用于半导体封装的环氧树脂组合物、使用其的半导体器件以及用于制造半导体器件的方法技术

用于半导体封装的环氧树脂组合物、通过所述环氧树脂组合物封装的半导体器件以及在其中所述环氧树脂的经固化的材料位于衬底与半导体芯片之间的装置，所述环氧树脂组合物包括：(A)至少一种环氧树脂、(B)至少一种咪唑化合物以及(C)至少一种马来酰亚胺化合物。所述环氧树脂组合物提供了对半导体芯片表面具有优异的粘合性并且具有优异的抗湿性的经固化的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体封装的环氧树脂组合物、使用其的半导体器件以及用于制造半导体器件的方法
本申请要求2011年7月29日提交的美国非临时专利申请第13／193,822号的权益。本专利技术涉及用于半导体封装的环氧树脂组合物、使用其的半导体器件以及用于制造半导体器件的方法。
技术介绍
电子产业持续数十年不断减小集成电路部件的尺寸大小。同时，集成电路中的晶体管和与半导体芯片(semiconductorchip)(也被称为半导体芯片(semiconductordie))的电连接两者的尺寸大小也都已减小。晶体管大小的减小使得能够将更多功能性整合至单一芯片中。更多的芯片功能性提供了在现代电子器件诸如可以播放音乐、播放视频、捕捉图像及使用各种无线协议通讯的智能手机中所发现的多功能性。更多功能性同样要求更多的与半导体芯片及与其中包含其的封装件的电连接。半导体通常以封装件形式提供，其出售给将封装件安置在它们的印刷电路板(PCB)上的原始设备制造商(OME)客户。可选地，将不带封装件的半导体芯片直接安置在PCB上。后者因为其在增加电连接及降低成本方面的优点而受到关注。为了提供半导体芯片与其上放置芯片的衬底之间的机械强化，通常放置下填充材料(underfillmaterial)。用于现有下填充的液体环氧树脂组合物包括环氧树脂并且其可以包括其他组分诸如二氧化硅填料、硅烷偶联剂和氟化的或有机硅消泡剂。在用液体环氧树脂组合物填充半导体芯片和其上放置所述芯片的衬底之间的空间后，将其固化。近年来，已提出了对半导体芯片表面具有优异的粘合性的液体环氧树脂组合物(例如，参见专利文献1和2)。对于安置半导体元件等的方法，已进行包括以下的方法：先将环氧树脂组合物施加至衬底上，然后在相对较低的温度下加热以使所述环氧树脂组合物呈无流动性状态(即，B-阶段化)，在其上安置半导体元件(即，接合)以及完全地固化所述环氧树脂组合物(即，后固化)。以用列表专利文献[专利文献1]JP-A-2010-280804(未审查专利公开)[专利文献2]JP-A-2010-77234(未审查专利公开)
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题如上所述，半导体芯片被用于便携式电子装置诸如智能手机中。然而，该便携式电子装置不会总是受到如灵敏的电子器件般的对待，预期它们可能被摔落、滥用或经受机械冲击。此外，可能在非常差的环境条件诸如热及潮湿条件中使用它们。面对这些背景，就用于下填充的环氧树脂组合物而言，要求其经固化的材料对半导体芯片表面具有优异的粘合性并且具有优异的抗湿性。面对如上文所述的改进电子器件功能性的背景，对用于半导体封装的环氧树脂组合物的要求程度已增加。本专利技术的目的是提供用于半导体封装的环氧树脂组合物、通过液体环氧树脂封装的半导体器件以及用于制造半导体器件的方法，所述环氧树脂组合物可以提供对半导体芯片表面具有优异的粘合性并且具有优异的抗湿性的经固化的材料。解决问题的手段作为精心实验的结果，本专利技术人发现上述目的可以通过由将咪唑化合物和马来酰亚胺化合物与环氧树脂混合而制备的用于半导体封装的环氧树脂组合物来实现。在包括环氧树脂和咪唑化合物的用于半导体封装的环氧树脂组合物中，咪唑化合物作为环氧树脂的固化催化剂起作用，还作用在半导体芯片表面上，改进所述表面与树脂组合物的经固化的材料之间的粘合性。认为以下是作用机制，虽然作用机制并非必然确定(参见以下方案1)。-半导体芯片在其表面上通常具有聚酰亚胺钝化涂层等。-当咪唑化合物存在时，咪唑化合物的氮原子进攻酰亚胺环的羰基部分并打开酰亚胺环。-同时，咪唑化合物的氮原子与打开的酰亚胺环的羰基部分的碳原子形成键。该碳原子与环氧树脂反应，消除咪唑化合物，此后在环氧树脂与聚酰亚胺钝化涂层之间形成键。-该键影响半导体芯片表面与经固化的材料之间的粘合性。方案1然而，本专利技术人讨论以上提及的经固化的材料在湿气存在下劣化，粘合性变小。认为以下是作用机制，虽然作用机制并非必然确定(参见以下方案2)。-保留在经固化的材料中的咪唑化合物再次进攻聚酰亚胺钝化涂层的打开的酰亚胺环的羰基部分的碳原子。-以此步骤，消除环氧树脂并在碳原子与咪唑化合物之间形成键。-转而，当湿气存在时，湿气进攻碳原子并消除咪唑化合物。-该咪唑化合物进攻打开的酰亚胺环的羰基部分的碳原子，以此步骤，消除环氧树脂，粘合性降低。方案2本专利技术人发现，即使在湿气存在下，通过由将咪唑化合物和马来酰亚胺化合物与环氧树脂混合而制备的用于半导体封装的环氧树脂组合物来改进半导体芯片表面与树脂组合物的经固化的材料间的粘合性，减小粘合性的劣化。作用机制并非必然确定。然而，认为是由于经固化的材料中的游离咪唑化合物被马来酰亚胺化合物捕捉，聚酰亚胺钝化涂层的打开的酰亚胺环的羰基部分的碳原子再次被进攻，防止了环氧树脂的消除。本专利技术1涉及用于半导体封装的环氧树脂组合物，包括：(A)至少一种环氧树脂，(B)至少一种咪唑化合物，以及(C)至少一种马来酰亚胺化合物。本专利技术2涉及本专利技术1的用于半导体封装的环氧树脂组合物，其中按100重量份的环氧树脂(A)计，咪唑化合物(B)的量为0.01重量份至10重量份，马来酰亚胺化合物(C)的量为0.1重量份至16重量份。本专利技术3涉及本专利技术1或2的用于半导体封装的环氧树脂组合物，其中马来酰亚胺化合物(C)是选自单马来酰亚胺化合物和双马来酰亚胺化合物的至少一种化合物。本专利技术4涉及本专利技术1至3中任何项的用于半导体封装的环氧树脂组合物，还包括选自酚醛树脂和酸酐的至少一种固化剂(D)。本专利技术5涉及本专利技术1至4中任何项的用于半导体封装的环氧树脂组合物，还包括至少一种无机填料。本专利技术6涉及本专利技术1至5中任何项的用于半导体封装的环氧树脂组合物，其在25℃的粘度为0.1Pa·S至150Pa·S。本专利技术7涉及一种倒装(flip)芯片半导体器件，包括衬底和半导体，其中半导体通过本专利技术1至6中任何项的环氧树脂组合物固定于衬底。本专利技术8涉及一种组装件，包括：衬底；半导体芯片；以及本专利技术1至6中任何项的环氧树脂组合物的经固化的材料，所述经固化的材料位于衬底和半导体芯片之间，使得半导体晶片固定于衬底。本专利技术9涉及用于制造半导体器件的方法，其包括：在衬底与半导体芯片之间注射本专利技术1至6中任何项的环氧树脂组合物；以及热固化所述环氧树脂组合物。本专利技术10涉及用于制造半导体器件的方法，其包括：将本专利技术1至5中任何项的环氧树脂组合物施加至衬底；进行环氧树脂组合物的B-阶段化；将其他半导体元件或衬底放置在具有施加有环氧树脂组合物的表面的衬底上，所述表面作为粘合表面；以及热固化所述环氧树脂组合物。本专利技术11涉及用于制造半导体器件的方法，其包括：将本专利技术1至5中任何项的环氧树脂组合物施加至晶片；进行环氧树脂组合物的B-阶段化；进行晶片的切割以单切成半导体芯片；将单切的半导体芯片放置在具有施加有环氧树脂组合物的表面的其他半导体元件或衬底上，所述表面作为粘合表面；以及热固化所述环氧树脂组合物。专利技术效果本专利技术的用于半导体封装的环氧树脂组合物可以提供对半导体芯片表面具有优异的粘合性并且具有优异的抗湿性的经固化的材料。在物理冲击和高温及潮湿下，下填充材料(underfill)与半导体芯片间发生脱层的迄今为止的问题可以通过使用本专利技术的用于半导体封装的环氧树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体封装的环氧树脂组合物，包括：(A)至少一种环氧树脂，(B)至少一种咪唑化合物，以及(C)至少一种马来酰亚胺化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.29 US 13/193,8221.环氧树脂组合物在具有聚酰亚胺钝化涂层的半导体的封装中的应用，所述环氧树脂组合物包括：(A)至少一种环氧树脂，(B)至少一种微胶囊化的咪唑化合物，(C)至少一种马来酰亚胺化合物，(E)至少一种无机填料，(F)至少一种硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的应用，其中按100重量份的所述环氧树脂(A)计，所述微胶囊化的咪唑化合物(B)的量为0.01重量份至10重量份，所述马来酰亚胺化合物(C)的量为0.1重量份至16重量份。3.根据权利要求1或2所述的应用，其中所述马来酰亚胺化合物(C)是选自单马来酰亚胺化合物和双马来酰亚胺化合物的至少一种化合物。4.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述环氧树脂组合物还包括选自酚醛树脂和酸酐的至少一种固化剂(D)。5.根据权利要求3所述的应用，其中，所述环氧树脂组合物还包括选自酚醛树脂和酸酐的至少一种固化剂(D)。6.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述环氧树脂组合物在25℃的粘度为0.1Pa·S至150Pa·S。7.根据权利要求3所述的应用，其中，所述环氧树脂组合物在25℃的粘度为0.1Pa·S至150Pa·S。8.根据权利要求4所述的应用，其中，所述环氧树脂组合物在25℃的粘度为0.1Pa·S至150Pa·S。9.根据权利要求5所述的应用，其中，所述环氧树脂组...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕维尔·丘巴罗，铃木理，佐藤敏行，山田和义，松村香织，小畠直贵，
申请(专利权)人：纳美仕有限公司，
类型：
国别省市：