CN109467880A - 一种提高环氧树脂组合物封装的半导体器件可靠性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高环氧树脂组合物封装的半导体器件可靠性的方法，主要步骤如下：将环氧树脂组合物封装好的半导体器件，使用一种液体有机物喷涂后在常温下静置10‑60min，在150‑180℃下固化1‑3h。本发明所提供的半导体封装方法，使用普通或可靠性差的环氧树脂组合物，经过有机物液体的处理，可获得耐湿气的更高可靠性的半导体封装器件。
Description
技术领域
本发明涉一种提高环氧树脂组合物封装的半导体器件可靠性的方法。
背景技术
近年来，半导体行业飞速发展，生活中处处都在使用电子产品，但是民用半导体产品可靠性差、寿命比较短。人们对电子产品要求越来越高，这就对民用半导体的可靠性提出越来越高的要求。民用半导体基本使用环氧树脂组合物进行封装，环氧树脂组合物因价格、材料使用、配方等因素，本身可靠性会低于金属和陶瓷封装。
传统的半导体封装方法，只能依靠提高环氧树脂组合物的可靠性，来提高半导体器件的可靠性，但受价格影响，无法满足市场对半导体可靠性的要求。对封装方式方法的研究成为目前封装市场的重要研究项目。
发明内容
本发明的目的是通过新的成型封装方法，使用可靠性等级差的环氧树脂组合物，来解决目前半导体封装后，整体吸水率大，可靠性考核后，成品电性良率差一种半导体封装方法。
本发明的技术方案如下：
一种提高环氧树脂组合物封装的半导体器件可靠性的方法，主要步骤如下：将用环氧树脂组合物封装好的半导体器件，使用一种液体有机物喷涂后在常温下静置10-60min，在150-180℃下固化1-3h。
所述的用于封装半导体的环氧树脂组合物的组分及含量如下：
。
所述的环氧树脂为1个环氧分子内有2个以上环氧基团的单体、低聚物或聚合物，其分子量及分子结构无特别限定。所述的环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、开链脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂中的一种或几种。
所述的固化剂酚醛树脂为1个酚醛分子内有2个以上羟基的单体、低聚物或聚合物，其分子量及分子结构无特别限定。所述的酚醛树脂可以选自苯酚线性酚醛树脂及其衍生物、苯甲酚线性酚醛树脂及其衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、对二甲苯与苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物等中的一种或几种。
所述的无机填料无特别限定。所述的无机填料可以选自二氧化硅微粉、氧化铝微粉、氧化钛微粉、氮化硅微粉、氮化铝微粉等中的一种或几种。二氧化硅微粉可以是结晶型二氧化硅微粉或熔融型二氧化硅微粉；所述的熔融型二氧化硅微粉可以是角形微粉或球型微粉。其中，优选使用球型的熔融型二氧化硅微粉。上述结晶型二氧化硅微粉和熔融型二氧化硅微粉可以单独使用或混合使用。此外，所述的二氧化硅微粉的表面可以使用硅烷偶联剂进行表面处理(高速搅拌混合)。
所述的固化促进剂，只要能促进环氧基和酚羟基的固化反应即可，无特别限定。所述的固化促进剂一般在组合物中的含量为0.16～0.8wt％；可以选自咪唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物等中的一种或几种。
所述的咪唑化合物选自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑等中的一种或几种。
所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7等中的一种或几种。
所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦等中的一种或几种。
所述的脱模剂一般在组合物中的含量为0.3～0.5wt％；优选含量为0.4wt％。可以选自巴西棕榈蜡、合成蜡和矿物质蜡中的一种或几种。
所述的低应力改性剂一般在组合物中的含量为0.7～0.9wt％；优选含量为0.8wt％。如液体硅油、硅橡胶粉末或它们的混合物等。
所述的着色剂一般在组合物中的含量为0.4～0.6wt％；优选含量为0.5wt％。如炭黑。
所述的阻燃剂一般在组合物中的含量为0.5～3wt％，包括溴代环氧树脂和三氧化二锑的混合物，其中溴代环氧树脂与三氧化二锑的质量比为5:1。
所述的硅烷偶联剂一般在组合物中的含量为0.4～0.6wt％；优选含量为0.5wt％。可以选自γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明的半导体封装用的环氧树脂组合物以及封装过程中所涉及的各种原料、产品均可从商业途径获得。
本发明的技术贡献在于：利用一种液体有机物对环氧树脂组合物封装的半导体器件表面进行喷涂，从而提高了半导体器件的可靠性。该液体有机物主要成分为一种含有硅和氮的有机物，经加热固化后在器件或物体表面形成一种薄膜，该薄膜具有一定的阻隔湿气作用，使得半导体器件的吸水率大幅下降，从而提高半导体器件的可靠性。
本发明所提供的半导体封装方法，使用普通或可靠性差的环氧树脂组合物，经过一种液体有机物的处理，可获得耐湿气的更高可靠性的半导体封装器件。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但它们并不构成对本发明的限定，对于本领域的技术人员，根据本发明所做的一些非本质的变化与调整，均视为落在本发明的保护范围内。
实施例中环氧树脂组合物成分如下：
液体有机物为KH-S9660(北京科化新材料科技有限公司制造，本领域人员可商业购买)
邻甲酚醛环氧树脂A1(日本DIC Corporation制“N-665”)
苯酚线性酚醛树脂B1(日本DIC Corporation制“TD-2131”)
2-甲基咪唑C1
1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7C2
二氧化硅微粉D(d50为25μm)
巴西棕榈蜡E
γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷F
炭黑G
液体硅油H1
硅橡胶粉末H2
溴代环氧树脂与三氧化二锑的混合物(质量比为5:1)I
联苯型环氧树脂A2(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制“YX-4000H”)
双环戊二烯型环氧树脂A3(日本DIC Corporation制“HP-7200”)
苯酚烷基酚醛树脂(苯酚线性酚醛树脂衍生物)B2(Mitsui Chemicals,Inc.制“XLC-4L”)
三苯基膦C3
实施例1
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置10min，在150℃下固化1h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例2
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置30min，在150℃下固化1h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例3
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置60min，在150℃下固化1h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例4
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置50min，在160℃下固化2h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例5
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置60min，在160℃下固化1h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例6
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置10min，在180℃下固化1h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例7
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置20min，在150℃下固化3h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例8
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置30min，在170℃下固化2h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例9
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置30min，在150℃下固化3h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
实施例10
将使用环氧树脂组合物封装好的半导体器件SOP-8产品，使用喷枪将一种液体有机物均匀喷涂在SOP-8器件上；喷涂后的产品在常温下静置40min，在160℃下固化3h。
环氧树脂组合物配方组成见表1，所得处理后的半导体封器件SOP-8进行性能评价的结果见表1。
比较例1～10
正常的固晶、打线好的半导体框架SOP-8半成品，直接使用环氧树脂组合物进行封装。
环氧树脂组合物配方组成同实施例1～10，性能评价方法同上述实施例，性能评价结果见表2。
表1：实施例1～10半导体器件SOP-8性能评价结果及环氧树脂组合物配方组成(以重量百分比计)
表2：比较例的性能评价结果
由上述实施例及比较例的性能评价结果可看出，使用本发明得到的半导体器件，与使用传统封装方法制备的半导体器件相比较，使用本发明的方法可以明显降低半导体器件的吸水率，使用本发明的方法得到的半导体器件可靠性——即MSL3级考核后良率更高。
Claims (10)
1.一种提高环氧树脂组合物封装的半导体器件可靠性的方法，其特征在于：主要步骤如下：将环氧树脂组合物封装好的半导体器件，使用液体有机物喷涂后在常温下静置10-60min，在150-180℃下固化1-3h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的环氧树脂组合物的主要组分及含量为：
所述的环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、开链脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的酚醛树脂选自苯酚线性酚醛树脂及其衍生物、苯甲酚线性酚醛树脂及其衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、对二甲苯与苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的无机填料选自二氧化硅微粉、氧化铝微粉、氧化钛微粉、氮化硅微粉、氮化铝微粉中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述所述的方法，其特征在于：所述的二氧化硅微粉选自结晶型二氧化硅微粉、熔融型二氧化硅微粉或它们的混合物；所述的熔融型二氧化硅微粉是角形微粉或球型微粉。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的固化促进剂选自咪唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的咪唑化合物选自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑中的一种或几种；
所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7中的一种或几种；
所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的脱模剂选自巴西棕榈蜡、合成蜡和矿物质蜡中的一种或几种，所述的脱模剂的含量为0.4wt％。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的低应力改性剂是液体硅油、硅橡胶粉末或它们的混合物，所述的低应力改性剂的含量为0.8wt％。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述的着色剂是炭黑，所述的着色剂的含量为0.5wt％；
所述的阻燃剂是溴代环氧树脂和三氧化二锑的混合物，其中溴代环氧树脂与三氧化二锑的质量比为5:1；
所述的硅烷偶联剂选自γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述的硅烷偶联剂的含量为0.5wt％。
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