專利名稱：用于半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料的底層涂料組合物和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本

發(fā)明內(nèi)容
是關(guān)于一種底層涂料組合物，該組合物對(duì)半導(dǎo)體封裝環(huán)氧樹脂模塑配混料與一種襯底或半導(dǎo)體芯片之間的粘合起輔助作用，本發(fā)明還有關(guān)使用該底層涂料的環(huán)氧樹脂封裝的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
眾所周知，為改進(jìn)以金屬或塑料制成的模塑部件的表面特性，通常在模塑部件的表面需形成有機(jī)硅化合物的固化涂層。但是，除了某些金屬與具有有限化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物的結(jié)合外，其它金屬和有機(jī)硅化合物存在非常差的粘合效果的問(wèn)題。
人們需要一種能夠改進(jìn)上述二者粘合效果的粘合促進(jìn)劑和底層涂料組合物。示例性的組合物包括·如JP-B 54-28430所示的基于聚亞烷基亞胺和含環(huán)氧鍵的三烷氧基硅烷的底層涂料組合物；·如JP-B 48-41697所示的包含通過(guò)聚酯或聚醚多羥基化合物與烷氧基硅烷和聚異氰酸酯的酯交換獲得的化合物的組合物；·如JP-A 52-138565公開的基于甲基丙烯酸甲酯的組合物；·如JP-A 54-81378公開的基于環(huán)氧烷基三烷氧基硅烷的底層涂料組合物；·如與USP 4,246,038相對(duì)應(yīng)的JP-A 54-155229公開的包含某些硅烷和酸酐的底層涂料組合物；和
·如JP-A 55-99930公開的底層涂料組合物，該組合物包含帶有兩個(gè)或多個(gè)硅烷和羥甲基蜜胺烷基醚的共水解產(chǎn)物。
遺憾的是，所有這些組合物在對(duì)物體的粘合性、耐熱水性和抗熱性方面都不能達(dá)到令人完全滿意的效果。
將半導(dǎo)體部件如晶體管、二極管、集成電路和大規(guī)模集成電路封裝的通常做法是使用樹脂材料如環(huán)氧樹脂。以樹脂材料密封的半導(dǎo)體部件經(jīng)常因樹脂材料中帶來(lái)的水和離子雜質(zhì)而降低質(zhì)量。一種解決這個(gè)問(wèn)題的建議方法是在以樹脂材料封裝之前，將半導(dǎo)體部件涂以聚酰亞胺樹脂保護(hù)層，該樹脂具有很好的抗熱性、電性能和機(jī)械性能?？偟膩?lái)說(shuō)，聚酰亞胺樹脂可對(duì)物體賦予極好的，如抗熱性等性能。由于聚酰亞胺樹脂在溶劑中不溶解(除了一些高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑)，通常的做法是將作為其前體的、聚酰胺酸形態(tài)的聚酰亞胺在有機(jī)溶劑中溶解，溶解后的溶液涂覆到半導(dǎo)體部件上，然后進(jìn)行熱固化(酰亞胺化)，形成固化涂層。
但是，在以這種方法形成聚酰亞胺樹脂涂層時(shí)，將聚酰胺酸轉(zhuǎn)換成聚酰亞胺的熱處理需要至少300℃的高溫和較長(zhǎng)的加熱時(shí)間。該方法涉及的高溫、長(zhǎng)時(shí)間加熱從工藝上和節(jié)能角度來(lái)說(shuō)都是有缺陷的。另一方面，如果加熱不足，聚酰胺酸會(huì)殘留在所得樹脂的結(jié)構(gòu)中。殘留的聚酰胺酸會(huì)降低聚酰亞胺樹脂的抗潮濕、抗腐蝕和其它特性。特別是當(dāng)樹脂材料在半導(dǎo)體部件上作為絕緣保護(hù)涂層時(shí)，會(huì)使樹脂性能降低和縮短半導(dǎo)體部件的使用壽命，引起嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，這些問(wèn)題都期望得到解決。
在目前的半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，組件在體積和厚度上都變小，表面固定技術(shù)成為組件-襯底(component-on-substrate)固定技術(shù)的主流。在這種情況下，現(xiàn)有技術(shù)環(huán)氧樹脂組合物變得難以保持穩(wěn)定性。此外，焊劑最近已被無(wú)鉛焊劑取代，將焊劑回流溫度提高到高達(dá)260℃。組件如果在吸濕后焊接，會(huì)出現(xiàn)裂縫，或即使沒(méi)有裂縫，也會(huì)大量喪失防潮性。從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)來(lái)看，需要一種高質(zhì)量的抗熱底層涂料組合物。
JP-A 5-009254和JP-A 6-116517公開了硅氧烷改性聚酰胺-酰亞胺樹脂。這些樹脂對(duì)銅箔的粘合強(qiáng)度不夠，依然存在諸多問(wèn)題，包括較低的玻璃化溫度(Tg)和固化膜的低抗熱性。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種底層涂料組合物，該組合物能夠充分粘合各種金屬和塑料，經(jīng)過(guò)短暫的低溫加熱固化，形成具有抗熱性、防水性及改進(jìn)了其他性能的固化涂層，因此有助于半導(dǎo)體封裝環(huán)氧樹脂模塑配混料的粘合；和一種半導(dǎo)體器件，該器件借助固化狀態(tài)的底層涂料組合物以環(huán)氧樹脂來(lái)封裝。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，作為基本樹脂，包含含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂(該樹脂通式(1)如下所示)的底層涂料組合物最好與環(huán)氧樹脂結(jié)合使用進(jìn)行粘合，非常有助于環(huán)氧樹脂模塑配混料與半導(dǎo)體器件的粘合，并具有很好的抗熱性和防水性；借助底層涂料組合物以環(huán)氧樹脂封裝的半導(dǎo)體器件性能十分可靠，因?yàn)樵谖鼭窈蟮幕亓骱附硬襟E中即沒(méi)有裂縫，也沒(méi)有發(fā)生分層現(xiàn)象。
據(jù)此，本發(fā)明提供一種用于粘合半導(dǎo)體部件封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料的底層涂料組合物，包含含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂(該樹脂通式(1))和作為主要成分的有機(jī)溶劑。
此處X是三價(jià)有機(jī)基，Y是二價(jià)有機(jī)基，Z是一種下式的基團(tuán) R1是C1-C3烷基，R2是C1-C3烷基或烷氧基，a是0-4的整數(shù)，p是1-100的整數(shù)，q是1-100的整數(shù)。
優(yōu)選的是，使用的有機(jī)溶劑的量是基于底層涂料組合物總重計(jì)為70-99.9％。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是包含(A)帶有通式(1)的含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂，(B)在一個(gè)分子中至少有兩個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂，(C)固化促進(jìn)劑，和(D)有機(jī)溶劑的底層涂料組合物。
本發(fā)明還考慮到一種半導(dǎo)體器件，該器件借助固化狀態(tài)的底層涂料組合物以環(huán)氧樹脂模塑配混料封裝。還提供了半導(dǎo)體器件的封裝方法，包括以下步驟·將底層涂料組合物涂覆在半導(dǎo)體部件的表面，·將底層涂料組合物固化，和·將環(huán)氧樹脂模塑配混料在固化的底層涂料層的外表面上成型。
本發(fā)明的益處本發(fā)明的底層涂料組合物對(duì)半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料和要封裝的半導(dǎo)體部件具有非常好的粘合性，該組分以短暫的低溫加熱固化，形成具有抗熱性、防水性及其他改進(jìn)性能的固化膜。因此有助于半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料與半導(dǎo)體部件的粘合。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中以樹脂封裝的半導(dǎo)體器件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，用于粘合半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料的底層涂料組合物，包含作為基本成分的具有通式(1)的含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是包含以下物質(zhì)的底層涂料組合物(A)具有通式(1)的含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂，(B)在一個(gè)分子中至少有兩個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂，(C)固化促進(jìn)劑，和(D)有機(jī)溶劑。
A)含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂成分(A)是含有烷氧基甲硅烷基聚酰胺-酰亞胺樹脂，具有通式(1)。

其中X是三價(jià)有機(jī)基，Y是二價(jià)有機(jī)基，Z是下式的基團(tuán) R1是C1-C3烷基，R2是C1-C3烷基或烷氧基，a是0-4的整數(shù)，p是1-100的整數(shù)，q是1-100的整數(shù)。
含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂通過(guò)羧基和/或酸酐基為端基的聚酰胺-酰亞胺樹脂與含環(huán)氧基團(tuán)的烷氧基甲硅烷化合物的反應(yīng)得到。
此處可使用的聚酰胺-酰亞胺樹脂在它們的分子結(jié)構(gòu)中有酰胺基和酰亞胺基，可例如采用傳統(tǒng)方法通過(guò)三羧酸與二胺的反應(yīng)得到。通式(1)中的X衍生自三羧酸，Y衍生自二胺。
適合的三羧酸包括苯三酸和苯三酸酐。在這些情況下，X具有下式。
適用的二胺包括各種含芳環(huán)的二胺，例如，對(duì)苯二胺，間苯二胺，4，4′-二氨基二苯甲烷，4，4′-二氨二苯基醚，2，2’-雙(4-氨基苯基)丙烷，4，4’-二氨基苯基砜，4，4’-二氨基苯基硫醚，1，4-雙(3-氨基苯氧基)苯，1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯，1，4-雙(對(duì)氨基苯基磺?；?苯，1，4-雙(間氨基苯基磺酰)苯，1，4-雙(對(duì)氨基苯基硫醚)苯，1，4-雙(間氨基苯基硫醚)苯，
2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，2，2-雙[3-甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，2，2-雙[3-氯代-4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，1，1-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷，1，1-雙[3-甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷，1，1-雙[3-氯-4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷，1，1-雙[3，5-二甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷，雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷，雙[3-甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷，雙[3-氯-4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷，雙[3，5-二甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷，雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜，和2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]全氟丙烷。
其中，優(yōu)選的是對(duì)苯二胺，間苯二胺，4，4′-二氨基二苯甲烷，4，4′-二氨基二苯基醚，1，4-雙(3-氨基苯氧基)苯，1，4-雙(4-氨基苯氧基)苯，2，2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，和2，2-雙[3-甲基-4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷。硅氧烷二胺也可用于襯底粘合和增加撓曲性。因此，Y與上述二胺相對(duì)應(yīng)，消去了兩個(gè)NH2。
二胺的說(shuō)明性非限定實(shí)例如下。
(下標(biāo)g是2-40的整數(shù)) 這些二胺可單獨(dú)使用，或兩個(gè)或多個(gè)結(jié)合使用。
制備聚酰胺-酰亞胺樹脂的方法包括?；确椒?，異氰酸酯方法和直接聚合。聚酰胺-酰亞胺樹脂可以用上述方法的任何一種制備，反應(yīng)物的比例應(yīng)該使羧基和/或酸酐基保留在分子鏈端。優(yōu)選的氨基摩爾數(shù)與羧基和酸酐基的總摩爾數(shù)的比值為0.80-0.99，更優(yōu)選的為0.85-0.99。
優(yōu)選的聚酰胺-酰亞胺樹脂應(yīng)具有約5,000-100,000的重均分子量(Mw)，這一分子量根據(jù)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)以凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)出。如果Mw低于5,000，固化涂層會(huì)缺乏韌性和撓曲性。Mw超過(guò)100,000的樹脂具有高的粘度，會(huì)不良影響工作效率。
將以如此方法得到的聚酰胺-酰亞胺樹脂與具有下式的含環(huán)氧基的烷氧基硅烷化合物反應(yīng) 更具體地說(shuō)，通過(guò)含環(huán)氧基的烷氧基硅烷化合物中的環(huán)氧基相對(duì)于聚酰胺-酰亞胺樹脂中的末端羧基和/或酸酐基的加成反應(yīng)，可獲得有通式(1)的、含烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂。
在式(1)中，X，Y，Z，R1，R2，a，p和q的定義如上所示。優(yōu)選的是，p和q分別是2-100的整數(shù)，特別是3-80，a等于0，1，2或3。
羧基和酸酐基與環(huán)氧基的反應(yīng)可以按傳統(tǒng)方法進(jìn)行。如果聚酰胺-酰亞胺樹脂在分子鏈的兩端具有保留的羧基，它可以以至少等摩爾量的環(huán)氧基與羧基反應(yīng)。如果聚酰胺-酰亞胺樹脂在分子鏈一端保留羧基，在另一端保留酸酐基，它可以以至少等摩爾量的環(huán)氧基與全部羧基和酸酐基反應(yīng)。反應(yīng)溫度是30-130℃，反應(yīng)時(shí)間為約1-10小時(shí)。如果需要，反應(yīng)可在溶劑中進(jìn)行，如N-甲基-2-吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
適用的含烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂可從商業(yè)渠道獲得，例如，Arakawa Chemical Industries，Ltd.的產(chǎn)品，商品名稱為Compoceran H900-2，H901-2，和H901-2D。
B)環(huán)氧樹脂任何環(huán)氧樹脂，只要一個(gè)分子中有至少兩個(gè)環(huán)氧基，都可以用作本發(fā)明組合物的成分(B)。適合的環(huán)氧樹脂包括，但不限于雙酚類環(huán)氧樹脂，如雙酚F環(huán)氧樹脂和雙酚A環(huán)氧樹脂；線型酚醛清漆類環(huán)氧樹脂如酚醛線型酚醛清漆環(huán)氧樹脂和甲酚線型酚醛清漆環(huán)氧樹脂；三酚鏈烷烴類環(huán)氧樹脂如三酚甲烷環(huán)氧樹脂和三酚丙烷環(huán)氧樹脂；脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，萘類環(huán)氧樹脂，聯(lián)苯類環(huán)氧樹脂，酚醛芳烷基類環(huán)氧樹脂，和聯(lián)苯芳烷基類環(huán)氧樹脂，單獨(dú)使用或使用它們的混合物。優(yōu)選的是結(jié)構(gòu)式(2)的環(huán)氧樹脂 其中G是縮水甘油基，R是氫或一價(jià)的烴基，所有R基團(tuán)中至少有一個(gè)是一價(jià)烴基，n是0或至少是1的整數(shù)。
R表示的一價(jià)烴基優(yōu)選的是有1-6個(gè)碳原子、取代的或非取代的一價(jià)烴基，更優(yōu)選的是有1-5個(gè)碳原子，如烷基和芳基。典型的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基和苯基。
在式(2)中，n是0或至少是1的整數(shù)，優(yōu)選的是0或1-10。式(2)的環(huán)氧樹脂可以是具有不同n值的環(huán)氧樹脂的混合物。為使固化產(chǎn)品具有較高的玻璃化溫度，優(yōu)選使用的是一種混合物，該混合物中n ＝0的環(huán)氧樹脂量為70％按重量計(jì)，理想的是60％，其余環(huán)氧樹脂的分子量分布為代表平均聚合度的n的平均值在1-3范圍內(nèi)。使用含有超過(guò)70％按重量計(jì)n＝0環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂混合物可導(dǎo)致較低玻璃化溫度。
以下是具有式(2)的環(huán)氧樹脂的實(shí)例。
此處，t-Bu是叔丁基，OG是下式的環(huán)氧丙氧基
在本發(fā)明組合物中有另一種環(huán)氧樹脂可以和具有式(2)的環(huán)氧樹脂結(jié)合使用?？山Y(jié)合使用的其它環(huán)氧樹脂的實(shí)例包括雙酚A類型環(huán)氧樹脂，線型酚醛清漆類環(huán)氧樹脂，環(huán)脂族環(huán)氧樹脂，縮水甘油基類環(huán)氧樹脂，和下式的環(huán)氧樹脂，可單獨(dú)使用或其任意結(jié)合使用。
溴化環(huán)氧樹脂可用作阻燃劑。溴化環(huán)氧樹脂實(shí)例如下。
這些環(huán)氧樹脂可單獨(dú)使用，也可兩種或多種混合使用。環(huán)氧樹脂適合的使用量一般為每100重量份含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺使用至多150重量份(即，0-150重量份)環(huán)氧樹脂，優(yōu)選為1-150重量份，更優(yōu)選為2-100重量份。低于1pbw(重量份)的環(huán)氧樹脂不能提供具有對(duì)襯底的粘合強(qiáng)度的固化涂層，而環(huán)氧樹脂多于150pbw，會(huì)降低固化涂層的耐熱性。
優(yōu)選的式(2)環(huán)氧樹脂為1-100％重量，更優(yōu)選為全部環(huán)氧樹脂的5-100％重量。
C)固化促進(jìn)劑對(duì)作為本發(fā)明組合物中成分(C)的固化促進(jìn)劑沒(méi)有特別的限定，雖然就含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)性而言優(yōu)選使用胺類催化劑。適合的胺類催化劑為咪唑衍生物，包括2-甲基咪唑，2-乙基-4-甲基咪唑，1-氰乙基-2-甲基咪唑，和2-苯基-4，5-二羥基甲基咪唑，它們可單獨(dú)或混合使用。最優(yōu)選的是具有以下所示結(jié)構(gòu)式(3)的咪唑化合物。使用此種結(jié)構(gòu)的咪唑化合物可增強(qiáng)固化產(chǎn)品的耐熱性、防潮性和粘合性。
其中Ph是苯環(huán)(或苯基)。
其它有用的催化劑是磷基催化劑，包括三苯基膦，三苯基硼酸三苯基鏻，和四苯基硼酸四苯基鏻，以及以下所示的化合物。
其中，R3-R10選自氫，鹵原子(例如，氟、溴、碘)，C1-C8烷基，鏈烯基，炔基，C1-C8烷氧基，三氟甲基，和苯基。所有的取代基可以是相同的或不同的。
固化促進(jìn)劑的適合使用量為每100重量份含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺和混合環(huán)氧樹脂0.001-20重量份，優(yōu)選的是0.01-10重量份。低于0.001重量份固化促進(jìn)劑不能達(dá)到短暫固化，反之，固化促進(jìn)劑超過(guò)20重量份則會(huì)對(duì)組合物的儲(chǔ)存穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。
D)有機(jī)溶劑本發(fā)明組合物中的成分(D)是有機(jī)溶劑，其中的上述成分至少部分可溶解，優(yōu)選的是全部可溶解。適合的溶劑包括γ-丁內(nèi)酯；酰胺溶劑如N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；醚溶劑如四氫呋喃，1，4-二噁唍，茴香醚，二甘醇二甲醚，三甘醇二甲醚，和丙二醇一甲基醚乙酸酯(PGMEA)；酮類溶劑如環(huán)戊酮和環(huán)己酮；和二甲基亞砜。這些溶劑可單獨(dú)或兩種或兩種以上混合使用。芳族烴類溶劑如甲苯和二甲苯，醇類如甲醇，乙醇和丙醇可以結(jié)合使用，只要不損害溶解度即可。使用的溶劑適合量是基于本發(fā)明底層涂料組合物總重的70-99.9％重量，優(yōu)選為75-99.5％重量。底層涂料組合物中的溶劑含量低于70％重量將不能有效使用如用于涂覆，溶劑含量超過(guò)99.9％的底層涂料組合物則不能有效地形成固化涂層。
本發(fā)明的底層涂料組合物在有機(jī)溶劑中溶解，涂覆到半導(dǎo)體部件和/或引線框架的一個(gè)或兩個(gè)表面，加熱固化，形成涂層。涂覆技術(shù)雖然沒(méi)有限制，可以使用配量、浸漬、噴涂或旋轉(zhuǎn)涂覆法。盡管固化條件沒(méi)有嚴(yán)格限制，仍需在最高350℃，優(yōu)選為最高330℃溫度下加熱30秒至5小時(shí)，形成固化涂層或底層涂層。為了有效地從系統(tǒng)清除底層涂料組合物中的溶劑，以有效地進(jìn)行樹脂反應(yīng)，固化溫度最好根據(jù)情況逐步提高。一旦形成固化涂層(底層涂層)，在其上將半導(dǎo)體-封裝環(huán)氧樹脂模塑配混料成型，環(huán)氧樹脂模塑配混料與襯底(例如，無(wú)機(jī)襯底如鎳、銀、銅、硅或二氧化硅)之間的粘合得以增強(qiáng)。得到的半導(dǎo)體器件或組件具有極高的可靠性，在吸濕后的回流焊接步驟中，沒(méi)有產(chǎn)生環(huán)氧樹脂模塑配混料的斷裂，也沒(méi)有產(chǎn)生環(huán)氧樹脂模塑配混料與襯底的分層現(xiàn)象(如以上示例)。
需封裝的半導(dǎo)體器件包括，但不限于，二極管、晶體管、可控硅整流器、集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路等。
環(huán)氧樹脂模塑配混料半導(dǎo)體器件封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料可以是已知的任何一種模塑配混料，甚至是商業(yè)材料。例如，可使用KMC系列環(huán)氧模塑配混料(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)。
用于半導(dǎo)體封裝的環(huán)氧樹脂模塑配混料通常是可固化環(huán)氧樹脂組合物，包含(a)環(huán)氧樹脂，(b)固化劑，和(c)無(wú)機(jī)填料作為基本成分。
環(huán)氧樹脂(a)就其分子結(jié)構(gòu)、分子量等沒(méi)有特別限定，只要一個(gè)分子中有至少兩個(gè)環(huán)氧基。適合的環(huán)氧樹脂的說(shuō)明性實(shí)例包括雙酚類環(huán)氧樹脂、線型酚醛清漆類環(huán)氧樹脂、三酚鏈烷烴類環(huán)氧樹脂、酚醛芳烷基類環(huán)氧樹脂，聯(lián)苯基芳烷基類環(huán)氧樹脂，芪類環(huán)氧樹脂，含萘環(huán)環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯類環(huán)氧樹脂和環(huán)戊二烯類環(huán)氧樹脂。這些環(huán)氧樹脂可單獨(dú)使用，也可兩種或兩種以上結(jié)合使用。
對(duì)固化劑(b)的分子結(jié)構(gòu)式、分子量等沒(méi)有特別限定，只要它具有至少兩個(gè)官能團(tuán)，這兩個(gè)官能團(tuán)應(yīng)能夠與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基(例如，酚羥基、氨基或酸酐基，在酸酐基中包含至少一個(gè)酸酐基即可)反應(yīng)。適合的固化劑是酚類樹脂，包括線型酚醛清漆類酚醛樹脂、亞二甲苯基改性的線型酚醛清漆樹脂、雙酚類酚醛樹脂、聯(lián)苯基類酚醛樹脂，可熔酚醛樹脂類酚醛樹脂、酚芳烷基樹脂、聯(lián)苯基芳烷基樹脂、三酚甲烷樹脂、三酚鏈烷樹脂及其聚合物，以及含萘環(huán)酚醛樹脂和二環(huán)戊二烯改性的酚醛樹脂。還包括酸酐如甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐和甲基-Himic酸酐(5-降冰片烯-2，3-二羧酸酸酐)，和氨基固化劑。優(yōu)選使用可靠性高、吸濕度低的酚醛樹脂。這些固化劑可單獨(dú)使用，或兩種或兩種以上結(jié)合使用。
只要對(duì)環(huán)氧樹脂固化有效，對(duì)配混的固化劑(b)的用量沒(méi)有特別限定。當(dāng)酚醛樹脂作為固化劑使用時(shí)，其用量?jī)?yōu)選為使固化劑(b)中的酚醛羥基與環(huán)氧樹脂(a)中的環(huán)氧基摩爾比為0.5-2.0，尤其為0.8-1.5。
無(wú)機(jī)填料(c)的實(shí)例包括晶體二氧化硅、球形的或碎片形的無(wú)定形二氧化硅、氧化鋁和氮化硅，以球形或碎片形態(tài)的無(wú)定形二氧化硅為優(yōu)選，因?yàn)樗哂械途€膨脹系數(shù)和高流動(dòng)性。優(yōu)選的無(wú)機(jī)填料的平均顆粒尺寸為1.0-30微米，更優(yōu)選的為5.0-25微米。
無(wú)機(jī)填料(c)的適合用量為每100重量份計(jì)的環(huán)氧樹脂(a)與固化劑(b)結(jié)合用量使用250-1000重量份，優(yōu)選為350-900重量份。如果填料低于250重量份，固化狀態(tài)的組分的線膨脹系數(shù)會(huì)增加，會(huì)吸收更多的水。填料超過(guò)1000重量份的組合物，其流動(dòng)性會(huì)太低，不能成型。
最典型的封裝技術(shù)是轉(zhuǎn)移模塑成型技術(shù)。理想的環(huán)氧樹脂組合物在150-180℃溫度下模塑成型30-180秒，在150-180℃溫度下后固化約2-16小時(shí)。
實(shí)施例以下是實(shí)施例和比較實(shí)施例用以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。
實(shí)施例中使用的成分說(shuō)明如下。
基本樹脂樹脂A含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂(CompoceranH900-2，Arakawa Chemical Industries，Ltd.)樹脂B含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂(Compoceran H901-2，Arakawa Chemical Industries，Ltd.)樹脂C聚酰胺-酰亞胺樹脂樹脂D聚酰胺酸樹脂環(huán)氧樹脂
(1) 軟化點(diǎn)85℃環(huán)氧當(dāng)量214(n＝0 59wt％，n＝1 24wt％，n＝2 8wt％，其它8wt％)(2) 軟化點(diǎn)79℃樹脂當(dāng)量165(n＝0 54wt％，n＝1 31wt％，n＝2 9wt％，其它6wt％)(3)雙酚A類環(huán)氧樹脂，Japan Epoxy Resin Co.，Ltd.的Epikote 1001軟化點(diǎn)64℃環(huán)氧當(dāng)量450(4)酚醛線型酚醛清漆類環(huán)氧樹脂，Nippon Kayaku Co.，Ltd.的EOCN-1020-55軟化點(diǎn)54℃環(huán)氧當(dāng)量195
催化劑2PHZ2-甲基-4，5-二羥基甲基咪唑有機(jī)溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮環(huán)己酮甲氧基苯實(shí)施例1-6和比較實(shí)施例1-3根據(jù)表1的配方將基本樹脂與環(huán)氧樹脂、催化劑和有機(jī)溶劑配混，制備九份底層涂料組合物。底層涂料組合物按表1所示以浸漬法涂到襯底上，在200℃溫度下固化30分鐘，隨后，環(huán)氧樹脂模塑配混料(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.的KMC 3580CA)在175℃溫度和70kg/cm2條件下模塑成型，獲得模塑制品。底層涂料組合物分別涂覆到半導(dǎo)體部件上，在200℃溫度下固化30分鐘，隨后，環(huán)氧樹脂模塑配混料(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.的KMC 3580CA)在175℃溫度和70kg/cm2條件下模塑成型，獲得模塑組件(見圖1)。這些模塑樣品以以下測(cè)試方法進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見表1。
在圖1中，底層涂料組合物固化涂層6介于硅芯片1和沖模墊2之間。硅芯片1通過(guò)粘合金屬絲4與引線框架3連接。組裝件以固化態(tài)環(huán)氧樹脂模塑配混料(或封裝劑)5所封裝。
(1)吸濕后的粘合如表1所示，底層涂料在測(cè)試件(鎳、銀、銅或硅)上涂覆并固化，隨后，環(huán)氧樹脂模塑配混料在175℃和70kg/cm2條件下模制成型90秒鐘，在180℃下后固化4小時(shí)，形成底面積10mm2，高3mm的圓柱形部件。這一樣品保持在121℃/100％相對(duì)濕度(RH)的氣氛中吸濕24小時(shí)，之后在260℃的熱板上，使用推拉計(jì)測(cè)量模制部件與測(cè)試件之間的剝離強(qiáng)度。
(2)熱循環(huán)后的抗裂性體積9.0mm×4.5mm×0.5mm的硅芯片附著在一個(gè)14-針的集成電路板(ICflame)(42合金)上，之后涂以如表1所示的底層涂料組合物，并固化。然后將環(huán)氧樹脂模塑配混料在175℃溫度下模制90秒鐘成型，在180℃溫度下后固化4小時(shí)。得到的組件在-50℃/30分鐘和180℃/30分鐘之間接受熱循環(huán)試驗(yàn)。在1000次循環(huán)后，確定環(huán)氧樹脂的破裂百分率。
(3)吸濕后的焊接抗裂性使用60-針的QFP(尺寸20mm×14mm，沖模墊下的樹脂厚度0.7mm，沖模墊尺寸10mm×8mm)。在沖模墊的背面涂以底層涂料組合物并固化(見圖1)，環(huán)氧樹脂模塑配混料以175℃溫度模制90秒鐘成型，以180℃溫度下后固化4小時(shí)。該組件保持在溫度85℃/85％相對(duì)濕度(RH)的氣氛中吸濕168小時(shí)，之后浸入260℃的焊劑浴中10秒。確定每10個(gè)組件的破裂組件數(shù)。
表1

權(quán)利要求
1.一種用于粘合半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂模塑配混料的底層涂料組合物，包含具有如下通式(1)的含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂 其中X是三價(jià)有機(jī)基團(tuán)，Y是二價(jià)有機(jī)基團(tuán)，Z是下式的基團(tuán) R1是C1-C3烷基，R2是C1-C3烷基或烷氧基，a是0-4的整數(shù)，p是1-100的整數(shù)，q是1-100的整數(shù)，和有機(jī)溶劑。
2.權(quán)利要求1的底層涂料組合物，其中有機(jī)溶劑的使用量基于底層涂料組合物總重計(jì)為70-99.9％。
3.權(quán)利要求1的底層涂料組合物，包含(A)具有通式(1)的含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺-酰亞胺樹脂，(B)在一個(gè)分子中有至少兩個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂，(C)固化促進(jìn)劑，和(D)有機(jī)溶劑。
4.權(quán)利要求3的底層涂料組合物，其中環(huán)氧樹脂具有通式(2) 其中G是縮水甘油基，R是氫或一價(jià)烴基，所有R基中至少一個(gè)是一價(jià)烴基，n是0或至少是1的整數(shù)。
5.一種借助固化狀態(tài)的權(quán)利要求1的底層涂料組合物而以環(huán)氧樹脂模塑配混料封裝的半導(dǎo)體器件。
6.一種封裝半導(dǎo)體器件的方法，步驟如下·將權(quán)利要求1的底層涂料組合物涂覆到半導(dǎo)體部件的表面，·將該底層涂料組合物固化，和·將環(huán)氧樹脂模塑配混料模制到固化的底層涂層的外表面。
全文摘要
一種底層涂料組合物，該組合物包含含有烷氧基甲硅烷基的聚酰胺－酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、固化促進(jìn)劑和有機(jī)溶劑，并形成固化的涂層，該涂層通過(guò)短暫的低溫加熱具有耐熱性和防水性，有助于環(huán)氧樹脂模塑配混料與半導(dǎo)體部件的粘合。
文檔編號(hào)H01L23/28GK1834175SQ20061005976
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者秋葉秀樹, 鹽原利夫 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社