系数在60 ppm／℃，为了降低热膨胀系数，需要向里面添加无机填充物，但无机物的填加将导致液体环氧树脂的粘度迅速升高，因此粘度与热膨胀系数的矛盾很难解决。USPatent 5，616，633公开了一种半导体用液体环氧封装料的制备方法，由于它采用双酚A型环氧作为主要成分，制备的液体环氧组合物常温下粘度很高，流动性较差，玻璃化温度较低和热膨胀系数较高；JP05287055、JP04314721和JP56131619也公开了液体环氧组合物的制备方法，但它们所制组合物中没有填加无机填料，导致固化后产物的热膨胀系数较高，并且JP05287055、JP04314721采用紫外光或x射线固化，在半导体封装的工艺上带来了不便。另外JP56131619还加入了稀释剂或溶剂以降低粘度，但稀释剂的加入导致了热学和力学等综合性能的下降。

本发明的目的在于克服粘度高，流动性差，玻璃化温度低和热膨胀系数高的不足，提供一种具有低粘度、高流动性、低热膨胀、高玻璃化温度以及良好的韧性等优异综合性能的液体环氧组合物。

本发明的另一个目的在于提供该液体环氧组合物在FC-PBGA、DCA、MCM和CSP等形式半导体封装应用。

本发明的半导体封装用的液体环氧树脂组合物，包括重量份数100份的液体环氧树脂，65-165份的酸酐固化剂，0．5-5．0份的固化促进剂，0．3-1．0份的硅烷偶联剂，和380-950份的无机填料。

本发明采用25℃-45℃的液体环氧树脂包括脂环类环氧树脂如3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲基酯、脂肪-脂环类环氧树脂如4，5-环氧己烷-1，2二甲酸二缩水甘油酯、双酚A型二缩水甘油醚、双酚F型二缩水甘油醚、萘型环氧树脂、1，6己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚。以上环氧树脂可以单独使用或以两种或多种的混合物使用。从低粘度和高玻璃化转变温度的观点出发，在这些环氧树脂中，优选使用脂环类环氧树脂和脂肪-脂环类环氧树脂。液体环氧树脂加入3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲基酯或4，5-环氧己烷-1，2二甲酸二缩水甘油酯后，可增加固化产物的韧性。

上述脂环类环氧树脂3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲基酯(Ⅰ)结构式如下：

上述脂肪-脂环类环氧树脂4，5-环氧己烷-1，2二甲酸二缩水甘油酯(Ⅱ)结构式如下：

上述的液体环氧树脂可以为3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲基酯(Ⅰ)和4，5-环氧己烷-1，2二甲酸二缩水甘油酯(Ⅱ)，二者可单独使用，也可两种混合使用，混合使用时(Ⅰ)的重量份数为10-90，(Ⅱ)的重量份数为10-90。

上述的液体环氧树脂可以为3，4-环氧环己烷羧酸3，4-环氧环己基甲基酯(Ⅰ)和／或4，5-环氧己烷-1，2二甲酸二缩水甘油酯(Ⅱ)与双酚A二缩水甘油醚(Ⅲ)和／或双酚F二缩水甘油醚(Ⅳ)的混合物，其中(Ⅰ)和／或(Ⅱ)重量份数为60-90，优选为75-85；(Ⅲ)和／或(Ⅳ)重量份数为10-40，优选为15-25。

上述的双酚A二缩水甘油醚的结构式如下：上述的双酚F二缩水甘油醚的结构式如下：