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有機(jī)硅樹脂、樹脂組合物、樹脂膜、半導(dǎo)體器件和制造方法_2

文檔序號:9803811閱讀:來源:國知局
< 0. 7, 和0· 2彡b彡0· 95,更優(yōu)選地0· 3彡b彡0· 9。
[0054] 有機(jī)硅樹脂(A)的制備
[0055] 有機(jī)硅樹脂可通過在金屬催化劑的存在下實(shí)施具有通式(4)-(7)的化合物的加 成聚合而制備。
[0056]
[0057] 其中RLR4各自獨(dú)立地為一價(jià)C「Cs烴基,不包括R 3和R4同時(shí)為甲基,m和η各自 為0-300的整數(shù)。
[0058]
[0059] 其中V為選自下述的二價(jià)有機(jī)基團(tuán):
[0060]
[0061] ρ為0或1,R5為氫或甲基,f為0-7的整數(shù),R6和R7各自獨(dú)立地為C「(: 4烷基或燒 氧基,和h為0、1或2。
[00691
[0063] 其中R3和R4各自獨(dú)立地為一價(jià)C「Cs烴基,不包括R 3和R4同時(shí)為甲基,(1和r各 自為0-300的整數(shù),R8為氫或甲基,和k為0-7的整數(shù)。
[0064] 本文中使用的金屬催化劑典型地為鉑族金屬系催化劑。例示的催化劑為鉑系、鈀 系和銠系催化劑,包括鉑族金屬單質(zhì)例如鉑(包括鉑黑)、銠和鈀;氯化鉑、氯鉑酸和氯鉑 酸鹽例如 H2PtCl4 · xH20、H2PtCl6 · xH20、NaHPtCl6 · xH20、KHPtCl6 · xH20、Na2PtCl6 · χΗ20、 K2PtCl4 · xH20、PtCl4 · xH20、PtCljP Na 2HPtCl4 · xH20,其中 x 為 0-6 的整數(shù),優(yōu)選地 0 或 6 ; 醇改性的氯鉑酸(參見USP 3, 220, 972);氯鉑酸與烯烴的絡(luò)合物(參見USP 3, 159, 601、 3, 159, 662和3, 775, 452);載體例如氧化鋁、二氧化硅和碳上的鉑族金屬例如鉑黑和鈀; 銠-烯烴絡(luò)合物;氯三(三苯基膦)銠(稱為Wilkinson催化劑);和氯化鉑、氯鉑酸或氯 鉑酸鹽與含乙烯基的硅氧烷、特別是含乙烯基的環(huán)狀硅氧烷的絡(luò)合物。
[0065] 以催化量,典型地0.0001-0. 1重量%、優(yōu)選地0.001-0. 01重量%使用催化劑,基 于反應(yīng)物的總重量。盡管加成反應(yīng)在無溶劑體系中也可進(jìn)行,但如果需要,可使用溶劑。 如果使用,溶劑優(yōu)選地選自烴溶劑例如甲苯和二甲苯。對反應(yīng)溫度并無特別限制,只要不 使催化劑失活并且聚合在可接受的時(shí)間內(nèi)完成。例如,適合的溫度為40-150°C,尤其是 60-120°C??扇Q于反應(yīng)物的種類和量來選擇反應(yīng)時(shí)間,并且優(yōu)選為0. 5-100小時(shí),更優(yōu)選 為0. 5-30小時(shí)。使用溶劑時(shí),在反應(yīng)結(jié)束時(shí)進(jìn)行真空蒸餾以將溶劑蒸餾出。
[0066] 對反應(yīng)程序并無特別限制。使式(4)、(5)、(6)和(7)的化合物反應(yīng)時(shí),一個(gè)例示 的程序是通過將式(6)和(7)的化合物預(yù)混合,將該混合物加熱,將金屬催化劑添加到該混 合物中,和歷時(shí)〇. 1-5小時(shí)滴加式(4)和(5)的化合物。
[0067] 優(yōu)選地,將式(4)、(5)、(6)和(7)的化合物共混以使式(4)和(5)的化合物中氫 甲硅烷基的總摩爾與式(6)和(7)的化合物中烯基的總摩爾之比可在0.67-1. 67、更優(yōu)選 地0.83-1. 25的范圍內(nèi)??赏ㄟ^使用分子量改性劑例如單烯丙基化合物(例如,鄰-烯丙 基苯酚)、單氫硅烷(例如,三乙基氫硅烷)或單氫硅氧烷來控制聚合物的Mw。
[0068] 樹脂組合物
[0069] 本發(fā)明的第二實(shí)施方案是樹脂組合物,其包含(A)以上定義的有機(jī)硅樹脂、(B)環(huán) 氧樹脂固化劑和(C)填料。
[0070] 環(huán)氣樹脂固化劑(B)
[0071] 組分(B)引起與有機(jī)硅樹脂(A)的交聯(lián)反應(yīng)并且對于進(jìn)一步改善有機(jī)硅樹脂的與 晶片的粘合性、保護(hù)性和可靠性有效。環(huán)氧樹脂固化劑可以是任何通常用于環(huán)氧樹脂的固 化的固化劑。考慮耐熱性,優(yōu)選芳族固化劑或脂環(huán)族固化劑,盡管并不限于此。適合的環(huán)氧 樹脂固化劑包括胺固化劑、酸酐固化劑、三氟化硼-胺絡(luò)合物鹽、和酚醛樹脂。胺固化劑的 實(shí)例為脂族胺例如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺和四亞乙基五胺,脂環(huán)族胺例如異氟爾酮 二胺,芳族胺例如二氨基二苯基甲烷和苯二胺,和雙氰胺。酸酐固化劑的實(shí)例為鄰苯二甲酸 酐、均苯四甲酸酐、偏苯三酸酐和六氫鄰苯二甲酸酐。這些環(huán)氧樹脂固化劑可單獨(dú)使用或者 混合使用。
[0072] 酚醛樹脂也是有用的環(huán)氧樹脂固化劑。適合的酚醛樹脂包括可溶型酚醛樹脂和/ 或酚醛清漆型酚醛樹脂,其由反應(yīng)物例如苯酚、雙酚A、烷基苯酚例如對-叔-丁基苯酚、辛 基苯酚、和對-枯基苯酚、對-苯基苯酚和甲酚制備。這些酚醛樹脂可單獨(dú)使用或者混合使 用。
[0073] 環(huán)氧樹脂固化劑的使用量相對于每100重量份的組分(A),優(yōu)選為5-50重量份、更 優(yōu)選地5-40重量份,但并不限于此。在該范圍內(nèi)的固化劑的量確保該樹脂組合物的粘合性 和保護(hù)性改善,并且固化的樹脂組合物更可靠。
[0074] 除了環(huán)氧樹脂固化劑以外,該樹脂組合物可含有環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑。固化促進(jìn) 劑對于固化反應(yīng)的充分且均勻的進(jìn)行是有效的。固化促進(jìn)劑的使用量相對于每1〇〇重量份 的組分(A),優(yōu)選為0. 1-10重量份、更優(yōu)選為0. 2-5重量份,但并不限于此。
[0075] 環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑的實(shí)例包括咪唑化合物例如2-甲基咪唑,
[0076] 2-乙基咪唑,2-乙基-4-甲基咪唑,
[0077] 上述的乙基異氰酸酯,2-苯基咪唑,
[0078] 2-苯基-4-甲基咪唑,
[0079] 2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪挫,和
[0080] 2-苯基-4, 5-二羥基甲基咪唑;
[0081] DBU化合物例如1,8_二氮雜雙環(huán)(5. 4.0) ^^ -烷_7 (DBU)、1,5_二氮雜雙環(huán) (4. 3. 0)壬烯-5 (DBN)、DBU的有機(jī)酸鹽、DBU的酚醛樹脂鹽和DBU衍生物的四苯基硼酸鹽; 三有機(jī)膦例如三苯基膦、三丁基膦、三(對-甲基苯基)膦、三(對-甲氧基苯基)膦、三 (對-乙氧基苯基)膦、三苯基膦-三苯基硼酸鹽和四苯基膦-四苯基硼酸鹽;
[0082] 季?鹽、叔胺例如三亞甲基銨-三苯基硼酸鹽及其四苯基硼酸鹽。固化促進(jìn)劑可 單獨(dú)使用或混合使用。
[0083] 填料(C)
[0084] 組分(C)是用于對該樹脂組合物賦予晶片保護(hù)性、改善其耐熱性、耐濕性和強(qiáng)度 并且提高其可靠性的填料。適合的填料包括硅酸鹽例如滑石、煅燒粘土、非煅燒粘土、云母 和玻璃;氧化物例如氧化鈦、氧化鋁、熔融二氧化硅(例如,熔融球形二氧化硅和熔融粉碎 二氧化硅)和結(jié)晶二氧化硅粉末;碳酸鹽例如碳酸鈣、碳酸鎂和水滑石;氫氧化物例如氫氧 化鋁、氫氧化鎂和氫氧化鈣;硫酸鹽和亞硫酸鹽例如硫酸鋇、硫酸鈣、亞硫酸鈣;硼酸鹽例 如硼酸鋅、偏硼酸鋇、硼酸鋁、硼酸鈣和硼酸鈉;和氮化物例如氮化鋁、氮化硼和氮化硅。填 料可單獨(dú)使用或混合使用。其中,優(yōu)選粉末二氧化硅例如熔融二氧化硅或結(jié)晶二氧化硅。 粉末二氧化硅的實(shí)例包括增強(qiáng)二氧化硅例如氣相法二氧化硅或沉淀二氧化硅,和結(jié)晶二氧 化娃例如石英。這些二氧化娃種類,例如,在來自Nippon Aerosil Co.,Ltd.的Aerosil R972, R974和 R976,來自 Admatechs 的 SE-2050, SC-2050, SE-1050, S0-E1, S0-C1, S0-E2, SO-C2,S0-E3,S0-C3,S0-E5 和 S0-C5,和來自 Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的 Musil 120A 和 Musil 130A的商品名下可商購獲得。
[0085] 填料優(yōu)選地具有0. 01-20 μ m、更優(yōu)選地0. 01-10 μ m的平均粒徑,盡管粒徑并不限 于此。具有超越下限的平均粒徑的無機(jī)填料不可能團(tuán)聚并且有效地賦予強(qiáng)度。具有低于上 限的平均粒徑的無機(jī)填料使得樹脂在芯片之間流動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)致密的填充。通過基于激光衍 射法的粒徑分布測定儀器測定平均粒徑作為重量平均值,即,重量基準(zhǔn)50%累積顆粒直徑 Φ5。)或中值直徑。
[0086] 基于樹脂組合物的總重量,優(yōu)選地以30-90重量%、更優(yōu)選地50-85重量%的量使 用填料。低于上限的填料的量確保成膜能力、流暢的樹脂流動(dòng)和致密填充。高于下限的填 料的量是充分有效的。
[0087] 環(huán)氣樹脂
[0088] 為了改善與晶片的粘合性和保護(hù)性,可向該樹脂組合物中添加環(huán)氧樹脂。如有機(jī) 硅樹脂(A)那樣,環(huán)氧樹脂經(jīng)歷與環(huán)氧樹脂固化劑(B)的交聯(lián)反應(yīng)以由此改善與晶片的粘 合性、保護(hù)性和可靠性。
[0089] 環(huán)氧樹脂的實(shí)例包括雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、其氫化產(chǎn)物、縮水甘油醚 系環(huán)氧樹脂例如苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂和甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂,縮水甘油酯系環(huán)氧 樹脂例如六氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯和二聚酸縮水甘油酯、異氰脲酸三縮水甘油酯和縮水 甘油胺系環(huán)氧樹脂例如四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷。其中,優(yōu)選雙酚A環(huán)氧樹脂、雙 酚F環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂和甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂。這些樹脂例如可 從 Mitsubishi Chemical Co.,Ltd.在 jER 1001 和 jER 517 的商品名下、從 DIC Corp.在 Epiclon 830S的商品名下、從Nippon Kayaku Co.,Ltd.在EOCN 103S的商品名下商購得 到。
[0090] 如果使用,相對于每100重量份組分(A)的量,優(yōu)選以1-50重量份、更優(yōu)選地2-30 重量份,添加該環(huán)氧樹脂。
[0091 ] 娃焼偶聯(lián)劑
[0092] 該樹脂組合物可還包含對于改善樹脂組合物與晶片的粘合性有效的硅烷偶聯(lián)劑。 適合的硅烷偶聯(lián)劑包括環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑和芳族氨基硅烷偶聯(lián)劑,其可單獨(dú)使用或者混合使 用。如果使用,基于該樹脂組合物的總重量,優(yōu)選以〇. 01-5重量%的量添加硅烷偶聯(lián)劑。
[0093] 可將其他組分添加到該樹脂組合物中。例如,可添加添加劑以改善有機(jī)硅樹脂(A) 與環(huán)氧樹脂固化劑(B)之間的相容性或者提高該樹脂組合物的貯存穩(wěn)定性、加工性和其他 性能。適合的添加劑包括內(nèi)部脫模劑例如脂肪酸酯、甘油酸酯、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣,和抗 氧化劑例如酚系、磷系或硫系抗氧化劑。
[0094] 有機(jī)溶劑
[0095] 任選地,可使用有機(jī)溶劑。盡管該樹脂組合物能夠用作無溶劑組合物,但使用前 其可以溶解或分散在有機(jī)溶劑中以形成溶液或分散體(以下總稱為"溶液")。適合的有 機(jī)溶劑包括N,N_二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、N,N_二甲基甲酰胺、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、N-甲 基-2-吡咯烷酮、甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、丙二醇單甲基醚和丙二醇單甲基醚乙酸 酯(PGMEA)。其中,優(yōu)選甲基乙基酮、環(huán)戊酮、丙二醇單甲基醚和PGMEA。有機(jī)溶劑可單獨(dú)使 用或混合使用。
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