[发明专利]环氧树脂组合物及半导体器件

说明书

本申请为以下申请的分案申请：申请日为2005年11月25日，申请号为200580041037.8，其发明名称为环氧树脂组合物及半导体器件。

技术领域

本发明涉及一种用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物及半导体器件。具体而言，本发明适用于表面安装型半导体器件(area mounting type semiconductor device)，其中半导体芯片在印刷线路板或金属引线框的一面进行安装，且基本上仅在其经过安装的一面以树脂封装。

背景技术

近来趋向于缩减尺寸、减轻重量和提高性能的电子器件市场，使通向集成度更高的半导体。由于半导体器件的表面安装技术的急速发展，使最近开发出一种表面安装型半导体器件，并且其已取替了具有传统结构的半导体器件。

半导体器件尺寸的缩减及其厚度的薄化的趋向使出现大幅度降低用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物的粘度以及大幅度增加其强度的需求。此外，基于环境因素，用于封装半导体芯片的环氧树脂组合物需要具有更高的阻燃性而又不含例如含溴化合物和锑氧化物的阻燃剂。由于这些因素，近来的环氧树脂组合物趋向于包含粘度更低的树脂和大量的无机填料。

作为新的趋势，熔点高于常规使用的焊料的无铅焊料于安装半导体器件的应用正不断增多。当使用该焊料时，安装温度必须比传统工艺所用的温度高约20℃，与常规器件相比，有时会使经过安装的半导体器件的可靠性明显降低。鉴于这种形势，越来越需要通过改进环氧树脂组合物的性能而改进半导体器件的可靠性。为了满足这个要求，人们对减小树脂粘度和添加大量无机填料进行了研究。

表面安装型半导体器件的典型例子包括尺寸更紧密的BGA(球栅阵列器)和CSP(芯片尺寸封装)，以及诸如安装面积比传统QFP或SOP小的QFN和SON封装。已开发诸如QFN和SON封装以满足高引出数和高速的需求。这些需求接近由常规的QFP、SOP等表示的表面安装型半导体器件的极限。

BGA和CSP仅在硬线路板或弹性印刷线路板上安装了半导体芯片的那一面通过环氧树脂组合物进行封装，硬线路板的代表性例子为由BT树脂/铜箔(双马来酰亚胺三嗪树脂/玻璃纤维衬底)构成的线路板，弹性印刷线路板的代表性例子为由聚酰亚胺树脂膜/铜箔构成的线路板。而且，在衬底安装了半导体芯片的那一面的对面上，二维并排地形成焊球，并通过焊接使其在线路板上进行安装。

如上所述，BGA或CSP的结构是单面封装结构，其中仅在衬底上安装了半导体芯片的那一面以环氧树脂组合物进行封装(衬底上形成焊球的那一面不被封装)。因此，该半导体器件易于在成形(molding)后迅即变曲(wraped)，这是由有机衬底或金属衬底与固化后的环氧树脂组合物之间的热膨胀和热收缩的不一致，或在成形固化(molding curing)期间环氧树脂组合物的固化收缩所导致的。而且，半导体器件的翘曲使焊球的连接点不能水平定位。因此，在封装这些半导体器件期间，通过线路板上的焊点，半导体器件会从线路板上翘起，而导致电连接的可靠性的衰减。

相反，已制造出与常规QFP或SOP的设计相同的QFN或SON。然而，近来已通过以下方法制造出封装：在金属衬底(例如，铜引线框的层压板、与聚酰亚胺膜层叠的镍-钯+金镀层的引线框)的一面上安装半导体芯片的矩阵(matrix)，使用用于封装的环氧树脂组合物进行成批封装，然后将衬底切成所需尺寸的小格，从而得到单独的封装(以下称为MAP-QFN和MAP-SON)(例如参见专利文件1)。

正如BGA或CSP，MAP-QFN或者MAP-SON是单面封装的结构，其中仅在衬底上安装了半导体芯片的那一面以环氧树脂组合物进行封装。在此，MAP-QFN或MAP-SON的封装面积比普通的封装成形品(common package molding)大，并且仅其单面被封装。因此，这样的半导体器件易于在成形后迅即变曲，这是由于金属衬底与固化后的环氧树脂组合物之间的热膨胀和热收缩的不一致，或在成形固化期间环氧树脂组合物的固化收缩所导致的。

半导体器件的翘曲使半导体器件从其安装的线路板上翘起，导致电连接的可靠性的衰减。

为了减少基本上仅在有机衬底或金属衬底的一面通过环氧树脂组合物进行封装的表面安装型半导体器件的翘曲，重要的是使衬底的热膨胀系数与固化的环氧树脂组合物的热膨胀系数相近，并减少在成形固化期间环氧树脂组合物的固化收缩。