專利名稱：半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物以及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物，盡管沒有溴化物(例如，溴化的環(huán)氧樹脂)和銻化合物(例如，三氧化二銻)存在，其仍然有效地適于模壓并且固化成具有阻燃和耐濕可靠性的產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種用該組合物的固化產(chǎn)品封裝的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
當(dāng)前主流的半導(dǎo)體器件有樹脂封裝型的二極管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。環(huán)氧樹脂相對于其它熱固性樹脂具有優(yōu)越的模壓性能、粘著性能、電性能、機械性能和耐濕性。因而通常使用環(huán)氧樹脂組合物封裝半導(dǎo)體器件。現(xiàn)在半導(dǎo)體器件用于現(xiàn)代社會的每個領(lǐng)域。例如，用于電器和計算機。為了防止失火，要求半導(dǎo)體器件具有阻然性。
為了提高阻燃性，在半導(dǎo)體封裝環(huán)氧樹脂組合物中，通常包括與三氧化二銻(Sb2O3)相結(jié)合的鹵化環(huán)氧樹脂。鹵化環(huán)氧樹脂與三氧化二銻結(jié)合在蒸氣相中具有大的自由基捕捉和空氣絕緣效應(yīng)，因而帶來高阻燃的作用。
然而，鹵化環(huán)氧樹脂在燃燒期間產(chǎn)生有毒氣體，并且三氧化二銻具有粉末毒性。它們給人體健康和環(huán)境造成了負(fù)面影響，希望從樹脂組合物中完全除去這些阻燃劑。
考慮到上述要求，已經(jīng)進(jìn)行研究，通過利用氫氧化物(例如氫氧化鋁和氫氧化鎂)或磷基阻燃劑(如紅磷和磷酸鹽)代替鹵化的環(huán)氧樹脂和三氧化二銻。令人遺憾地，使用這些替代化合物引起各種各樣的問題。氫氧化物(例如氫氧化鋁或氫氧化鎂)具有較差的阻燃效果，因此必須以較大的量加入以使環(huán)氧樹脂組合物具有阻燃性。之后組合物的粘度增加到對模塑有害的程度，引起模塑缺陷例如空隙和金屬絲變形(wire flow)。另一方面，當(dāng)半導(dǎo)體器件暴露于濕熱環(huán)境中時，加入到環(huán)氧樹脂組合物中的含磷阻燃劑(例如紅磷和磷酸鹽)可以水解產(chǎn)生磷酸。所產(chǎn)生的磷酸導(dǎo)致鋁導(dǎo)線被腐蝕，降低其可靠性。
為解決這些問題，日本專利號2,843,244提出使用表層涂有SixOy的紅磷作為阻燃劑的環(huán)氧樹脂組合物，不過它仍然缺乏耐濕可靠性。日本專利-A-10-259292公開了一種環(huán)氧樹脂組合物，其中使用了環(huán)磷腈化合物，用量以磷原子給出為0.2-3.0wt％，基于除填料以外的其它組分的總重量。為了提供阻燃性，必須在環(huán)氧樹脂組合物中加入大量的環(huán)磷腈化合物，在高溫環(huán)境中可能導(dǎo)致固化無效并且降低電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物，盡管沒有溴化物(例如，溴化的環(huán)氧樹脂)和銻化合物(例如，三氧化二銻)存在，其仍然有效地適于模壓并且固化成具有高阻燃和耐濕可靠性的產(chǎn)品。另一個目的是提供一種固化態(tài)組合物封裝的半導(dǎo)體器件。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基本上不含溴化物和銻化合物的半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物，并且有效地適于模壓的和可以固化成為具有改進(jìn)阻燃性和耐濕可靠性的產(chǎn)品，其中該環(huán)氧樹脂組合物包含(A)環(huán)氧樹脂，(B)固化劑，(C)無機填料，和(D)平均組成通式(1)的熔點為110℃-130℃的磷腈化合物，顯示如下。用固化態(tài)的環(huán)氧樹脂組合物封裝的半導(dǎo)體器件在阻燃性和耐濕可靠性方面有改進(jìn)。
因此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物，其包括作為主要組分的(A)環(huán)氧樹脂，(B)固化劑，(C)無機填料，和(D)平均組成的通式(1)的熔點為110-130℃的磷腈化合物， 其中下標(biāo)a，b和n是滿足0＜a≤0.05n，1.90n≤b＜2n，2a+b＝2n，和3≤n≤6的數(shù)，該組合物基本上沒有溴化物和銻化合物。
還在此關(guān)注的是一種用該環(huán)氧樹脂組合物固化產(chǎn)品封裝的半導(dǎo)體器件。
如上所述，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物基本上沒有溴化物和銻化合物。雖然溴化的環(huán)氧樹脂和三氧化二銻通常包括在傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂組合物中以賦予阻燃性，但本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物不依靠溴化的環(huán)氧樹脂和三氧化二銻達(dá)到阻燃規(guī)格UL-94，V-0。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)進(jìn)行研究，通過利用氫氧化物(例如氫氧化鋁和氫氧化鎂)或磷基阻燃劑(如紅磷和磷酸鹽)代替溴化的環(huán)氧樹脂和三氧化二銻。令人遺憾地，已知供替代的阻燃劑具有共同的缺點，即耐水性較差，特別是在高溫下，所以它們被溶解和分解以增加萃取水中的雜質(zhì)離子。因此，如果將傳統(tǒng)的基本上沒有溴化物和銻化合物的阻燃環(huán)氧樹脂組合物封裝的半導(dǎo)體器件在濕熱環(huán)境中保存一長時間，那么器件中的鋁導(dǎo)線將被腐蝕，降低其耐濕可靠性。
基于上述考慮，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)沒有增加萃取水中雜質(zhì)離子的半導(dǎo)體封裝環(huán)氧樹脂組合物，有效地適于模壓的和固化成具有改進(jìn)阻燃性和耐濕可靠性的產(chǎn)品，其中該環(huán)氧樹脂組合物使用平均組成通式(1)的熔點為110-130℃的磷腈化合物作為阻燃劑(D)。該磷腈化合物十分耐水，并且不增加萃取水中的雜質(zhì)離子。


圖1是磷腈化合物SPE-100凝膠滲透色譜法(GPC)圖。
圖2是磷腈化合物SPE-100在再結(jié)晶后的GPC圖。
圖3是磷腈化合物SPE-100差示掃描量熱法(DSC)圖。
圖4是磷腈化合物SPE-100在再結(jié)晶后的DSC圖。
具體實施例方式
本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物的組分(A)是環(huán)氧樹脂，它并不是關(guān)鍵性的，只要它在一個分子中包含至少兩個環(huán)氧基即可。合適的環(huán)氧樹脂的說明性例子包括酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，三酚烷烴型環(huán)氧樹脂，芳烷基型環(huán)氧樹脂，含聯(lián)苯骨架的芳烷基型環(huán)氧樹脂，聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂，雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂，雜環(huán)環(huán)氧樹脂，含萘環(huán)的環(huán)氧樹脂，雙酚A型環(huán)氧化合物，雙酚F型環(huán)氧化合物和1-2-二苯乙烯型環(huán)氧樹脂。這些環(huán)氧樹脂可以單獨使用，或者兩種或多種結(jié)合使用。不包括溴化的環(huán)氧樹脂。
這里使用的環(huán)氧樹脂可水解的氯含量優(yōu)選直至1,000ppm，特別是直至500ppm，鈉和鉀的含量分別直至10ppm。如果可水解的氯含量大于1,000ppm，或如果鈉或鉀的含量大于10ppm，當(dāng)封裝的半導(dǎo)體器件長時間存在于濕熱環(huán)境中時，其耐濕性將降低。
組分(B)為固化劑，也不是關(guān)鍵性的。通常酚醛樹脂用作固化劑。典型酚醛樹脂固化劑的說明性例子包括酚醛清漆樹脂，含萘環(huán)的酚醛樹脂，芳烷基型酚醛樹脂，三酚烷烴型酚醛樹脂，含聯(lián)苯骨架的芳烷基型酚醛樹脂，聯(lián)苯型酚醛樹脂，脂環(huán)酚醛樹脂，雜環(huán)酚醛樹脂和雙酚型酚醛樹脂，例如雙酚A和雙酚F型酚醛樹脂。這些酚醛樹脂可以單獨使用，或者兩種或多種結(jié)合使用。
同環(huán)氧樹脂一樣，這里使用的固化劑鈉和鉀的含量優(yōu)選分別直至10ppm。如果鈉或鉀的含量大于10ppm，當(dāng)封裝的半導(dǎo)體器件長時間存在于濕熱環(huán)境中時，其耐濕性將降低。
所使用固化劑的量并不是關(guān)鍵，只要其可以有效的固化環(huán)氧樹脂即可。當(dāng)使用的固化劑是酚醛樹脂時，所使用的固化劑中酚羥基與環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基的摩爾比優(yōu)選為0.5-1.5，更優(yōu)選為0.8-1.2。
在本發(fā)明的實踐中，優(yōu)選使用固化促進(jìn)劑促進(jìn)環(huán)氧樹脂和固化劑之間的固化反應(yīng)。固化促進(jìn)劑可以是任何一種適合促進(jìn)固化反應(yīng)的物質(zhì)?？梢允褂玫墓袒龠M(jìn)劑說明性非限定實例包括膦化合物例如三苯基膦，三丁基膦，三(對甲苯基)膦，三(壬苯基)膦，三苯基膦三苯基硼烷和四苯基膦四苯基硼酸酯；三元胺化合物例如三乙胺，苯甲基二甲胺，α-甲基苯甲基二甲胺和1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)；和咪唑化合物例如2-甲基咪唑，2-苯基咪唑和2-苯基-4-甲基咪唑。
以有效量混合固化促進(jìn)劑促進(jìn)環(huán)氧樹脂和固化劑(通常為酚醛樹脂)之間的固化反應(yīng)，合乎需要地是以每100重量份組分(A)、(B)和(D)的混合物大約0.1-5重量份的量，更合乎需要地是以大約0.5-2重量份的量混合，并與它是否為如上所述的磷化合物，叔胺化合物或咪唑化合物無關(guān)。
包括在本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物中的無機填料(C)可以是任意一種通常用于環(huán)氧樹脂組合物中的合適的無機填料。說明性例子包括硅酸鹽(例如熔凝二氧化硅和結(jié)晶二氧化硅)、礬土、氮化硅、氮化鋁、氮化硼、二氧化鈦和玻璃纖維。
雖然對這些無機填料的平均粒度和形狀沒有特殊限定，但特別優(yōu)選平均粒度為5-30μm之間的球狀熔凝二氧化硅。
所加載無機填料的量不是關(guān)鍵。為提高阻燃性，包含在環(huán)氧樹脂組合物中的無機填料優(yōu)選以較多量存在，只要模壓性能不受到危害即可。加載無機填料(C)的量每100重量份組分(A)、(B)和(D)的混合物優(yōu)選為200-1,200重量份，更優(yōu)選500-1,000重量份。當(dāng)填料小于200份，組合物可能具有將更多壓力施加于封裝的半導(dǎo)體器件的膨脹系數(shù)，可能損壞器件性能。填料超過1,200份可能顯著地降低組合物的流動性并防礙模壓。
為了增加樹脂和無機填料之間的粘合強度，在這里使用的無機填料優(yōu)選用偶聯(lián)劑對表面進(jìn)行預(yù)處理。合適的偶聯(lián)劑是硅烷和鈦酸鹽偶聯(lián)劑。在這些偶聯(lián)劑中，優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑，包括環(huán)氧硅烷例如，γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅燚烷，和β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷；氨基硅烷例如N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅燚烷和N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和巰基硅烷例如γ-巰基硅烷。沒有對用于表面處理的偶聯(lián)劑用量或表面處理的方法進(jìn)行特殊限定。
包括在本發(fā)明半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物中的(D)是熔點為110℃-130℃的平均組成為通式(1)的磷腈化合物， 其中下標(biāo)a，b和n滿足0＜a≤0.05n，1.90n≤b＜2n，2a+b＝2n，和3≤n≤6。
通式(1)中，n為3-6，優(yōu)選等于3。優(yōu)選n＝3的通式(1)磷腈化合物占整個磷腈化合物重量的至少90wt％，也就是說，n＝3的比例為至少90wt％。下標(biāo)a，b和n是滿足0＜a≤0.05n，1.90n≤b＜2n，和2a+b＝2n的數(shù)字。
如果0.05n＜a，由于更多分子間交聯(lián)，磷腈化合物具有較高的軟化點，并且因而與環(huán)氧樹脂的混溶性變差，不能達(dá)到所要求的阻燃效果。a的比例優(yōu)選為0.005n≤a≤0.05n。b的比例優(yōu)選為1.90n≤b≤1.99n。
合乎需要地，為了除去雜質(zhì)(例如磷酸和氯化物)，將通式(1)的磷腈化合物進(jìn)行再結(jié)晶。通過再結(jié)晶，隨著產(chǎn)物熔點的增加可選擇性獲得n＝3的高度結(jié)晶化合物。說明性質(zhì)地，圖1和2是分別為沒有再結(jié)晶的磷腈化合物SPE-100(Otsuka Chemical Co.，Ltd)和相同的物質(zhì)再結(jié)晶產(chǎn)物的GPC圖。分子量分布由GPC圖的峰面積決定。通過SPE-100的再結(jié)晶，n＝3的化合物的比例從72wt％增長至90wt％或更高。同時，從圖3和4的DSC圖可以看出，熔點從108℃增長至114℃。
再結(jié)晶對于降低總的磷酸鹽離子的量也是有效的，其中該磷酸鹽離子可用熱水從磷腈中萃取。然后，與在環(huán)氧樹脂組合物中添加磷基阻燃劑(如紅磷和磷酸鹽)相比，加入通式(1)磷腈化合物的半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物提供了一種具有改善的熱水萃取性能和顯著改進(jìn)的耐濕可靠性的固化產(chǎn)品。需要指出的是按照以下確定總磷酸鹽離子的量。環(huán)氧樹脂組合物在溫度為175℃，模塑壓力為6.9N/mm2和模塑時間為120秒，并且在180℃下二次硬化4個小時的條件下，模壓成直徑為50mm，厚度為3mm的盤狀物。在盤磨機上，將盤狀物磨成顆粒，從中收集10g顆粒尺寸為從50-212μm的部分顆粒。將該粉末部分加入到50ml純水中，在125℃下加熱20個小時進(jìn)行萃取。最終，用ICP光譜測量濾液中的總磷酸鹽離子濃度。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物在上述條件下測定的總磷酸鹽離子濃度優(yōu)選直至20ppm，更優(yōu)選直至10ppm。
使用合適的溶劑通過常規(guī)方法對通式(1)的磷腈化合物進(jìn)行再結(jié)晶。用于再結(jié)晶的溶劑不是關(guān)鍵的，只要它們是能夠溶解磷腈化合物的富溶劑和不能溶解磷腈化合物的不良溶劑的結(jié)合即可。合適的富溶劑包括酮例如丙酮和甲基異丁基酮(MIBK)，和芳香族烴例如苯，甲苯和二甲苯。合適的不良溶劑包括脂肪族烴(例如己烷)和醇(例如甲醇和乙醇)。用于再結(jié)晶的溶劑應(yīng)當(dāng)合乎需要地包含較少雜質(zhì)。
適當(dāng)?shù)牧纂婊衔?D)加入量為1-50wt％，更優(yōu)選2-20wt％，基于組分(A)、(B)和(D)的總重量。磷腈化合物小于1wt％不能達(dá)到所要求的阻燃性，然而磷腈化合物超過50wt％可能降低組合物的流動性。
本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物可包含無機填料支持的含鉬酸鋅的鉬組分，作為附加阻燃劑。鉬組分與磷腈化合物(D)結(jié)合使用獲得了更高水平的阻燃性，并且減少了磷腈化合物(D)的用量。鉬組分還可以作為離子捕俘劑。
支持鉬酸鋅的合適的無機填料包括硅酸鹽(例如熔凝二氧化硅和結(jié)晶二氧化硅)、滑石、礬土、氮化硅、氮化鋁、氮化硼、二氧化鈦、氧化鋅和玻璃纖維。無機填料平均粒度優(yōu)選在0.1-40μm，更優(yōu)選0.5-15μm，和比表面積為0.5-50m2/g，更優(yōu)選0.7-10m2/g。人們注意到可以通過例如激光衍射技術(shù)測定平均粒度的加權(quán)平均值或中值粒徑來確定平均粒度，并且通過例如BET表面吸附法確定比表面積。
在有無機填料支持的鉬酸鋅的鉬組分中，鉬酸鋅含量優(yōu)選為5-40wt％，更優(yōu)選10-30wt％。更少的鉬酸鋅含量不能提供滿意的阻燃性，然而含量過高則防礙了在模塑和固化期間的流動。
以鉬酸鋅形式存在于無機填料上的鉬組分是可從Sherwin-Williams Co以商品名KEMGARD 1260，1261，911B和911C商購的。
混合鉬組分適當(dāng)?shù)牧繛?-100重量份，優(yōu)選5-100重量份，基于100重量份組分(A)、(B)和(D)的混合物。小于3份的鉬組分不能提供滿意的阻燃性，然而超過100份則損壞了流動和固化性能。含無機填料支持的鉬酸鋅的鉬組分加入量為每100重量份環(huán)氧樹脂和固化劑的結(jié)合存在0.1-40份，特別是0.2-40wt％的鉬酸鋅。小于0.1重量份的鉬酸鋅不能提供滿意的阻燃性，然而超過40重量份的鉬酸鋅則破壞了流動和固化性能。
本發(fā)明半導(dǎo)體封裝阻燃的環(huán)氧樹脂組合物可進(jìn)一步包括其它的阻燃劑，例如氫氧化物如氫氧化鋁和氫氧化鎂，無機化合物例如硼酸鋅和錫酸鋅，和硅樹脂化合物，只要本發(fā)明的目的和優(yōu)點不受到損害即可。值得注意的是不包含銻化合物，例如三氧化二銻。同樣優(yōu)選的是，不包含磷基阻燃劑，例如紅磷和磷酸鹽(不同于磷腈化合物)。
如果有必要，本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物還可以包括多種添加劑，只要不損害本發(fā)明目的即可。說明性例子包括降低應(yīng)力的添加劑，如熱塑性樹脂，熱塑性彈性體，合成的有機橡膠和有機硅聚合物；蠟，如巴西棕櫚蠟，高級脂肪酸和合成蠟；著色劑，如炭黑；和鹵素捕俘劑。
可通過以預(yù)先決定的比例混合環(huán)氧樹脂、固化劑、無機填料、磷腈化合物和可選擇的添加劑，在混合器或其他適當(dāng)?shù)难b置中徹底地混合這些組分，然后使用熱軋輥開煉機、捏和機、擠壓機等熔化和處理得到的混合物，來制備本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物用作模塑材料。接著，冷卻處理的混合物并凝固，然后磨成合適的尺寸以得到模塑材料。
本發(fā)明合成的環(huán)氧樹脂組合物可以有效地用于封裝各種類型的半導(dǎo)體器件。通常最多使用的封裝方法為低壓傳遞模塑法。本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物優(yōu)選在150-180℃下模塑大約30-180秒，接著在大約150-180℃下進(jìn)行二次硬化約2-16小時。
本發(fā)明半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物可有效地模塑，并且固化成具有優(yōu)良阻燃性和耐濕可靠性的產(chǎn)品。組合物對人體健康和環(huán)境沒有有害作用，因為它們沒有包含溴化物(例如溴化的環(huán)氧樹脂)和銻化合物(例如三氧化二銻)。用本發(fā)明固化環(huán)氧樹脂組合物封裝的半導(dǎo)體器件保持充分的阻燃性和耐濕可靠性，因而在工業(yè)中非常有價值。
實施例為了進(jìn)一步舉例說明本發(fā)明，如下一起給出本發(fā)明的實施例和對比實施例以及制備磷腈化合物的實施例，但是并不是限定本發(fā)明。所有的份和百分?jǐn)?shù)基于重量。
制備實施例A起始試劑是平均組成通式(2)的熔點為108℃的磷腈化合物(來自O(shè)tsukaChenical Co.，Ltd.的SPE-100，磷原子含量為11.0％，硫原子含量為0.14％)。
通式(2)中，a，b和n’是滿足0＜a≤0.05n’，1.90n’≤b＜2n’，2a+b＝2n’，和3≤n’≤1000的數(shù)。在氮保護氣氛中，將100g磷腈化合物SPE-100溶于225g甲苯中。在溶液均勻后，慢慢地滴加己烷。在該溶液變成白色渾濁之前，立刻停止加入己烷。該溶液可以保存在冷藏庫中。濾出結(jié)晶沉淀物，用甲苯和己烷的混合物沖洗，通過分離操作進(jìn)行萃取，然后在真空中干燥。得到50g以白色晶形存在的磷腈化合物(熔點為114℃)。通過熒光X射線分析，該化合物的磷原子含量為11.6％，硫原子含量為0.13％。
圖1-4顯示了磷腈化合物SPE-100和其再結(jié)晶(也就是說，在制備實施例A中所獲得的化合物)之后得到產(chǎn)品的GPC和DSC分析結(jié)果。
實施例1-4和比較實施例1-5通過均勻熔融混合如表1所示組分，在熱的雙輥開煉機上制備用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂組合物，接著進(jìn)行冷卻和磨碎。通過下列方法測定組合物性能。結(jié)果顯示在表2中。
(1)螺旋流動使用根據(jù)EMMI標(biāo)準(zhǔn)指定的模具，在下列條件下測定溫度175℃，模壓6.9N/mm2，模壓時間為120秒。
(ii)膠凝時間測定環(huán)氧樹脂組合物在175℃的熱板上的凝膠時間作為膠凝時間。
(iii)模壓硬度根據(jù)JIS-K6911，在175℃和6.9N/mm2壓力下由環(huán)氧樹脂組合物模壓90秒制備10×4×100mm的棒。趁熱用Barcol硬度測試器測定硬度。
(iv)萃取水中的磷酸鹽離子環(huán)氧樹脂組合物在溫度為175℃，模塑壓力為6.9N/mm2，模塑時間為120秒，并且在180℃下二次硬化4個小時的條件下，模塑成直徑為50mm，厚度為3mm的盤狀物。在盤磨機上，將盤狀物磨成顆粒，從中收集10g顆粒尺寸從50-212μm的部分顆粒。將該粉末部分加入到50ml純水中，其在125℃下加熱20個小時進(jìn)行萃取。用ICP光譜測量濾液中的總磷酸鹽離子濃度。
(v)阻燃性按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)，模壓一塊1.5875mm(1/16英寸)厚的板后檢驗其阻燃性。
(vi)耐濕性將其上有鋁線形成的測量為6×6毫米的硅基片粘結(jié)在14針雙列直插式封裝(DIP)結(jié)構(gòu)(合金42)中，基片表面上的鋁電極使用直徑30μm的黃金線路絲焊在引線框架上。然后在基片上以175℃的溫度和6.9N/mm2的壓力模壓環(huán)氧樹脂組合物120秒，在180℃下二次固化4小時。由此獲得的二十個包裝在140℃、RH85％的空氣中保持500小時，同時受到-5V DC的偏壓。統(tǒng)計出現(xiàn)鋁腐蝕的包裝數(shù)目。
(vii)在高溫儲存下的可靠性將其上有鋁線形成的測量為6×6毫米的硅基片粘結(jié)在14針雙列直插式封裝(DIP)結(jié)構(gòu)(合金42)中，基片表面上的鋁電極使用直徑30μm的黃金線路絲焊在引線框架上。然后在基片上以175℃的溫度和6.9N/mm2的壓力模壓環(huán)氧樹脂組合物120秒，在180℃下二次硫化4小時。由此獲得的二十個包裝在200℃空氣中保持500小時。使用發(fā)煙硝酸溶解掉固化樹脂，由此開封包裝。測量黃金線路的拉伸強度。測試后拉伸強度減少至低于初始值70％的樣品是不合格品。匯報每20個樣品的不合格品數(shù)目。
表1

環(huán)氧樹脂鄰甲酚酚醛清漆環(huán)氧樹脂，由Nippon Kayaku Co Ltd提供的EOCN1020-55(環(huán)氧當(dāng)量200)固化劑苯酚酚醛清漆樹脂，由Meiwa Kasei K.K.提供的DL-92(酚羥基當(dāng)量110)鉬組分在芯層上的鉬酸鋅，由Sherwin-Williams Co提供的KEMGARD911C(鉬酸鋅含量18wt％，芯層平均粒徑2.0μm的滑石，比表面積2.0m2/g)無機填料由Tatsumori K.K生產(chǎn)的球形熔凝硅石(平均粒徑20μm)固化促進(jìn)劑由Sun Apollo K.K提供的DBU脫模劑由Nikko Fine Products K.K提供的巴西棕櫚蠟炭黑由Denki Kagaku Kogyo K.K提供的Denka Black硅烷偶聯(lián)劑由Shin Etsu Chemical Co.Ltd.提供的KBM403(γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)表2

從表2明顯看出，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝環(huán)氧樹脂組合物被有效地模壓和固化成為產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有優(yōu)良阻燃性和耐濕以及耐少量可萃取磷酸鹽離子的可靠性。使用本發(fā)明環(huán)氧樹脂組合物封裝的半導(dǎo)體器件保留了充分的阻燃劑和耐濕可靠性。由于不包含溴化物例如溴化的環(huán)氧樹脂和銻化合物例如三氧化銻，組合物對人體健康和環(huán)境沒有有害影響。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝阻燃環(huán)氧樹脂組合物，包含主要組分，(A)環(huán)氧樹脂，(B)固化劑，(C)無機填料和(D)平均組成通式(1)的磷腈化合物，熔點為110-130℃， 其中下標(biāo)的a、b和n是滿足0＜a≤0.05n，1.90n≤b＜2n，2a+b＝2n和3≤n≤6的數(shù)字，組合物基本上不含溴化物和銻化合物。
2.權(quán)利要求1的環(huán)氧樹脂組合物，其中在通式(1)的磷腈化合物中，n＝3的比例至少為90wt％。
3.權(quán)利要求1或2的環(huán)氧樹脂組合物，其中通過再結(jié)晶獲得通式(1)的磷腈化合物。
4.權(quán)利要求1至3任意一項的環(huán)氧樹脂組合物，進(jìn)一步包含鉬組分，具有在無機填料上支持的鉬酸鋅。
5.權(quán)利要求1-4任意一項的環(huán)氧樹脂組合物，其中當(dāng)使用熱水萃取組合物時，萃取水中的磷酸鹽離子濃度直至20ppm。
6.一種固化態(tài)半導(dǎo)體器件，使用權(quán)利要求1-5任意一項的環(huán)氧樹脂組合物封裝。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體封裝的阻燃環(huán)氧樹脂組合物，包括主要組分，(A)環(huán)氧樹脂，(B)固化劑、(C)無機填料、和(D)平均組成通式(1)的磷腈化合物，熔點為110－130℃，如式其中a、b和n是滿足0＜a≤0.05n，1.90n≤b＜2n、2a+b＝2n和3≤n≤6的數(shù)字，組合物基本上不含溴化物和銻化合物。
文檔編號C08L63/00GK1497714SQ03160278
公開日2004年5月19日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者下田太郎, 長田將一, 竹中博之, 安藤信吾, 富吉和俊, 鹽原利夫, 一, 之, 俊, 吾, 夫 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社