專(zhuān)利名稱(chēng)：可固化組合物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及包括有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑的可固化組合物，以及具體 地涉及在半導(dǎo)體封裝工業(yè)中應(yīng)用的可固化組合物。
背景技術(shù)：
芯片附著(die attach)材料主要是以聚合物為基礎(chǔ)的，和主要是非晶態(tài)聚合物。 非晶態(tài)聚合物材料的最重要的特性之一是隨著溫度改變其經(jīng)歷玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變。在相當(dāng)有限 的溫度范圍內(nèi)模量發(fā)生非常大的變化，該溫度范圍被定義為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。模量度量 當(dāng)施加外力時(shí)對(duì)材料變形的抵抗力。芯片剪切強(qiáng)度主要是芯片附著材料對(duì)剪切力的抵抗 力的度量。因此芯片剪切強(qiáng)度與模量相關(guān)，并且模量在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度內(nèi)經(jīng)歷大的變 化。根據(jù)芯片附著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，高溫時(shí)熱芯片剪切強(qiáng)度與材料模量相關(guān)。通常地，芯 片附著材料的儲(chǔ)能模量在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)迅速減小，并且最后在高溫時(shí)保留的儲(chǔ)能模 量在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變之后是很低的。這可能導(dǎo)致材料差的的可靠性性能。平衡在室溫時(shí)的中 等模量與高溫時(shí)的保持力是期望的，以滿足可靠性要求。在過(guò)去，增加高溫時(shí)的模量的 結(jié)果經(jīng)常伴隨著室溫時(shí)模量的增加，這樣在封裝中引入壓力增加。因此，在本領(lǐng)域仍需要一種可固化組合物，其具有高溫時(shí)的高儲(chǔ)能模量而沒(méi)有 室溫模量的顯著增加。發(fā)明_既述本發(fā)明是至少包括樹(shù)脂和作為交聯(lián)劑的有機(jī)金屬化合物的可固化組合物，以得 到高溫時(shí)的高儲(chǔ)能模量而不帶來(lái)室溫模量的顯著增加。有機(jī)金屬化合物諸如有機(jī)鈦酸 鹽，如果被加入可固化組合物諸如芯片附著材料、底部填充劑(underfill)和類(lèi)似物中，將 與聚合物和填料二者發(fā)生反應(yīng)，這因此連接二者，增加系統(tǒng)的交聯(lián)密度。在本發(fā)明中，包括有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑的可固化組合物、提高可固化組 合物的交聯(lián)密度的方法、有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑的用途、以及通過(guò)使用所述可固化 組合物生產(chǎn)的物品被公開(kāi)。具體地，本發(fā)明包括但不限于如下的實(shí)施方式。1.—種可固化組合物，其包括樹(shù)脂和作為交聯(lián)劑的有機(jī)金屬化合物。2.如實(shí)施方式1中所述的可固化組合物，其中有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合 物、有機(jī)鋁化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。3.如實(shí)施方式2中所述的可固化組合物，其中有機(jī)鈦化合物包括有機(jī)鈦酸鹽和/ 或鈦螯合物。4.如實(shí)施方式3中所述的可固化組合物，其中有機(jī)鈦酸鹽選自四(2-乙基己基) 鈦酸鹽、四異丙基鈦酸鹽、四正丁基鈦酸鹽及其組合。5.如實(shí)施方式3中所述的可固化組合物，其中鈦螯合物選自乙酰丙酮鈦螯合 物(acetylacetonate titanate chelate)、乙基乙酰乙酸鈦螯合物(ethylacetoacetate titanate chelate)、三乙醇胺鈦螯合物(triethanolamine titanatechelate)、乳酸鈦螯合物(lacticacid titanate chelate)及其組合。
6.如實(shí)施方式2中所述的可固化組合物，其中有機(jī)鋁化合物包括二硬脂酰異丙氧
基鋁酸鹽。7.如實(shí)施方式2中所述的可固化組合物，其中有機(jī)鋯化合物選自四烷基鋯酸鹽、 四正丙基鋯酸鹽、四(三乙醇胺)鋯(IV)、乳酸鈉鋯(sodiumzirconium lactate)、四正丁
醇鋯和二檸檬酸二乙酯正丙醇鋯螯合物。8.如前述實(shí)施方式的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中交聯(lián)劑基于組合物的 總重量，以大約0.1wt%至大約15wt%的量存在。9.如實(shí)施方式8中所述的可固化組合物，其中交聯(lián)劑基于組合物的總重量，以大 約0.5wt%至大約10wt%的量存在。10.如實(shí)施方式9中所述的可固化組合物，其中交聯(lián)劑基于組合物的總重量，以 大約1.0wt%至大約6wt%的量存在。11.如實(shí)施方式10中所述的可固化組合物，其中交聯(lián)劑基于組合物的總重量，以 大約2wt%至大約4wt%的量存在。12.如前述實(shí)施方式的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中樹(shù)脂選自環(huán)氧樹(shù)脂、 丙烯酸酯樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯樹(shù)脂、馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、乙烯醚樹(shù)脂、乙烯樹(shù)脂、氰酸酯 樹(shù)脂或者硅氧烷樹(shù)脂的一種或者多種。13.如前述實(shí)施方式的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，還包括填料、稀釋劑和固 化劑的一種或者多種。14.如實(shí)施方式13中所述的可固化組合物，其中填料選自下列的一種或者多種 金、銀、銅、鎳、鐵、這些的合金；用金、銀或者銅涂層的銅、鎳、鐵、玻璃、硅石、 鋁或者不銹鋼；鋁、不銹鋼；硅石、玻璃、金剛砂、氮化硼、氧化鋁、硼酸鋁、氮化 鋁、氧化物填料以及金屬涂層的氧化物填料。15.如實(shí)施方式13中所述的可固化組合物，其中固化劑選自路易斯酸、路易斯 堿、咪唑、酐、胺和胺加合物的一種或者多種。16.如實(shí)施方式13-15的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中一種或者多種樹(shù)脂 的總裝載量落入以下范圍基于可固化組合物的總重量大約10-85wt%、大約20-70wt% 或者大約20-50wt%。17.如實(shí)施方式13-15的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中一種或者多種填料 的總裝載量在以下范圍基于可固化組合物的總重量從大約10wt%至大約85wt%、大約 30wt%至大約70\￥丨％或者大約40wt%至大約60wt%。18.如實(shí)施方式13-15的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中一種或多種固化劑 的總裝載量在以下范圍基于可固化組合物的總重量從大約0.1wt%至大約10wt%或者大 約Iwt%至大約5wt%。19.如前述實(shí)施方式的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物，其中可固化組合物是芯片 附著粘合劑或者底部填充密封劑。20.有機(jī)金屬化合物作為可固化組合物中交聯(lián)劑的 用途。21.如實(shí)施方式20中所述的用途，其中有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合物、有機(jī) 鋁化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。22.如實(shí)施方式21中所述的用途，其中有機(jī)鈦化合物包括有機(jī)鈦酸鹽和/或鈦螯合物。
23.如實(shí)施方式22中所述的用途，其中有機(jī)鈦酸鹽選自有機(jī)鈦酸鹽選自四O-乙 己基)鈦酸鹽、四異丙基鈦酸鹽、四正丁基鈦酸鹽及其組合。
24.如實(shí)施方式22中所述的用途，其中鈦螯合物選自乙酰丙酮鈦螯合物、乙基乙 酰乙酸鈦螯合物、三乙醇胺鈦螯合物、乳酸鈦螯合物及其組合。
25.如實(shí)施方式21中所述的用途，其中有機(jī)鋁化合物包括二硬脂酰異丙氧基鋁酸Τττ . ο
26.如實(shí)施方式21中所述的用途，其中有機(jī)鋯化合物選自四烷基鋯酸鹽、四正丙 基鋯酸鹽、四(三乙醇胺)鋯(IV)、乳酸鈉鋯、四正丁醇鋯和二檸檬酸二乙酯正丙醇鋯 螯合物。
27.如實(shí)施方式20-26的任一項(xiàng)中所述的用途，其中有機(jī)金屬化合物基于可固化 組合物的重量，以大約0.1wt%至大約15wt%的量存在。
28.如實(shí)施方式27中所述的用途，其中有機(jī)金屬化合物基于可固化組合物的重 量，以大約0.5wt%至大約10wt%的量存在。
29.如實(shí)施方式觀中所述的用途，其中有機(jī)金屬化合物基于可固化組合物的重 量，以大約1.0wt%至大約6.0wt%的量存在。
30.如實(shí)施方式四中所述的用途，其中有機(jī)金屬化合物基于可固化組合物的重 量，以大約2wt%至大約4wt%的量存在。
31. 一種提高可固化組合物中交聯(lián)密度的方法，該方法包括向可固化組合物加入 有效量的有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑。
32.如實(shí)施方式31中所述的方法，其中有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合物、有機(jī) 鋁化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。
33.如實(shí)施方式31或者32中所述的方法，其中有機(jī)金屬化合物的總量，基 于可固化組合物的總重量，在大約0.1Wt%至大約15wt%，優(yōu)選地大約0.5Wt%至大約 10wt%,更優(yōu)選地大約1.0wt%至大約6.0wt%，和仍更優(yōu)選地大約2wt%至大約范圍內(nèi)。
34. 一種具有粘結(jié)至基底的元件的物品的制造方法，該方法包括將如實(shí)施方式 1-19的任一項(xiàng)中所述的可固化組合物施加至基底表面和元件的至少一部分上，并且將元 件粘結(jié)至基底表面，以及任選地在基底接觸粘合劑之后在高于室溫的溫度下熱固化可固 化組合物。
35.—種物品，其通過(guò)使用如實(shí)施方式1-19中所述的可固化組合物生產(chǎn)，該物品 包括基底、基底上的元件和可固化組合物。
由于在本發(fā)明中使用有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑，其中該有機(jī)金屬化合物與樹(shù) 脂和填料二者反應(yīng)，因此粘合劑體系的交聯(lián)密度可以被改善。另外，本發(fā)明的可固化組 合物在高溫時(shí)可以表現(xiàn)高儲(chǔ)能模量而不引起室溫模量的顯著增加。
發(fā)明詳述
除非本文另作定義，所有在此使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員通常理解的相同意義。盡管類(lèi)似或者等同于在此描述的任何方法和材料可 以用在本發(fā)明的實(shí)踐中，但在此描述優(yōu)選的方法和材料。從而，在下面緊接著定義的術(shù)語(yǔ)通過(guò)總體參考說(shuō)明書(shū)被更加充分地描述。同樣，如本文所用，單數(shù)的“一(a)”、“一 (an)”和“所述(the)”包括復(fù)數(shù)的提及內(nèi)容，除非上下文清楚地另有說(shuō)明。數(shù)字范圍 包括定義該范圍的數(shù)字。
在本發(fā)明中，包括有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑的可固化組合物、增加可固化組 合物的交聯(lián)密度的方法、有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑的用途和通過(guò)使用所述可固化組合 物生產(chǎn)的物品被公開(kāi)?？晒袒M合物可以包括但不限于，芯片附著粘合劑或者底部填充 密封劑和類(lèi)似物。物品可以包括但不限于半導(dǎo)體器件。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供至少包括樹(shù)脂和作為交聯(lián)劑的有機(jī)金屬化合物的可 固化組合物。
有機(jī)金屬化合物
有機(jī)金屬化合物可以選自有機(jī)鈦化合物、有機(jī)鋁化合物、有機(jī)鋯化合物及其組口 O
在一個(gè)實(shí)施方式中，有機(jī)鈦化合物是有機(jī)鈦酸鹽。在一些實(shí)施方式中，有機(jī)鈦 酸鹽選自四烷基鈦酸鹽和鈦酸鹽螯合物。四烷基鈦酸鹽可以用通式結(jié)構(gòu)Ti(OR)4表示， 其中R代表烷基基團(tuán)，諸如丙基、丁基、辛基或者類(lèi)似物。在一些實(shí)施方式中，四烷基 鈦酸鹽包括具有分子式Ti(OC3H7)4的四異丙基鈦酸鹽；具有分子式Ti(OC4H9)4的四正丁Ti(OCH29HC4H9)基鈦酸鹽；以及具有分子結(jié)構(gòu)C2H5的四O-乙己基)鈦酸鹽(例如，來(lái)自DuPont Co的Tyzor TOT)。在其他的實(shí)施方式中，典型的四烷基鈦酸鹽包括異丙基三油酰 鈦酸鹽、三(十二烷基苯磺酸酯)異丙醇鈦、三(十八烷酰)異丙醇鈦、二(戊_2，4-二 酮合-0，O' ) 二(烷醇合)鈦，二(戊_2，4-二酮合-0，O' ) 二(烷醇合)鈦，二 (戊-2，4-二酮合-0，O' ) 二(烷醇合)鈦，三乙醇胺鈦酸鹽、二異丁氧基-二(乙 基乙酰乙酸合)鈦酸鹽、和四O-乙基己-1，3-二醇合)鈦。
可以用在本發(fā)明中的鈦酸鹽螯合物可以通過(guò)下式表達(dá)。
權(quán)利要求
1.一種可固化組合物，其包括樹(shù)脂和作為交聯(lián)劑的有機(jī)金屬化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的可固化組合物，其中所述有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合物、 有機(jī)鋁化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。
3.如權(quán)利要求2所述的可固化組合物，其中所述有機(jī)鈦化合物包括有機(jī)鈦酸鹽和/或 鈦螯合物。
4.如權(quán)利要求3所述的可固化組合物，其中所述有機(jī)鈦酸鹽選自四(2-乙基己基)鈦 酸鹽、四異丙基鈦酸鹽、四正丁基鈦酸鹽及其組合。
5.如權(quán)利要求3所述的可固化組合物，其中所述鈦螯合物選自乙酰丙酮鈦酸鹽螯 合物、乙基乙酰乙酸鈦酸鹽螯合物、三乙醇胺鈦酸鹽螯合物、乳酸鈦酸鹽螯合物及其組合。
6.如權(quán)利要求2所述的可固化組合物，其中所述有機(jī)鋁化合物包括二硬脂酰異丙氧基鋁酸鹽。
7.如權(quán)利要求2所述的可固化組合物，其中所述有機(jī)鋯化合物包括四烷基鋯酸鹽、四 正丙基鋯酸鹽、四(三乙醇胺)鋯(IV)、乳酸鈉鋯、四正丁醇鋯和二-檸檬酸二乙酯正 丙醇鋯螯合物。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的可固化組合物，其中所述交聯(lián)劑基于所述可固化組 合物的總重量，以大約0.5wt%至大約10wt%的量存在。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可固化組合物，其中所述樹(shù)脂選自環(huán)氧樹(shù)脂、丙 烯酸酯樹(shù)脂、甲基丙烯酸酯樹(shù)脂、馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、乙烯醚樹(shù)脂、乙烯樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù) 脂或者硅氧烷樹(shù)脂的一種或多種。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可固化組合物，還包括填料、稀釋劑和固化劑的 一種或者多種。
11.有機(jī)金屬化合物在可固化組合物中作為交聯(lián)劑的用途。
12.如權(quán)利要求11所述的用途，其中所述有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合物、有機(jī)鋁 化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。
13.如權(quán)利要求12所述的用途，其中所述有機(jī)鈦化合物包括有機(jī)鈦酸鹽和/或鈦螯合物。
14.如權(quán)利要求13所述的用途，其中所述有機(jī)鈦酸鹽選自四(2-乙基己基)鈦酸鹽、 四異丙基鈦酸鹽、四正丁基鈦酸鹽及其組合。
15.如權(quán)利要求13所述的用途，其中所述鈦螯合物選自乙酰丙酮鈦酸鹽螯合物、乙基 乙酰乙酸鈦酸鹽螯合物、三乙醇胺鈦酸鹽螯合物、乳酸鈦酸鹽螯合物及其組合。
16.如權(quán)利要求12所述的用途，其中所述有機(jī)鋁化合物包括二硬脂酰異丙氧基鋁酸Τττ . ο
17.如權(quán)利要求12所述的用途，其中所述有機(jī)鋯化合物包括四烷基鋯酸鹽、四正丙基 鋯酸鹽、四(三乙醇胺)鋯(IV)、乳酸鈉鋯、四正丁醇鋯和二-檸檬酸二乙酯正丙醇鋯 螯合物。
18.如權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的用途，其中所述有機(jī)金屬化合物基于可固化組 合物的重量以大約0.5wt%至大約10wt%的量存在。
19.一種提高可固化組合物的交聯(lián)密度的方法，所述方法包括向所述可固化組合物加入有效量的有機(jī)金屬化合物作為交聯(lián)劑。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述有機(jī)金屬化合物選自有機(jī)鈦化合物、有機(jī)鋁 化合物、有機(jī)鋯化合物及其組合。
21.一種物品，其通過(guò)使用如權(quán)利要求1-10的任一項(xiàng)所述的可固化組合物制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及可固化組合物，其包括一種或多種作為交聯(lián)劑的有機(jī)金屬化合物，及其在半導(dǎo)體封裝中的應(yīng)用。具體地，有機(jī)金屬化合物是有機(jī)鈦酸鹽。在一些實(shí)施方式中，有機(jī)鈦酸鹽包括但不限于四烷基鈦酸鹽和鈦酸鹽螯合物。該可固化組合物具有增加的交聯(lián)密度并且在高溫時(shí)表現(xiàn)高的儲(chǔ)能模量而不引起室溫模量的顯著增加，這使得該可固化組合物潛在地在半導(dǎo)體封裝可靠性測(cè)試期間具有高的性能。
文檔編號(hào)H01L23/28GK102027057SQ200880129173
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者J·姚 申請(qǐng)人:漢高有限公司