[发明专利]环氧树脂组合物和半导体器件

说明书

本申请为以下申请的分案申请：申请日为2006年9月27日，申请号为200680036367.2，其发明名称为环氧树脂组合物和半导体器件。

技术领域

本发明涉及环氧树脂组合物和半导体器件，特别的，涉及适用于面安装（area-mounted）半导体器件的环氧树脂组合物和使用该组合物的半导体器件。

背景技术

近来，市场上需要小型化、轻量化的高性能电子装置。随着这个趋势，半导体器件的组装密度逐年提高。另外一方面，半导体器件的表面安装加速发展。在这样的情况下，面安装半导体器件应运而生，而半导体器件的结构也由传统结构向这种结构发展。面安装半导体器件由球栅阵列（以下简称为“BGA”）和更加小型化的芯片尺寸封装半导体器件（以下简称为“CSP”）为代表。这些结构被开发来满足对日益增加的插针数量和高速操作的要求，而传统的表面安装（surface-mounted）半导体器件如QFP和SOP等已经不能满足这些要求了。面安装半导体器件具有这样的结构：在由双马来酰亚胺-三嗪（以下简称为“BT”）树脂/铜箔形成的电路板的一个表面上设置半导体元件，然后将安装有半导体元件的表面成型/密封，也就是，基底只有一个表面具有环氧树脂组成物。由于安装了半导体元件的那个表面上形成的树脂密封层厚度为几百微米到几毫米，因此一个表面是充分密封的。因此，金属基底和环氧树脂组合物固化产品之间由于热膨胀/热收缩造成的偏差，或者环氧树脂组合物成型/固化的时候发生的收缩很有可能影响到有机基底，从而导致半导体器件中使用的有机基底很可能成型之后立即翘曲。半导体器件在焊接过程中暴露在230°C~260°C的温度下，有时候，例如在进行温度循环测试的时候，需要暴露在-55°C的低温。此时，当翘曲程度加剧时，会损坏配线，导致接触不良或者树脂部位出现裂纹。当裂纹加重时，可以损坏配线。许多研究者都对减少翘曲进行了研究。例如，成型之后冷却到常温产生的翘曲可以通过使用玻璃化转变温度被设定到成型温度以上的具有三苯基骨架结构的环氧树脂或者具有萘骨架结构的多官能环氧树脂来减少（例如，参见日本特开2002-37863号公报）。然而，考虑到接下来要将基底温度升高到回流焊接温度，当基底暴露在260°C的气氛中的时候，翘曲就会加剧。此外，为了保证阻燃性，通常会加入阻燃剂例如氢氧化铝等，然而，根据阻燃剂类型的不同，阻燃剂的加入可能会特别地增加在260°C下的翘曲。

翘曲特别是在260°C下增加显著，这是因为玻璃化转变温度（以下简称为“Tg”）低。更具体地解释为，由于树脂的线性膨胀系数（以下简称为“α2”）在Tg温度及以上增加，基底和树脂之间的膨胀系数差增大，使得半导体器件的翘曲增大。因此，急需要开发一种新型的半导体封装环氧树脂，它具有更高的Tg，而同时保持低吸水性，在Tg及以上温度具有低α2值、优异的抗焊裂性，且在保持阻燃性的同时具有流动性，以及在–55°C~260°C之间表现出更小的翘曲。

本发明提供在面安装半导体器件中使用的环氧树脂组合物，它在成型之后和焊接过程以及在低温过程期间，例如温度循环测试中表现出较小的翘曲，它具有优异的阻燃性,抗焊裂性和流动性，并提供使用上述环氧树脂组合物的半导体器件。本发明进一步提供具有优异固化性能的环氧树脂组合物以及用其制备的半导体器件。

发明内容

为实现上述目的，根据本发明的第一个方面，这里提供的环氧树脂组合物具有这样的特征，它包括选自三官能团和四官能团环氧树脂中的至少一种环氧树脂（A），每个分子具有至少两个可以与环氧基反应的基团的固化剂（B），每个分子具有至少两个氰酸酯基团的化合物（C），以及无机填料（D），作为必要组分。

在第一个方面，三官能团环氧树脂可以用下面的结构式（1）表示：

其中a表示0~10。

在第一个方面，四官能团环氧树脂可以用下面的结构式（2）表示：

在第一个方面，每个分子具有至少两个氰酸酯基团的化合物（C）可以用下面的通用结构式(3)表示：

其中，R₁~R₉表示选自氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基、羟基、氨基、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐以及苯基中的一种，它们可以相同也可以不同，而b表示0至10。

在第一个方面，无机填料（D）可以是结晶二氧化硅（crystalline silica）和/或玻璃薄片。

在第一个方面，玻璃薄片可以有从10至40的纵横比。