專利名稱：制備半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備半導(dǎo)體器件、特別是LED組件的方法，更特別涉及制備其中在半導(dǎo)體部件與封裝樹(shù)脂之間建立牢固粘合的半導(dǎo)體器件的方法。這里使用的術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體部件”用于同時(shí)表示半導(dǎo)體芯片和其上安裝半導(dǎo)體芯片的襯底。
背景技術(shù)：
通常，將半導(dǎo)體器件用各種樹(shù)脂封裝和保護(hù)，以保護(hù)襯底或者導(dǎo)線框架上的半導(dǎo)體芯片。為增強(qiáng)該半導(dǎo)體組件的可靠性，必須在半導(dǎo)體器件與封裝樹(shù)脂之間建立牢固的粘結(jié)或者緊密接觸。然而，在苛刻的熱循環(huán)試驗(yàn)和耐濕氣試驗(yàn)中，目前的組件會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題如在半導(dǎo)體部件與封裝樹(shù)脂之間脫層。仍然存在對(duì)制備更可靠半導(dǎo)體器件的技術(shù)的需求。
現(xiàn)有技術(shù)中提出了各種用于增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的可靠性的底層涂料。仍然需要制備承受苛刻條件的半導(dǎo)體器件的方法。
本發(fā)明的專利相關(guān)文獻(xiàn)包括JP-B 03-054715、JP-A 05-179159(相應(yīng)于USP5,213,617和USP5,238,708)、JP-B 07-091528、JP-A2004-079683和JP-A 2004-339450。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于制備半導(dǎo)體器件，特別是LED組件的方法，該器件是高可靠性的，其在于在半導(dǎo)體器件與起到保護(hù)層的封裝樹(shù)脂之間建立牢固的粘結(jié)。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)用等離子體處理半導(dǎo)體部件，用底層涂料組合物對(duì)其打底，然后用封裝樹(shù)脂封裝，由此形成保護(hù)層，并在半導(dǎo)體部件與保護(hù)層之間建立更高度粘結(jié)。結(jié)果，改進(jìn)半導(dǎo)體器件的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種制備包括半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括如下步驟將半導(dǎo)體部件進(jìn)行等離子體處理，將該半導(dǎo)體部件用底層涂料組合物進(jìn)行底涂層處理，然后用封裝劑封裝該半導(dǎo)體部件。
該半導(dǎo)體器件最通常為L(zhǎng)ED組件。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該底層涂料組合物包括硅烷偶聯(lián)劑和/或其部分水解縮合物和非必要的稀釋劑。該底層涂料組合物還可包括一種縮合催化劑。
在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，該底層涂料組合物包括具有如下平均組成式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物其中R1aR2bR3cR4d(OR5)eSiO(4-a-b-c-d-e)/2(1)其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為氫或1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，下標(biāo)a、b、c、d和e表示如下范圍的數(shù)0.1≤a≤1.0、0≤b≤0.6、0≤c≤0.6、0≤d≤0.8、1.0≤e≤2.0和2.0≤a+b+c+d+e≤3.0，和非必要的稀釋劑。
具有式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物一般通過(guò)具有如下通式(2)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(3)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(4)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(5)的至少一種硅烷化合物的(共)水解縮合獲得，所述通式(2)為R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)
其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(3)為R2xR4ySi(OR5)4-x-y(3)其中R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(4)為R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)其中R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(5)為R4zSi(OR5)4-z(5)其中R4為氫或1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，和z為1至3的整數(shù)。該底層涂料組合物可進(jìn)一步包括縮合催化劑。
封裝劑優(yōu)選形成透明固化產(chǎn)品。優(yōu)選的封裝劑包括選自可固化硅氧烷樹(shù)脂、可固化環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂、可固化環(huán)氧樹(shù)脂、可固化丙烯酸樹(shù)脂和可固化聚酰亞胺樹(shù)脂的一種可固化樹(shù)脂。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，等離子體處理包括使用選自氬、氮、氧、空氣和其混合物的氣體。
本發(fā)明的有益效果由本發(fā)明制備的半導(dǎo)體器件(一般為L(zhǎng)ED組件)因在半導(dǎo)體部件與封裝樹(shù)脂之間建立牢固粘結(jié)而特別可靠。本發(fā)明當(dāng)用于LED器件時(shí)特別有利。


唯一的附圖，圖1為作為一個(gè)示例性表面安裝半導(dǎo)體器件的發(fā)光二極管組件的橫截面示意圖，其中發(fā)光二極管與絕緣外殼沖模粘結(jié)。
具體實(shí)施例方式
這里使用的術(shù)語(yǔ)“(甲基)丙烯酸系”擬包括丙烯酸系或甲基丙烯酸系。
本發(fā)明方法的特征在于在用封裝樹(shù)脂封裝半導(dǎo)體部件之前預(yù)處理。該預(yù)處理包括等離子體處理和隨后的底層涂料處理。這些預(yù)處理起到使所得半導(dǎo)體器件更可靠的作用。
制備本發(fā)明半導(dǎo)體器件的方法在下面詳細(xì)描述。
半導(dǎo)體部件如引言中注意的，將半導(dǎo)體芯片(或元件)和其上安裝半導(dǎo)體芯片的襯底在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中累積稱為“半導(dǎo)體部件”。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體芯片無(wú)特殊限制。合適的半導(dǎo)體芯片包括晶體管、二極管、電容器、變阻器、閘流體和光電轉(zhuǎn)化元件，特別是發(fā)光半導(dǎo)體元件如發(fā)光二極管、光電晶體管、光電二極管、CCD、太陽(yáng)能電池組、EPROM和光電耦合器。當(dāng)使用發(fā)光二極管(LED)時(shí)可獲得更多優(yōu)點(diǎn)。還包括其上安裝這種半導(dǎo)體晶片的襯底。
等離子體處理根據(jù)本發(fā)明，等離子體處理通過(guò)如下進(jìn)行將半導(dǎo)體部件置于真空室中的電極上，將該室抽真空，將用于等離子體處理的氣體加入真空室中，和在電極之間施加電壓以在室中產(chǎn)生等離子體，如下通過(guò)蝕刻效應(yīng)處理或者清潔半導(dǎo)體部件表面。用于等離子體處理的氣體源可為氬氣、氮?dú)?、氧氣、氯氣、溴氣或者氟氣或其混合物。為使等離子體處理對(duì)于改進(jìn)粘結(jié)更有效，等離子體處理合適地在空氣、氧氣、氯氣、溴氣或氟氣氣氛中進(jìn)行。對(duì)于某些組件，需要使用惰性氣體如氬氣和氮?dú)狻?br> 有效的等離子體包括射頻(RF)等離子體、微波等離子體、電子回旋加速器諧振源(ECR)等離子體等，其中任何一種都可用于本發(fā)明中。對(duì)于等離子體的頻率和功率，優(yōu)選功率高達(dá)約1,000W，特別是約10至500W，頻率13.56MHz。等離子體處理系統(tǒng)(室)中的真空優(yōu)選為約100至0.1Pa，特別是約50至1Pa。
等離子體照射到半導(dǎo)體部件表面的距離一般為約0.1至500mm，優(yōu)選約0.5至30mm，盡管距離隨等離子體照射系統(tǒng)的功率、噴嘴形狀等而變化。對(duì)于等離子體照射時(shí)間，照射30分鐘足夠，優(yōu)選的照射時(shí)間為約0.1至600秒，更優(yōu)選約0.5至600秒。
此外，等離子體處理可通過(guò)用溶劑或其類似物使用超聲清潔機(jī)、噴霧器或其類似物清潔半導(dǎo)體部件的步驟，或者用壓縮空氣吹掉灰塵和碎屑的步驟。
底層涂料處理然后將等離子體處理過(guò)的半導(dǎo)體部件用底層涂料組合物進(jìn)行涂底處理。
底層涂料組合物這里使用的底層涂料組合物可為任一公知的底層涂料組合物。通常為包括硅烷偶聯(lián)劑或其部分水解縮合物和非必要的稀釋劑的底層涂料組合物。硅烷偶聯(lián)劑和其部分水解縮合物的實(shí)例包括乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷以及三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷和其低聚物，和其混合物。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用包括具有平均組成式(1)的含環(huán)氧化物有機(jī)硅氧烷低聚物和非必要的稀釋劑的底層涂料組合物。
R1aR2bR3cR4d(OR5)eSiO(4-a-b-c-d-e)/2(1)其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為氫或者1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，和R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基。下標(biāo)a、b、c、d和e為滿足如下范圍的數(shù)0.1≤a≤1、0≤b≤0.6、0≤c≤0.6、0≤d≤0.8、1.0≤e≤2.0和2.0≤a+b+c+d+e≤3.0，優(yōu)選a、b、c、d和e為滿足如下范圍的數(shù)0.2≤a≤0.9、0.1≤b≤0.6、0≤c≤0.4、0≤d≤0.6、1.2≤e≤1.7和2.2≤a+b+c+d+e≤3.0。該有機(jī)硅氧烷低聚物一般具有重均分子量約300至30,000，優(yōu)選約400至10,000，更優(yōu)選約500至5,000，通過(guò)凝膠滲透色譜(GPC)借助聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物測(cè)定。
在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，具有式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物為下式(2)表示的含一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧改性有機(jī)氧基硅烷、和下式(3)表示的非必要地帶有一個(gè)或多個(gè)非共軛雙鍵的有機(jī)氧基硅烷、和非必要地一種或多種下式(4)表示的具有可光聚合(甲基)丙烯酸系結(jié)構(gòu)的(甲基)丙烯酸系改性有機(jī)氧基硅烷和非必要地下式(5)表示的一種或多種有機(jī)氧基硅烷的硅烷混合物的(共)水解縮合物。
R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)R2xR4ySi(OR5)4-x-y(3)R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)R4zSi(OR5)4-z(5)其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為氫或者1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，和R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基。下標(biāo)x為1或2，y為0或1，x+y之和為1或2，和z為0至3的整數(shù)。
R1表示的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)具有2至30個(gè)碳原子、優(yōu)選3至20個(gè)碳原子、更優(yōu)選6至12個(gè)碳原子，并具有至少一個(gè)環(huán)氧化物，該有機(jī)基團(tuán)一般為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物并且可含有醚鍵氧原子和/或氮原子由此構(gòu)成氨基的單價(jià)烴基，但不限于此。實(shí)例包括3-環(huán)氧丙氧基丙基、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基、2-(2，3-環(huán)氧環(huán)己基)乙基、3-(N-烯丙基-N-縮水甘油基)氨丙基和3-(N，N-縮水甘油基)氨丙基。
R2表示的單價(jià)烴基具有2至30個(gè)碳原子、優(yōu)選2至20個(gè)碳原子，更優(yōu)選2至8個(gè)碳原子，并具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)。合適的單價(jià)烴基的實(shí)例包括但不限于乙烯基、烯丙基、丁烯基、異丁烯基、丙烯基、異丙烯基、戊烯基、己烯基、環(huán)己烯基和辛烯基。
R3表示的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)具有3至30個(gè)碳原子、優(yōu)選5至20個(gè)碳原子，更優(yōu)選5至10個(gè)碳原子，并具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系結(jié)構(gòu)。實(shí)例為丙烯酸系和甲基丙烯酸系官能基團(tuán)如CH2＝CHCOO-、CH2＝C(CH3)COO-、CH2＝CHCO-和CH2＝C(CH3)CO-。R3表示的具有這種(甲基)丙烯?；膯蝺r(jià)有機(jī)基團(tuán)的實(shí)例包括但不限于具有一個(gè)或多個(gè)丙烯酰氧基或者甲基丙烯酰氧基取代的烷基如CH2＝CHCOOCH2CH2-、CH2＝C(CH3)COOCH2CH2-、[CH2＝C(CH3)COOCH2]3C-CH2-、(CH2＝CHCOOCH2)3C-CH2-和(CH2＝CHCOOCH2)2CH(C2H5)CH2-。優(yōu)選CH2＝CHCOOCH2-、CH2＝C(CH3)COOCH2-、CH2＝CHCOOCH2CH2CH2-和CH2＝C(CH3)COOCH2CH2CH2-。
R4表示的單價(jià)烴基優(yōu)選選自不同于脂族不飽和類如鏈烯基的未取代單價(jià)烴基，和特別是選自1至10個(gè)碳原子的烷基、6至20個(gè)碳原子的芳基和7至20個(gè)碳原子的芳烷基。C1-C10烷基的實(shí)例是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、環(huán)己基、環(huán)庚基、辛基和α-乙基己基，最優(yōu)選甲基和乙基。C6-C20芳基和C7-C20芳烷基的實(shí)例是苯基、芐基、甲苯基和苯乙烯基，其中最優(yōu)選苯基。
R5表示的單價(jià)烴基優(yōu)選選自1至10個(gè)碳原子的烷基和烷氧基取代的烷基。實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、環(huán)己基、環(huán)庚基、辛基和α-乙基己基，最優(yōu)選甲基和乙基。
具有式(2)的環(huán)氧改性有機(jī)氧基硅烷的說(shuō)明性非限制性實(shí)例包括3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基乙基)三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基乙氧基-3-環(huán)氧丙氧基丙基硅烷和二乙氧基-3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基硅烷。
具有通式(3)的帶非共軛雙鍵的有機(jī)氧基硅烷的說(shuō)明性非限制性實(shí)例包括乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基降冰片烯和2-(4-環(huán)己烯基乙基)三甲氧基硅烷。
具有通式(4)的(甲基)丙烯酸改性有機(jī)氧基硅烷的說(shuō)明性非限制性實(shí)例包括3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三(甲氧基乙氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基二乙氧基甲基硅烷。
具有通式(5)的有機(jī)氧基硅烷的說(shuō)明性非限制性實(shí)例包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丙基三丙氧基硅烷、丙基三丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三丙氧基硅烷、芐基三甲氧基硅烷、芐基三乙氧基硅烷、對(duì)苯乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二丙氧基硅烷、二甲基二丁氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二丙氧基硅烷、二乙基二丁氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二丙基二丙氧基硅烷、二丙基二丁氧基硅烷、二苯基二羥基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基丙氧基硅烷、三甲基丁氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三乙基丙氧基硅烷、三乙基丁氧基硅烷、三丙基甲氧基硅烷、三丙基乙氧基硅烷、三丙基丙氧基硅烷、三丙基丁氧基硅烷、三苯基羥基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷。
對(duì)于具有式(2)、(3)、(4)和(5)的硅烷的混合比，優(yōu)選具有式(2)的環(huán)氧改性有機(jī)氧基硅烷的量為總硅烷的10至100mol％，特別是30至100mol％；非必要加入的具有式(3)的帶非共軛雙鍵的有機(jī)氧基硅烷的量為總硅烷的0至60mol％，特別是10至50mol％；非必要加入的具有式(4)表示的(甲基)丙烯酸改性有機(jī)氧基硅烷的量為總硅烷的0至60mol％，特別是10至50mol％；和在具有式(5)的硅烷中，單有機(jī)三有機(jī)氧基硅烷的量為總硅烷的0至80mol％，特別是0至50mol％；二有機(jī)二有機(jī)氧基硅烷的量為總硅烷的0至50mol％，特別是0至20mol％；三有機(jī)單有機(jī)氧基硅烷的量為0至30mol％，特別是0至20mol％，按具有式(1)的硅烷摩爾量計(jì)，和總硅烷的0至30mol％，特別是0至20mol％，當(dāng)具有式(3)的硅烷為四有機(jī)氧基硅烷時(shí)。
優(yōu)選的硅氧烷低聚物包括低聚物(i)、(ii)和(iii)。
(i)通過(guò)(共)水解縮合一種或多種具有如下通式(2)的硅烷化合物、一種或多種具有如下通式(3)的硅烷化合物和非必要的一種或多種具有如下通式(4)的硅烷化合物獲得的硅氧烷低聚物，所述通式(2)為R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)其中R1、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(3)為R2xR4ySi(OR5)4-x-y(3)其中R2、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(4)為R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)其中R3、R4、R5、x和y為上面定義的。
(ii)通過(guò)(共)水解縮合一種或多種具有如下通式(2)的硅烷化合物、一種或多種具有如下通式(4)的硅烷化合物和非必要的一種或多種具有如下通式(5)的硅烷化合物獲得的硅氧烷低聚物，所述通式(2)為R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)其中R1、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(4)為R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)其中R3、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(5)為R4zSi(OR5)4-z(5)其中R4、R5和z為上面定義的。
(iii)通過(guò)(共)水解縮合一種或多種具有如下通式(2)的硅烷化合物、一種或多種具有如下通式(3)的硅烷化合物、一種或多種具有如下通式(4)的硅烷化合物和非必要的一種或多種具有如下通式(5)的硅烷化合物獲得的硅氧烷低聚物，所述通式(2)為R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)其中R1、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(3)為R2xR4ySi(OR5)4-x-y(3)其中R2、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(4)為R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)其中R3、R4、R5、x和y為上面定義的，所述通式(5)為R4zSi(OR5)4-z(5)其中R4、R5和z為上面定義的。
制備具有式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物的方法無(wú)特殊限制。在使用具有式(2)、(3)、(4)和(5)的硅烷的一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用式(2)的環(huán)氧改性有機(jī)氧基硅烷或者非必要地將其與式(3)的帶非共軛雙鍵的有機(jī)氧基硅烷、式(4)的(甲基)丙烯酸改性有機(jī)氧基硅烷和/或式(5)的有機(jī)氧基硅烷結(jié)合、非必要地加入催化劑和溶劑，并在中性或者弱堿性條件下進(jìn)行水解和縮聚，獲得帶硅烷醇的共水解縮合物。
如上所述，(共)水解在中性或者弱堿性條件下進(jìn)行。當(dāng)使用催化劑時(shí)，可使用公知的堿性催化劑，如NaOH、KOH、硅酸鈉、硅酸鉀、胺和銨鹽。特別優(yōu)選KOH。
(共)水解優(yōu)選在5至40℃下進(jìn)行120分鐘或者更長(zhǎng)的時(shí)間。若必要，將由此獲得的(共)水解物進(jìn)行縮聚。縮聚反應(yīng)的條件對(duì)于控制硅氧烷樹(shù)脂的分子量是重要的。縮聚反應(yīng)優(yōu)選在50至80℃下進(jìn)行約60至120分鐘。
當(dāng)有機(jī)硅氧烷低聚物通過(guò)借助上述方法(共)水解縮合具有式(2)、(3)、(4)和(5)的硅烷獲得時(shí)，其中形成的硅烷醇起到增強(qiáng)底層涂料效果的作用。
在式(2)的R1中的環(huán)氧化物、在式(3)的R2中的非共軛雙鍵基團(tuán)、在式(4)的R3中的(甲基)丙烯?；鳛榈讓油苛现械幕钚匀〈嬖诓⑵鸬皆鰪?qiáng)組件或者襯底與封裝樹(shù)脂之間的界面處的粘結(jié)強(qiáng)度的作用，由此改進(jìn)底層涂料性能。
稀釋劑上述硅烷偶聯(lián)劑或者含環(huán)氧化物的有機(jī)硅氧烷低聚物可單獨(dú)使用，盡管在使用前通常將其溶于稀釋劑中作為底層涂料。稀釋劑或溶劑無(wú)特殊限制，只要它可與硅烷偶聯(lián)劑或者含環(huán)氧化物的有機(jī)硅氧烷低聚物相容即可。合適的稀釋劑的實(shí)例包括醚如四氫呋喃、二甘醇二甲醚和三甘醇二甲醚，酮如甲基乙基酮和甲基異丁基酮，醇如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、2-乙基己基醇、1，4-丁二醇、乙二醇和丙二醇，芳烴如甲苯和二甲苯，脂族烴如己烷和庚烷，和低分子量硅氧烷如六甲基二硅氧烷。稀釋劑的用量?jī)?yōu)選為至多約100,000重量份，更優(yōu)選約100至100,000重量份，進(jìn)一步更優(yōu)選約400至10,000重量份，按每100重量份有機(jī)硅氧烷低聚物計(jì)。
縮合催化劑硅烷偶聯(lián)劑或者有機(jī)硅氧烷低聚物可與縮合催化劑一起使用。這里使用的縮合催化劑無(wú)特殊限制，只要它們通常用于縮合固化型硅氧烷組合物中即可。合適的催化劑為硅烷醇縮合催化劑，包括鈦催化劑如鈦酸四丁酯、鈦酸四丙基酯和四乙?；徕仯诲a催化劑如二月桂酸二丁基錫、馬來(lái)酸二丁基錫、乙酸二丁基錫、辛酸錫、萘酸錫和乙酰丙酮酸二丁基錫；鋅催化劑如二甲氧基鋅、二乙氧基鋅、2，4-戊烷二酸鋅、2-乙基己酸鋅、乙酸鋅、甲酸鋅、甲基丙烯酸鋅、十一碳烯酸鋅和辛酸鋅；鋁催化劑如三乙?；徜X、三乙基乙酰乙酸鋁和乙基乙酰乙酸二異丙氧基鋁；鋯、鐵、鈷等的有機(jī)金屬配合物催化劑；胺催化劑如丁基胺、辛基胺、二丁基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、油酰胺、環(huán)己基胺、芐胺、二乙基氨基丙基胺、二甲苯二胺、三亞乙基二胺、胍、二苯基胍、2，4，6-三(二甲基氨甲基)苯酚、嗎啉、N-甲基嗎啉、2-乙基-4-甲基咪唑和DBU；帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑如γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷；和其它公知的硅烷醇縮合催化劑，包括季銨鹽如四烷基銨鹽、其它酸性催化劑和堿性催化劑。這些催化劑可單獨(dú)或者以混合物形式使用。
當(dāng)使用時(shí)，加入的催化劑的量為0.01至2重量份，優(yōu)選0.1至10重量份，更優(yōu)選0.1至3重量份，按每100重量份不包括催化劑的總底層涂料組合物計(jì)(通常為硅烷偶聯(lián)劑和/或其部分水解縮合物和稀釋劑的總量，或有機(jī)硅氧烷低聚物和稀釋劑的總量)。較低量的催化劑不能獲得增加的效果，其中固化速率下降。大于催化劑的必須量不能起到進(jìn)一步的效果。
其它組分若必要，可將其它組分充分摻混入底層涂料組合物中，只要對(duì)底層涂料特征無(wú)不利影響即可。例如，若需要可加入聚合抑制劑如氫醌、氫醌單甲基醚、1，2，3-羥基苯、叔丁基兒茶酚和吩噻嗪，抗氧化劑如BHT和維生素B，消泡劑，和流平劑如硅氧烷表面活性劑和氟化學(xué)表面活性劑。
制備底層涂料組合物和底層涂料處理底層涂料組合物可通過(guò)如下方法制備將硅烷偶聯(lián)劑或其部分水解的縮合物或有機(jī)硅氧烷低聚物溶于稀釋劑中，非必要地加入縮合催化劑，非必要地進(jìn)一步加入聚合抑制劑、抗氧化劑和其它組分，并將其混合至均勻。如此混合的組合物準(zhǔn)備用作半導(dǎo)體器件的底層涂料。
當(dāng)半導(dǎo)體部件進(jìn)行等離子體處理后，例如可按照如下方式使用底層涂料組合物。使用合適的施涂器如旋涂器或者噴涂器，將底層涂料組合物涂于半導(dǎo)體部件上。接著加熱或空氣干燥以從底層涂料組合物中蒸出溶劑，由此形成具有干厚度至多約10μm，優(yōu)選至多約1μm的底層涂料組合物涂層。涂層厚度的下限可根據(jù)需要合適地選取，盡管它通常為至少0.01μm。
封裝將半導(dǎo)體部件按照上述方式進(jìn)行等離子體處理和隨后的底層涂料處理后，進(jìn)行封裝處理以封裝半導(dǎo)體部件。
用于封裝半導(dǎo)體部件的封裝劑可根據(jù)半導(dǎo)體芯片或者半導(dǎo)體器件等的類型從公知的封裝劑中選取。
半導(dǎo)體封裝劑通常為包括作為封裝樹(shù)脂的可固化樹(shù)脂，固化劑和其量對(duì)可固化樹(shù)脂的性能無(wú)不利影響的其它組分如抗氧化劑、抗脫色劑、光穩(wěn)定劑、活性稀釋劑、無(wú)機(jī)填料、阻燃劑和有機(jī)溶劑的組合物。這里使用的可固化樹(shù)脂優(yōu)選為透明的，一般選自可固化的硅氧烷樹(shù)脂、可固化的環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂、可固化的環(huán)氧樹(shù)脂、可固化的丙烯酸類樹(shù)脂和可固化的聚酰亞胺樹(shù)脂。根據(jù)特定的可固化樹(shù)脂，可從公知固化劑中選擇固化劑，并以有效量用于固化可固化樹(shù)脂。
下面詳細(xì)描述封裝樹(shù)脂組合物中的可固化樹(shù)脂。
封裝樹(shù)脂優(yōu)選的半導(dǎo)體封裝樹(shù)脂為形成透明固化產(chǎn)品的，特別是用于LED組件的透明樹(shù)脂。透明樹(shù)脂包括硅氧烷、環(huán)氧、丙烯酸類和聚酰亞胺基樹(shù)脂，但不限于此。對(duì)于具有短波長(zhǎng)和高能量特征的LED，優(yōu)選硅氧烷樹(shù)脂和無(wú)芳基的環(huán)氧樹(shù)脂。將封裝樹(shù)脂用作包括該樹(shù)脂組分作為基礎(chǔ)、固化劑、和非必要的固化催化劑、填料等的封裝樹(shù)脂組合物。使用施涂器如分配器或旋涂器，將該封裝樹(shù)脂組合物直接涂于已進(jìn)行等離子體處理和底層涂料處理的半導(dǎo)體部件上。可將如此施涂的封裝樹(shù)脂組合物在環(huán)境條件下或使用模塑機(jī)固化。
在透明樹(shù)脂組合物中，可加入各種添加劑，加入量應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體器件無(wú)不利影響。合適的添加劑包括抗氧化劑(例如BHT和維生素B)、抗脫色劑(如有機(jī)磷化合物)、光穩(wěn)定劑(如受阻胺)、活性稀釋劑(如乙烯基醚、乙烯基酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、氧雜環(huán)丁烷、鄰苯二甲酸烯丙基酯、己二酸乙烯基酯)、增強(qiáng)填料(如鍛制二氧化硅、沉淀二氧化硅)、阻燃改性劑、熒光劑和有機(jī)溶劑。該組合物可用著色組分染色。
硅氧烷樹(shù)脂這里使用的硅氧烷樹(shù)脂包括那些高硬度型、橡膠型和凝膠型樹(shù)脂。固化機(jī)理包括縮合固化型、加成反應(yīng)固化型和UV固化型?？蛇x取所有類型的硅氧烷樹(shù)脂，取決于組件類型。
環(huán)氧樹(shù)脂這里使用的環(huán)氧樹(shù)脂包括縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂如雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛線性酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂和溴化環(huán)氧樹(shù)脂；環(huán)脂族環(huán)氧樹(shù)脂；縮水甘油基酯型環(huán)氧樹(shù)脂；縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂；和雜環(huán)環(huán)氧樹(shù)脂。對(duì)于具有短波長(zhǎng)和高能量特征的LED，優(yōu)選使用具有氫化芳香環(huán)的環(huán)氧樹(shù)脂。
這些可固化環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)包括熱固化、UV固化和濕氣固化的機(jī)理固化，其中最優(yōu)選熱固化。
環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂應(yīng)優(yōu)選含(A)分子中具有至少一個(gè)脂族不飽和單價(jià)烴基和至少一個(gè)硅鍵合羥基的有機(jī)硅化合物、(B)其中芳香環(huán)部分或完全氫化的芳香環(huán)氧樹(shù)脂或者氫化環(huán)氧樹(shù)脂和(C)有機(jī)氫聚硅氧烷作為必要組分。優(yōu)選可進(jìn)一步配混(D)鉑族金屬催化劑和(E)鋁固化催化劑。優(yōu)選的固化機(jī)理為熱固化。
通過(guò)本發(fā)明方法，可制造可靠的半導(dǎo)體器件，通常為L(zhǎng)ED組件，原因在于在半導(dǎo)體部件與起保護(hù)層作用的封裝劑樹(shù)脂之間建立牢固粘結(jié)或者緊密接觸。
實(shí)施例下面給出用于說(shuō)明本發(fā)明的制備例、實(shí)施例和比較例，但本發(fā)明不受此限制。
制備底層涂料A通過(guò)將7g 3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3g四丁氧基鈦酸酯和90g甲苯混合，并將該溶液經(jīng)具有孔徑0.8μm的過(guò)濾器過(guò)濾，制備底層涂料組合物。
制備底層涂料B將0.5mol 2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基乙基)三甲氧基硅烷和0.5mol乙烯基三甲氧基硅烷投入已填充3.0mol去離子水的反應(yīng)器中。在40℃下進(jìn)行水解反應(yīng)8小時(shí)。將如此獲得的水解縮合物溶于甲醇中并將該溶液經(jīng)具有孔徑0.8μm的過(guò)濾器過(guò)濾。從濾液中在真空下在80℃和2mmHg下蒸出溶劑。通過(guò)將如此獲得的7g硅氧烷低聚物、90g甲醇和3g辛酸鋅混合，并將該溶液經(jīng)具有孔徑0.8μm的過(guò)濾器過(guò)濾，獲得底層涂料組合物。
測(cè)試方法發(fā)光半導(dǎo)體組件使用的發(fā)光半導(dǎo)體器件為已裝配具有InGaN發(fā)光層和主發(fā)射峰470nm的LED芯片的發(fā)光半導(dǎo)體組件。如圖1所示，該組件包括玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂外殼1、發(fā)光器件2、導(dǎo)線電極3和4、模頭粘結(jié)材料5、金導(dǎo)線6和封裝樹(shù)脂7。
等離子體清潔在用封裝樹(shù)脂封裝前，對(duì)發(fā)光半導(dǎo)體組件，用等離子體干燥清潔系統(tǒng)PDC210(Yamato Science Co.，Ltd.)在功率250W下在距離15cm下在氬氣或者氧氣氣氛中進(jìn)行等離子體照射20秒。
底層涂料處理在等離子體清潔后，將發(fā)光半導(dǎo)體組件固定到硅晶片上。將按上述制備的底層涂料組合物浸入該組件內(nèi)，在浸泡的同時(shí)，將該硅晶片在2,000rpm下旋轉(zhuǎn)30秒。然后從硅晶片中取出該組件，當(dāng)使用底層涂料A時(shí)將該組件在室溫下空氣干燥30分鐘，或者當(dāng)使用底層涂料B時(shí)將其在150℃下熱處理10分鐘。
熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)在等離子體處理和底層涂料處理后，將該組件用實(shí)施例中給出的封裝樹(shù)脂組合物封裝，最終獲得圖1所示的發(fā)光半導(dǎo)體組件。為進(jìn)行比較，在不進(jìn)行等離子體處理和底層涂料處理或者不進(jìn)行其中之一處理下制備發(fā)光半導(dǎo)體組件。
制備50個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體組件并在低溫-45℃與高溫125℃之間進(jìn)行1,000次熱循環(huán)試驗(yàn)。通過(guò)肉眼觀察，數(shù)出具有因破裂和脫層導(dǎo)致的外觀變化的樣品數(shù)。
實(shí)施例1-8和比較例1-10作為封裝樹(shù)脂組合物，使用加成反應(yīng)固化硅氧烷樹(shù)脂組合物L(fēng)PS5510和LPS5520(購(gòu)自Shin-Etsu Chemicaol Co.，Ltd.)。對(duì)應(yīng)于相應(yīng)組合物的結(jié)果在表1和2中給出。
表1硅氧烷樹(shù)脂LPS5510的測(cè)試結(jié)果。

表2硅氧烷樹(shù)脂LPS5520的測(cè)試結(jié)果。

實(shí)施例9-16和比較例11-20使用的封裝樹(shù)脂組合物為包括可熱固化氫化環(huán)氧樹(shù)脂YX8000(Japan Epoxy Resin Co.，Ltd.)、酸酐YH1120(Japan Epoxy ResinCo.，Ltd.)作為固化劑和固化促進(jìn)劑U-CAT5003(San-Apro Ltd.)的可固化環(huán)氧樹(shù)脂組合物，和使用可熱固化氫化環(huán)氧樹(shù)脂YL7170(Japan Epoxy Resin Co.，Ltd.)代替YX8000的類似可固化環(huán)氧樹(shù)脂組合物。對(duì)應(yīng)于相應(yīng)組合物的結(jié)果在表3和4中給出。
表3環(huán)氧樹(shù)脂YX8000的測(cè)試結(jié)果。

表4環(huán)氧樹(shù)脂YL7170的測(cè)試結(jié)果。

實(shí)施例17-24和比較例21-30作為封裝樹(shù)脂組合物，使用可熱固化環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂組合物X-45-720和X-45-722(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)。對(duì)應(yīng)于相應(yīng)組合物的結(jié)果在表5和6中給出。
表5環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂X-45-720的測(cè)試結(jié)果。

表6環(huán)氧-硅氧烷混雜樹(shù)脂X-45-722的測(cè)試結(jié)果。

權(quán)利要求
1.一種制備包括半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括如下步驟將半導(dǎo)體部件進(jìn)行等離子體處理，將該半導(dǎo)體部件用底層涂料組合物進(jìn)行底層涂料處理，然后用封裝劑封裝該半導(dǎo)體部件。
2.權(quán)利要求1的方法，其中半導(dǎo)體器件為L(zhǎng)ED組件。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述底層涂料組合物包括硅烷偶聯(lián)劑和/或其部分水解縮合物和非必要的稀釋劑。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述底層涂料組合物進(jìn)一步包括縮合催化劑。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述底層涂料組合物包括具有如下平均組成式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物R1aR2bR3cR4d(OR5)eSiO(4-a-b-c-d-e)/2(1)其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為氫或1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，下標(biāo)a、b、c、d和e表示如下范圍的數(shù)0.1≤a≤1.0、0≤b≤0.6、0≤c≤0.6、0≤d≤0.8、1.0≤e≤2.0和2.0≤a+b+c+d+e≤3.0，和非必要的稀釋劑。
6.權(quán)利要求5的方法，其中具有式(1)的有機(jī)硅氧烷低聚物通過(guò)具有如下通式(2)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(3)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(4)的至少一種硅烷化合物、和非必要地具有如下通式(5)的至少一種硅烷化合物的(共)水解縮合獲得，所述通式(2)為R1xR4ySi(OR5)4-x-y(2)其中R1為具有至少一個(gè)環(huán)氧化物的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(3)為R2xR4ySi(OR5)4-x-y(3)其中R2為具有至少一個(gè)非共軛雙鍵基團(tuán)的2至30個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(4)為R3xR4ySi(OR5)4-x-y(4)其中R3為具有至少一個(gè)(甲基)丙烯酸系官能基團(tuán)的3至30個(gè)碳原子的單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，R4為1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，x為1或2，和y為0或1，x+y之和為1或2，所述通式(5)為R4zSi(OR5)4-z(5)其中R4為氫或1至20個(gè)碳原子的單價(jià)烴基，R5為氫或者1至10個(gè)碳原子的取代或未取代的單價(jià)烴基，和z為1至3的整數(shù)。
7.權(quán)利要求5的方法，其中所述底層涂料組合物進(jìn)一步包括縮合催化劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述封裝劑形成透明固化產(chǎn)品。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述封裝劑包括選自可固化硅氧烷樹(shù)脂、可固化環(huán)氧-硅氧烷雜化樹(shù)脂、可固化環(huán)氧樹(shù)脂、可固化丙烯酸系樹(shù)脂和可固化聚酰亞胺樹(shù)脂的一種可固化樹(shù)脂，并形成透明固化產(chǎn)品。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述等離子體處理使用選自氬、氮、氧、空氣和其混合物的氣體。
全文摘要
在制備包括半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體器件中，將半導(dǎo)體部件進(jìn)行等離子體處理，并進(jìn)行底層涂料處理，然后用封裝劑封裝該半導(dǎo)體部件。該半導(dǎo)體器件，特別是LED組件的高可靠之處在于在半導(dǎo)體部件與封裝劑樹(shù)脂之間建立牢固的粘結(jié)。
文檔編號(hào)C09D183/04GK1832120SQ200610054779
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者兒玉欣也, 柏木努, 今澤克之 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社