[发明专利]封装半导体用环氧树脂组合物和半导体器件

说明书

本发明涉及具有优异固化性能和储藏稳定性的封装半导体用环氧树脂组合物和用该环氧树脂组合物封装的半导体器件。

在诸如晶体管、集成电路芯片和大规模集成电路芯片等半导体元件领域，基于成本和适于大规模生产的考虑，现在普遍流行塑料包封。环氧树脂组合物物已广泛用作封装用树脂，并获得了令人满意的结果。特别是包括环氧树脂、作为硬化剂的线型酚醛树脂(novolak phenolic resin)、固化促进剂和无机填料(如氧化硅粉)的环氧树脂组合物由于其优异的封装性已常为人们所采用。

近年来，塑料包封材料价格的竞争已经升温。作为降低成本的手段，业已为缩短成型周期而提高生产效率作了种种努力。对固化性能有所改进的封装材料的需求已有增加的趋势，其中已通过增加待加的固化促进剂的量来满足这种需求。

预先加入固化促进剂的环氧树脂组合物在储藏时发生固化反应。特别在加入大量固化促进剂时，该组合物在使用前会迅速发生反应，具有的适用期极短并且工作效率降低。因此近来已提议使用含固化促进剂微胶囊的环氧树脂组合物。

虽然具有优异的储藏稳定性，但含作为单一的固化促进组份的封装的固化促进剂的环氧树脂组合物有着下述缺点：由于需要将微胶囊壳体熔融和破坏，所以推迟了固化促进剂在半导体封装用树脂组合物成型中应起的作用。其结果是，这样的组合物难以迅速固化。在成型温度低(一般140-180℃)时该缺陷特别突出。

基于上述种种情况，本发明的目的之一是提供一种半导体封装用的环氧树脂组合物，该组合物既具有优异的储藏稳定性，又具有优异的迅速固化性。

本发明的另一目的是提供一种使用环氧树脂组合物的半导体器件。

为了实现上述目的，本发明的第一实施方案中提供了一种半导体封装用的环氧树脂组合物，含有：

(A)环氧树脂；

(B)酚醛树脂(phenol resin)；

(C)固化促进剂；和

(D)含固化促进剂的微胶囊，具有芯/壳结构，其中作为核芯的固化促进剂封装于含热塑性树脂的壳体内。

在本发明的第二实施方案中提供了含有用上述环氧树脂组合物封装的半导体元件的半导体器件。

为了解决半导体封装用的惯常环氧树脂组合物所带来的种种问题，本发明人进行了一系列的研究。为了满足相互矛盾的储藏稳定性和迅速固化性的要求，本发明人把研究的重点放在混料添加剂上。研究发现把固化促进剂和被封装的固化促进剂(即含固化促进剂的微胶囊)，结合起来使用即可得到一种满足上述两项要求的封装材料，从而实现本发明。

在本发明的优选实施方案中，固化促进剂和含固化促进剂的微胶囊的混合比例被确定，以确保迅速固化性和储藏稳定性均有所改进。

在另一优选实施方案中，含固化促进剂的微胶囊壳体含用特定的三异氰酸酯化合物按特定的混合比而制备的聚脲。由于壳体的破坏温度能适当控制，所以根据该方案该微胶囊能在130℃左右的高温下与其它组分一起熔融捏合。这就意味着该捏合体系的粘度降低了，其优点是可进行充分捏合，而得到具有均匀分散组分的环氧树脂组合物。

在本发明的另一优选实施方案中，用联苯基型环氧树脂作环氧树脂，这样的环氧树脂组合物的流动性有所提高，即改进了成型性能。

在另一优选实施方案中，用苯酚芳烷基树脂作酚醛树脂。此时，环氧树脂组合物的流动性得到改善，并提供吸湿性和弹性模量有所降低的耐焊接等的固化产品。

下面将详细介绍本发明。

根据本发明的半导体封装用环氧树脂组合物是由(A)环氧树脂、(B)酚醛树脂、(C)固化促进剂；和(D)含特定固化促进剂的微胶囊制备的。本发明的环氧树脂组合物一般以粉或粉制片剂形式提供。

对作为组分(A)的环氧树脂没有特别限制，它包括一般用作半导体封装用树脂的各种类型的环氧树脂，例如双酚-A型环氧树脂、由各种苯酚合成的线型酚醛环氧树脂。这类环氧树脂既可单独使用也可将两种或多种混合起来使用。这些环氧树脂中优选室温下为固体的、熔点超过室温的环氧树脂。适宜的环氧树脂有联苯型环氧树脂和线型酚醛环氧树脂。线型酚醛环氧树脂中，环氧当量为160-250，软化点50-130℃的是适宜的。联苯型环氧树脂包括下述(IV)式代表的环氧树脂：其中：R₁、R₂、R₃和R₄可为相同或不同的基团，各为氢原子或具有1-4个碳原子的烷基。