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TWI667267B - 液狀封裝材、及使用其之電子元件 - Google Patents

液狀封裝材、及使用其之電子元件 Download PDF

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TWI667267B
TWI667267B TW104113693A TW104113693A TWI667267B TW I667267 B TWI667267 B TW I667267B TW 104113693 A TW104113693 A TW 104113693A TW 104113693 A TW104113693 A TW 104113693A TW I667267 B TWI667267 B TW I667267B
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小川英晃
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日商納美仕有限公司
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Abstract

本發明提供兼具低熱膨脹化、對半導體元件與基板間之間隙之注入性之液狀封裝材，以及使用液狀封裝材封裝封裝部位之電子元件。本發明之液狀封裝材之特徵係包含(A)液狀環氧樹脂、(B)硬化劑、(C)以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷進行表面處理之平均粒徑7~50nm之二氧化矽填料、及(D)平均粒徑0.2~5μm之二氧化矽填料，前述(C)成分之二氧化矽填料及前述(D)成分之二氧化矽填料之合計含量，相對於液狀封裝材之全部成分之合計100質量份為45~77質量份，前述(C)成分之二氧化矽填料與前述(D)成分之二氧化矽填料之調配比例(質量比)為1：10.2~1：559。

Description

液狀封裝材、及使用其之電子元件
本發明係關於適用於要求熱硬化性之用途的一液型接著劑之樹脂組成物。本發明之樹脂組成物可較好地使用作為使用於製造行動電話或智慧型手機之照相機模組使用之影像感測器模組、或半導體元件、積體電路、大規模積體電路、電晶體、晶體閘流管(thyristor)、二極體、電容器等之電子零件時之一液型接著劑。且，本發明之樹脂組成物亦可期待作為半導體裝置製造時使用之液狀封裝材之用途。
隨著電子機器之小型化、輕量化、高性能化而使半導體之安裝形態自打線接合型變化成覆晶型。
覆晶型之半導體裝置具有介隔凸塊電極使基板上之電極部與半導體元件連接之構造。該構造之半導體裝置於加入溫度循環等之熱附加時，因環氧樹脂等之有機材料製之基板與半導體元件之熱膨脹係數差而對凸塊電極施加應力，而有凸塊電極發生龜裂等之不良之問題。為了抑制該 不良發生，已廣泛進行使用稱為底部填充材(underfill)之液狀封裝劑，封裝半導體元件與基板之間之間隙，藉由使兩者相互固定而提高耐熱循環性。
對於作為底部填充材使用之液狀封裝劑被要求注入性、接著性、硬化性、保存安定性等優異，且不發生孔洞。且，對於利用液狀封裝材密封之部位則要求耐濕性、耐熱循環性、耐回焊性、耐龜裂性、耐翹曲等優異。
為了滿足上述要求，作為使用作為底部填充材之液狀封裝材已廣泛使用以環氧樹脂作為主劑者。
為了提高利用液狀封裝材封裝之部位之耐濕性及耐熱循環性，尤其是耐熱循環性，已知有效的是藉由於液狀封裝材中添加由如二氧化矽填料之無機物質所成之填充材(以下稱為「填料」)，而進行環氧樹脂等之有機材料製之基板與半導體元件之熱膨脹係數差之控制，或補強凸塊電極(參考專利文獻1)。
關於覆晶型之半導體裝置，隨著近年來之低-K層之微細化或焊接凸塊之無鉛化、Cu柱體化，為了防止因熱應力所致之低-K層之破壞、或焊接凸塊之龜裂發生，而對液狀封裝材要求更進一步之低熱膨脹化(降低液狀封裝材之熱膨脹係數)。
其另一方面，有半導體元件與基板之間隙或凸塊間之距離變窄之傾向。
使底部填充材低熱膨脹化時，需要填料之高填充化(提高填料之填充率)，但隨著填料之填充率上 升，黏度亦增加，因而底部填充材對半導體元件與基板間之間隙之注入性降低。
且，二氧化矽填料時，由於其表面存在多數之親水基的矽烷醇基，故與底部填充材之疏水性成分(例如作為主劑之環氧樹脂)之相溶性並非良好，而有填料於底部填充材中之分散性差之傾向。
使填料高填充化時，需使用更微細之填料，但隨著填料之微細化，使填料之表面積隨指數函數地增加。其結果，因上述理由而使填料之分散性惡化，使底部填充材之黏度增加，導致底部填充材於半導體元件與基板之間之間隙的注入性降低。
另一方面，為了提高無機填充材之調配量，已知有以矽烷偶合劑對無機填料進行表面處理之方法(例如，參考專利文獻2)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平10-1731103號公報
[專利文獻2]日本特開平8-20673號公報
專利文獻2所記載之發明係藉由以矽烷偶合劑對無機填料進行表面處理而提高無機填充材之調配量， 但以矽烷偶合劑進行表面處理後為平均粒徑5~40μm之無機填料。
更微細粒徑為nm等級之無機填料以專利文獻2所記載之矽烷偶合劑進行表面處理後，已知產生使底部填充材之黏度增加、對半導體元件與基板間之間隙之注入性降低、或儲存安定性及使用壽命惡化之問題。
本發明係為解決上述之先前技術之問題點，目的係提供兼具低熱膨脹化、對半導體元件與基板間之間隙之注入性之液狀封裝材、以及使用液狀封裝材封裝封裝部位之電子元件。
本發明人等為達成上述目的而積極研究之結果，獲得以下見解。
如上述，由於二氧化矽填料之表面存在多數之親水基的矽烷醇基，故與底部填充材之疏水性成分(例如作為主劑之環氧樹脂)之相溶性並非良好，而有填料於底部填充材中之分散性差之傾向。該等矽烷醇基亦具有作為路易斯酸之作用的活性。由於隨著填料之微細化，其表面積隨指數函數地增加，因此粒徑為nm等級之二氧化矽填料其表面積變得遠大於平均粒徑5~40μm之二氧化矽填料。其結果，二氧化矽填料之表面處理時若使用如專利文獻2所記載般之活性較高之以往之矽烷偶合劑時，存在於二氧化矽填料表面之矽烷醇基與矽烷偶合劑過度反應，而使底部填 充材中之填料分散性惡化，使底部填充材之黏度增加，對半導體元件與基板之間之間隙的注入性降低。
本發明係基於上述見解而完成者，而提供一種液狀封裝材，其特徵係包含(A)液狀環氧樹脂、(B)硬化劑、(C)以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷進行表面處理之平均粒徑7~50nm之二氧化矽填料(1)、及(D)平均粒徑0.2~5μm之二氧化矽填料(2)，
前述(C)成分之二氧化矽填料(1)及前述(D)成分之二氧化矽填料(2)之合計含量，相對於液狀封裝材之全部成分之合計100質量份為45~77質量份，
前述(C)成分之二氧化矽填料(1)與前述(D)成分之二氧化矽填料(2)之調配比例(質量比)為1：10.2~1：559。
本發明之液狀封裝材中，較好預先混合前述(A)成分之液狀環氧樹脂與前述(C)成分之二氧化矽填料(1)。
本發明之液狀封裝材中，較好前述(B)成分之硬化劑為胺系硬化劑。
本發明之液狀封裝材中，前述(D)成分之二氧化矽填料(2)亦可以矽烷偶合劑予以表面處理。
本發明之液狀封裝材中，亦可進而含有(E)路易斯鹼或其鹽。前述(E)成分較好為三苯基膦。
且，本發明提供一種半導體裝置，其具有使 用本發明之液狀封裝材封裝之覆晶型半導體元件。
本發明之液狀封裝材對半導體元件與基板間之間隙的注入性良好。
且，本發明之液狀封裝材由於經低熱膨脹化，故使用本發明之液狀封裝材封裝之半導體裝置中，可抑制因熱應力所致之低-K層的破壞及於焊接凸塊之龜裂發生。
以下，針對本發明之液狀封裝材詳細加以說明。
本發明之樹脂組成物含有以下所述之(A)~(D)成分作為必須成分。
(A)液狀環氧樹脂
(A)成分之液狀環氧樹脂係作為本發明之液狀封裝材之主劑的成分。本發明中，液狀環氧樹脂意指在常溫為液狀之環氧樹脂。
本發明中之液狀環氧樹脂亦例示有：雙酚A型環氧樹脂之平均分子量約400以下者；如對-縮水甘油氧基苯基二甲基參雙酚A縮水甘油醚之分支狀多官能雙酚A型環氧樹脂；雙酚F型環氧樹脂；酚酚醛清漆型環氧樹脂之平均分子量約570以下者；如乙烯基(3,4-環己烯基)二氧 化物、3,4-環氧基環己基羧酸(3,4-環氧基環己基)甲酯、己二酸雙(3,4-環氧基-6-甲基環己基甲酯)、2-(3,4-環氧基環己基)-5,1-螺(3,4-環氧基環己基)-間-二氧化物之脂環式環氧樹脂；3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二縮水甘油氧基聯苯之聯苯型環氧樹脂；如六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、3-甲基六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、六氫對苯二甲酸縮水甘油酯之縮水甘油酯型環氧樹脂；如二縮水甘油基苯胺、二縮水甘油基甲苯胺、三縮水甘油基-對-胺基苯酚、四縮水甘油基-間-二甲苯基二胺、四縮水甘油基雙(胺基甲基)環己烷之縮水甘油基胺型環氧樹脂；以及如1,3-二縮水甘油基-5-甲基-5-乙基乙內醯脲之乙內醯脲型環氧樹脂；含萘環之環氧樹脂。又，可使用如1,3-雙(3-縮水甘油氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷之具有矽氧骨架之環氧樹脂。再者，亦例示有如(聚)乙二醇二縮水甘油醚、(聚)丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、二環己烷二甲醇二縮水甘油醚之二環氧化物化合物；如三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚之三環氧化物化合物等。
其中較好為液狀雙酚型環氧樹脂、液狀胺基酚型環氧樹脂、聚矽氧改質環氧樹脂、萘型環氧樹脂。進而較好為液狀雙酚A型環氧樹脂、液狀雙酚E型環氧樹脂、對-胺基酚型液狀環氧樹脂、1,3-雙(3-縮水甘油氧基丙基)四甲基二矽氧烷。
作為(A)成分之液狀環氧樹脂可單獨使用亦可併用 2種以上。
且，可為常溫為固體之環氧樹脂，亦可藉由與液狀環氧樹脂併用而在作為混合物顯示液狀時使用。
(B)硬化劑
(B)成分之硬化劑只要為環氧樹脂之硬化劑，則無特別限制，可使用公知者，可使用酸酐系硬化劑、胺系硬化劑及酚系硬化劑之任一種。
作為酸酐系硬化劑之具體例，例示有甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐等之烷基化四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基降冰片烯二羧酸酐、經烯基取代之琥珀酸酐、甲基納迪克酸酐、戊二酸酐等。
胺系硬化劑之具體例舉例為如三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、間-二甲苯二胺、三甲基六亞甲基二胺、2-甲基五亞甲基二胺等之脂肪族聚胺、如異佛爾酮二胺、1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、降冰片烯二胺、1,2-二胺基環己烷等之脂環式聚胺、如N-胺基乙基哌嗪、1,4-雙(2-胺基-2-甲基丙基)哌嗪之哌嗪型之聚胺、如二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷、雙(甲硫基)甲苯二胺、二胺基二苯基甲烷、間-苯二胺、二胺基二苯基碸、二乙基甲苯二胺、三亞甲基雙(4-胺基苯甲酸酯)、聚四亞甲基氧化物-二-對-胺基苯甲酸酯等之芳香族聚胺類。 且，作為市售品舉例為T-12(商品名，三洋化成工業製)(胺當量116)。
作為酚系硬化劑之具體例，係指具有酚性羥基之單體、寡聚物、聚合物全部，舉例有例如酚酚醛清漆樹脂及其烷化物或烯丙化物、甲酚酚醛清漆樹脂、酚芳烷基(包含伸苯基、聯伸苯基骨架)樹脂、萘酚芳烷基樹脂、三酚甲烷樹脂、二環戊二烯型酚樹脂等。
該等中，胺系硬化劑由於耐濕性及耐熱循環性優異故而較佳，其中，二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷，基於耐熱性、機械特性、密著性、電特性、耐濕性之觀點而言係較佳。又，基於常溫呈現液狀之方面而言，作為液狀封裝材之硬化劑亦較佳。
(B)成分之硬化劑可單獨使用，亦可併用2種以上。
本發明之液狀封裝材中，(B)成分之硬化劑的調配比例並未特別限制，但較好相對於(A)成分之液狀環氧樹脂之環氧基1當量，為0.5~1.6當量，更好為0.6~1.3當量。
(C)：二氧化矽填料(1) (D)：二氧化矽填料(2)
(C)成分之二氧化矽填料(1)及(D)成分之二氧化矽填料(2)係基於提高經封裝部位之耐濕性及耐熱循 環性，尤其是耐熱循環性為目的而添加於液狀封裝材。藉由添加二氧化矽填料而提高耐熱循環性之原因係藉由降低線膨脹係數，而可抑制因熱循環所致之液狀封裝材之硬化物之膨脹．收縮。
本發明之液狀封裝材中，併用作為(C)成分之平均粒徑為7~50nm之二氧化矽填料(1)與作為(D)成分之平均粒徑為0.2~5μm之二氧化矽填料(2)之平均粒徑互不相同之2種二氧化矽填料。併用平均粒徑互不相同之2種二氧化矽填料之理由如下。
僅著眼於二氧化矽填料，考慮二氧化矽填料接近最密填充狀態時，併用平均粒徑互不相同之2種二氧化矽填料，亦即使用多成分粒徑之二氧化矽填料時比僅使用平均粒徑為相同範圍之二氧化矽填料亦即單一粒徑之二氧化矽填料更佳。此係因為藉由粒徑較大之二氧化矽填料彼此之間隙中，進入粒徑更小之二氧化矽填料，而可更密地填充二氧化矽填料之故。作為二氧化矽填料單體，所謂接近最密填充狀態係於以該二氧化矽填料作為成分之液狀封裝材由於二氧化矽填料彼此之間隙擴大而提高分散性。此係因為有助於液狀封裝材之流動性之樹脂成分變多。結果使液狀封裝材黏度變低，而提高朝半導體元件與基板間之間隙的注入性。基於上述理由，(C)成分之二氧化矽填料(1)與(D)成分之二氧化矽填料(2)之平均粒徑之差較大較好。
(C)成分之二氧化矽填料(1)由於平均粒 徑為7~50nm，故為了提高於液狀封裝材中之分散性，必須使用以矽烷偶合劑預先進行表面處理者。但如上述，粒徑為nm等級之二氧化矽填料相較於專利文獻2所記載之平均粒徑5~40μm之二氧化矽填料，其表面積遠遠較大，故於使用如專利文獻2所記載般之活性較高之先前矽烷偶合劑時，存在於二氧化矽填料表面之矽烷醇基會與矽烷偶合劑過度反應，而使液裝封裝材中之二氧化矽填料之分散性惡化，使液狀封裝材之黏度增加，且對半導體元件與基板間之間隙的注入性降低。
相對於此，本發明之液狀封裝材中，作為(C)成分之二氧化矽填料(1)係使用以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷預先表面處理者。
2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷係具有下述式所示之構造，於末端存在環狀環。
由於該環狀環所致之立體障礙，其活性比如專利文獻2所記載者之先前使用之縮水甘油醚型矽烷偶合劑之縮水甘油基更受到限制。因此，二氧化矽填料表面所存在之矽烷醇基與作為矽烷偶合劑之2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷可適度反應，而使液狀封裝材中之分散性良好。因此，液狀封裝材之黏度不會增加，而使對半導體元件與基板間之間隙的注入性良好。
作為矽烷偶合劑，使用2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷對二氧化矽填料進行表面處理之方法並未特別限制，例如可藉由攪拌法、濕式法、乾式法等實施。
攪拌法係預先將矽烷偶合劑與二氧化矽填料饋入攪拌裝置中，以適當條件攪拌之方法，作為上述攪拌裝置，可使用亨歇爾混合機等之可高速旋轉而攪拌．混合之混合機，但未特別限制。
濕式法係於水或有機溶劑中溶解相對於欲進行表面處理之二氧化矽填料之表面積為充分量之矽烷偶合劑，藉由使作為矽烷偶合劑之化合物亦即2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷水解，而成為表面處理溶液。對於所得表面處理溶液添加二氧化矽填料，攪拌成為漿料狀。藉由攪拌使矽烷偶合劑與二氧化矽填料充分反應後，藉由過濾或離心分離等方法，使二氧化矽填料與表面處理溶液分離並加熱乾燥。
乾式法係於利用攪拌裝置高速攪拌之二氧化矽填料中均一分散矽烷偶合劑之原液或溶液而處理之方法。作為上述攪拌裝置，可使用亨歇爾混合機等之可高速旋轉而攪拌．混合之混合機，但未特別限制。
又，上述攪拌法、濕式法、乾式法以外，亦可較好地使用例如將矽烷偶合劑直接添加於將二氧化矽填料分散於溶劑中而成之二氧化矽填料分散液中，使二氧化矽填料表面改質之整體摻混法(integral blend method)。
(C)成分之二氧化矽填料(1)之平均粒徑未達7nm時，由於該二氧化矽填料之比表面積隨指數函數地增加，故(C)成分之二氧化矽填料(1)於液狀封裝材中之分散性惡化，對半導體元件與基板間之間隙的注入性降低。
另一方面，(C)成分之二氧化矽填料(1)之平均粒徑超過50nm時，由於與(D)成分之二氧化矽填料(2)之平均粒徑差變小，故(C)成分之二氧化矽填料(1)與(D)成分之二氧化矽填料(2)兩者於液狀封裝材中之分散性降低，對半導體元件與基板間之間隙的注入性降低。
(C)成分之二氧化矽填料(1)更好平均粒徑為7~15nm。
(C)成分之二氧化矽填料(1)之形狀並未特別限制，可為粒狀、粉末狀、鱗片狀等任一形態。又，二氧化矽填料之形狀為粒狀以外時，所謂二氧化矽填料之平均粒徑意指二氧化矽填料之平均最大徑。
但，成為真球度0.8以上之略真球狀之形狀時，基於在液狀封裝材中之二氧化矽填料之分散性及液狀封裝材之注入性提高，並且二氧化矽填料更接近最密填充狀態之觀點而言係較佳。本說明書中之「真球度」係定義為「粒子之最小徑對於最大徑之比」。例如，以掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察之結果，只要所觀測之最小徑相對於最大徑之比為0.8以上即可。(C)成分之二氧化矽填料之真球度較好為0.9以上。
(D)成分之二氧化矽填料(2)由於平均粒徑為0.2~5μm，因此即使未經表面處理，於液狀封裝材中之分散性亦不成問題。但，使用以矽烷偶合劑預先表面處理者時，由於提高液狀封裝材中之分散性，故易於增加(D)成分之二氧化矽填料(2)之含量而較佳。
(D)成分之二氧化矽填料(2)之表面處理可使用乙烯系、縮水甘油氧系、甲基丙烯酸系、胺系、硫醇系等之各種矽烷偶合劑。
關於利用矽烷偶合劑之二氧化矽填料之表面處理方法係與針對(C)成分之二氧化矽填料(1)所記載者相同。
(D)成分之二氧化矽填料(2)之平均粒徑未達0.2μm時，由於如前述比表面積隨指數函數地增加，故而液狀封裝材之黏度變高，對半導體元件與基板之間隙之注入性降低。
另一方面，(D)成分之二氧化矽填料(2)之平均粒徑超過5μm時，由於相對於半導體元件與基板之間隙二氧化矽填料之尺寸過大，而於注入時夾帶孔洞而成為問題。
(D)成分之二氧化矽填料(2)之平均粒徑更好為0.25~0.6μm。
關於(D)成分之二氧化矽填料(2)之形狀與針對(C)成分之二氧化矽填料(1)所記載者相同。
本發明之液狀封裝材中，相對於液狀封裝材之全部成分之合計100質量份，(C)成分之二氧化矽填 料(1)與(D)成分之二氧化矽填料(2)之合計含量為45~77質量份。
二氧化矽填料(1)、(2)之合計含量未達45質量份時，液狀封裝材之線膨脹係數變大，以液狀封裝材封裝之部位之耐熱循環性降低。
另一方面，二氧化矽填料(1)、(2)之合計含量超過77質量份時，液狀封裝材之黏度增加，對半導體元件與基板之間隙的注入性降低。
二氧化矽填料(1)、(2)之合計含量更好為50~70質量份。
本發明之液狀封裝材中，(C)成分之二氧化矽填料(1)與(D)成分之二氧化矽填料(2)之調配比例(質量比)為1：10.2~1：559。
二氧化矽填料(1)之調配比例若多於1：10.2，則二氧化矽填料(1)於液狀封裝材中之分散性惡化，液狀封裝材之黏度增加，對半導體元件與基板間之間隙的注入性降低。
另一方面，二氧化矽填料(1)之調配比例若少於1：559，則二氧化矽填料(1)、(2)於液狀封裝材中之分散性惡化，或二氧化矽填料(2)之分散性惡化，對半導體元件與基板間之間隙的注入性降低。
二氧化矽填料(1)、(2)之調配比例更好為1：17.7~1：111，又更好為1：17.7~1：76。
本發明之液狀封裝材中，除上述(A)~ (D)成分以外，亦可根據需要含有以下所述之成分。
(E)：路易斯鹼或其鹽
本發明之液狀封裝材亦可含有路易斯鹼或其鹽作為(E)成分。
如上述，(C)成分之二氧化矽填料(1)及(D)成分之二氧化矽填料(2)之表面存在多數親水基的矽烷醇基。該等矽烷醇基亦具有作為路易斯酸之作用的活性。
藉由含有路易斯鹼或其鹽作為(E)成分，而抑制二氧化矽填料(1)、(2)表面存在之矽烷醇基之路易斯酸活性。藉此，進一步提高二氧化矽填料(1)、(2)於液狀封裝材中之分散性。藉此，進一步提高對半導體元件與基板間之間隙的注入性。
做(E)成分之路易斯鹼或其鹽，可使用咪唑類、二氮雜雙環壬烯、二氮雜雙環十一碳烯等之胺化合物、或該等之鹽、三苯基膦、二苯基膦、苯基膦等之膦化合物或該等之鹽。
該等中，三苯基膦由於可對二氧化矽填料表面之矽烷醇基有效作用，且液狀封裝材之儲存安定性優異故而較佳。
含有路易斯鹼作為(E)成分時，本發明之液狀封裝材中之路易斯鹼含量，相對於(C)成分之二氧化矽填料(1)及(D)成分之二氧化矽填料(2)之合計量100質量份，較好為0.1~0.8質量份，更好為0.2~0.5質量份。
(其他調配劑)
本發明之液狀封裝材亦可根據需要進而含有上述成分(A)~(E)成分以外之成分。此種成分之具體例可調配彈性體、硬化促進劑、金屬錯合物、調平劑、著色劑、離子捕捉劑、消泡劑、難燃劑等。各調配劑之種類、調配量如常用方法。
(液狀封裝材之調製)
本發明之液狀封裝材係藉由混合上述(A)~(D)成分以及若含有時之進一步的(E)成分以及進而根據需要調配之其他調配劑並攪拌而調製。
混合攪拌可使用輥磨機進行，但當然未限定於此。
(A)成分之環氧樹脂為固形時，較好藉由加熱等使其液狀化或流動化後予以混合。
各成分可同時混合，亦可先混合一部分，隨後混合其餘成分等，亦可適當變更。對於(A)成分之液狀環氧樹脂，(C)成分之二氧化矽填料(1)難以均一分散時，亦可先混合(A)成分之液狀環氧樹脂與(C)成分之二氧化矽填料(1)，隨後混合其餘成分，亦可先混合(A)成分之液狀環氧樹脂與(C)成分之二氧化矽填料(1)，隨後混合其餘成分。
其次描述本發明之液狀封裝材之特性。
本發明之液狀封裝材(1)、(2)較好在常 溫(25℃)之黏度為200Pa．s以下，作為底部填充材使用時之注入性良好。
本發明之液狀封裝材更好在常溫(25℃)之黏度為100Pa．s以下。
又，本發明之液狀封裝材作為底部填充材使用時，利用毛細管流動之注入性良好。具體而言，以後述實施例所記載之順序評價對間隙之注入性時，注入時間較好為1200秒以下。
其次對本發明之液狀封裝材之使用方法舉例作為底部填充材使用加以說明。
本發明之液狀封裝材作為底部填充材使用時，藉以下順序於基板與半導體元件間之間隙填充本發明之液狀封裝材。
邊將基板例如加熱至70~130℃，邊於半導體元件之一端塗佈本發明之液狀封裝材時，藉由毛細管現象，於基板與半導體元件間之間隙填充本發明之液狀封裝材。此時，為了縮短本發明之液狀封裝材填充所需之時間，亦可使基板傾斜，於該間隙內外產生壓力差。
於該間隙中填充本發明之液狀封裝材後，使該基板於特定溫度特定時間，具體而言於80~200℃加熱0.2~6小時，使液狀封裝材加熱硬化，而封裝該間隙。
本發明之半導體裝置係使用本發明之液狀封裝材作為底部填充材，以上述順序對封裝部位亦即基板與半導體元件間之間隙予以封裝者。此處作為進行封裝之半 導體元件，為積體電路、大規模積體電路、電晶體、晶體閘流管及二極體及電容器等，而未特別限制。
〔實施例〕
以下，藉由實施例詳細說明本發明，但本發明並非限定於該等者。
(實施例1~15、比較例1~6)
以成為如下述表所示之調配比例之方式，使用輥混合機混練原料，調製實施例1~15、比較例1~6之液狀封裝材。但先混合(A)成分之液狀環氧樹脂與(C)成分之二氧化矽填料(1)，隨後混合其餘成分。又，表中各組成有關之數值表示質量份。
(A)環氧樹脂
環氧樹脂A-1：雙酚F型環氧樹脂，製品名YDF8170，新日鐵化學股份有限公司製，環氧當量158
環氧樹脂A-2：胺基酚型環氧樹脂，製品名jER630，三菱化學股份有限公司製，環氧當量94g/eq
環氧樹脂A-3：1,4-己烷二甲醇二縮水甘油醚，製品名EP-4085S，ADEKA股份有限公司製，環氧當量135g/eq
(B)硬化劑
硬化劑B-1：4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯基甲烷，製品名KAYAHARD A-A，日本化藥股份有限公司製
硬化劑B-2：二乙基甲苯二胺，製品名ETHACURE 100，日本Albemarle股份有限公司製
硬化劑B-3：二甲硫基甲苯二胺，製品名HARTCURE30，Jonson Fine Chemical製
(C)二氧化矽填料(1)
二氧化矽填料C-1：經2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：7nm)，製品名YN010A-JGP，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料C-2：經2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：10nm)，製品名YA010A-JGP，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料C-3：經2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：50nm)，製品名YA050A-JGP，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料C-4：經2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：100nm)，製品名YC100A-JGP，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料C-5：表面未處理之二氧化矽填料(平均粒徑12nm)，製品名R200，Evonik Industries AG製
二氧化矽填料C-6：經三甲基矽烷基表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑12nm)，製品名RX200，Evonik Industries AG製
二氧化矽填料C-7：經辛基矽烷基表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑12nm)，製品名R805，Evonik Industries AG製
(D)二氧化矽填料(2)
二氧化矽填料D-1：表面未處理之二氧化矽填料(平均粒徑：0.3μm)，製品名SP-03B，扶桑化學股份有限公司製
二氧化矽填料D-2：經矽烷偶合劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：0.25μm)，製品名SE1053-SEO，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料D-3：經矽烷偶合劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：0.5μm)，製品名SE2200-SEE，ADMATECHS股份有限公司製
二氧化矽填料D-4：經矽烷偶合劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)表面處理之二氧化矽填料(平均粒徑：1.5μm)，製品名SE5050-SEJ，ADMATECHS股份有 限公司製
(E)路易斯鹼
路易斯鹼E-1：三苯基膦，製品名TPP，北興化學工業股份有限公司製
將所調製之液狀封裝材作為評價用試料實施以下評價。
(黏度)
使用Brookfield黏度計，於液溫25℃、50rpm測定剛調製後之評價用試料之黏度。
(觸變指數(thixotropic index)(T.I.))
使用Brookfield公司製之旋轉黏度計HBDV-1(使用轉子SC4-14)，於5rpm測定25℃之黏度(Pa．s)及於50rpm測定25℃之黏度(Pa．s)，將於5rpm測定之黏度之測定值除以於50rpm測定之黏度之測定值所得之值(5rpm之黏度相對於50rpm之黏度之比)表示為觸變指數。
(注入性)
於有機基板(FR-4基板)上，設置20μm或50μm之間隙，代替半導體元件而固定玻璃板製作試驗片。將該試驗片置於設定在110℃之加熱板上，於玻璃板之一端側塗 佈液狀封裝材，測定注入距離達到至20mm之時間。該順序實施2次，將測定值之平均值作為注入時間之測定值。
實施例1~15之液狀封裝材在液溫25℃、50rpm測定之黏度、觸變指數(T.I.)、20mm注入性之評價結果均為良好。
含有路易斯鹼(三苯基膦)作為(E)成分之實施例7之液狀封裝材之物性(黏度、T.I.、20mm注入性)進一步提高。
且，使用經矽烷偶合劑表面處理之二氧化矽填料作為(D)成分之二氧化矽填料2之實施例13~15，不損及液狀封裝材之物性(黏度、T.I.、20mm注入性)，而可增 加二氧化矽填料2之含量。
另一方面，使用平均粒徑超過50nm(100nm)者作為(C)成分之二氧化矽填料1之比較例1，液狀封裝材之20mm注入性差。使用未經表面處理者作為(C)成分之二氧化矽填料1之比較例2、以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷以外之矽烷偶合劑進行表面處理之比較例3、4、及(C)成分之二氧化矽填料1之調配比例相對於(D)成分之二氧化矽填料2多於1：10.2之比較例5，液狀封裝材之物性(黏度、T.I.、20mm注入性)差。

Claims (5)

  1. 一種液狀封裝材，其特徵係包含(A)液狀環氧樹脂、(B)硬化劑、(C)以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷進行表面處理之平均粒徑7~50nm之二氧化矽填料、(D)平均粒徑0.2~5μm之二氧化矽填料、及(E)三苯基膦，前述(C)成分之二氧化矽填料及前述(D)成分之二氧化矽填料之合計含量，相對於液狀封裝材之全部成分之合計100質量份為45~77質量份，前述(C)成分之二氧化矽填料與前述(D)成分之二氧化矽填料之調配比例(質量比)為1：17.7~1：76.0。
  2. 如請求項1之液狀封裝材，其中預先混合前述(A)成分之液狀環氧樹脂與前述(C)成分之以2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷進行表面處理之平均粒徑7~50nm之二氧化矽填料。
  3. 如請求項1之液狀封裝材，其中前述(B)成分之硬化劑為胺系硬化劑。
  4. 如請求項1~3中之任一項之液狀封裝材，其中前述(D)成分之二氧化矽填料係以矽烷偶合劑予以表面處理。
  5. 一種半導體裝置，其具有使用如請求項1~4中之任一項之液狀封裝材封裝之覆晶型半導體元件。
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