环氧树脂封装和层压粘合剂及其制备方法技术

一种粘合剂，其包括环氧树脂和硬化剂。所述硬化剂包括三氧杂二胺二氨基二环己基甲烷、甲苯二胺和双酚A二酐。

【技术实现步骤摘要】
本申请是以下申请的分案申请：申请日：2012年8月16日；申请号：2012103951207；专利技术名称：“环氧树脂封装和层压粘合剂及其制备方法”。
本专利技术的实施方案通常涉及用于封装半导体器件的结构和方法，并且更特别地涉及半导体器件封装粘合剂，其提供稳定的高电压电气操作。
技术介绍
随着集成电路日益变得更加小型化并且产生更好的操作性能，用于集成电路(IC)封装的封装技术相应地从引线封装逐渐发展成基于层压的球阵列封装(BGA)并且最终发展成芯片规模封装(CSP)。获得更好的性能、更加小型化以及更高可靠性的不断增加的需求推动了IC芯片封装技术的发展。新的封装技术不得不进一步提供用于大规模制造目的的批量生产的可能性，从而允许规模经济。一些半导体器件和封装包括高电压功率半导体器件，其用作电力电子电路中的开关或者整流器，例如开关模式电源。大多数的功率半导体器件仅用于整流模式中(即它们开启或者闭合)，并且因而针对此而进行优化。许多功率半导体器件被用于高电压功率应用中并且被设计为携带大量的电流并维持高电压。在使用中，一些高电压功率半导体器件通过功率覆盖(POL)封装和互连系统的方式连接至外部电路，该POL封装还提供了移除由器件产生的热以及保护该器件免受外部环境影响的方式。标准的POL制造工艺通常开始于将一个或多个功率半导体器件通过粘合剂的方式放置在介电层上。金属互连(例如铜互连)然后被电镀至该介电层上从而形成至该功率半导体器件的直接金属连接。该金属互连可以是薄型(lowprofile)的形式(例如小于200微米厚)，平面的互连结构，其提供至/从功率半导体器件的输入/输出(I/O)系统的形成。某些封装技术所固有的是使用通常具有5厘米或者更长长度的高电压开关或者组件。典型地，这样的开关包括梯形的横截面或者外形轮廓(profile)，其附着至基底或者例如为聚酰亚胺树脂薄膜(kapton)的支撑材料，之后电连接至组件内的其它的部件。该梯形的横截面包括一对平行表面，以及一对彼此相对的不平行表面。典型地，该平行表面中的一个包括开关的表面，其例如粘着至该聚酰亚胺树脂薄膜，并且该平行表面中的另一个包括接地层或者电源层。为了避免翘曲并保护该高电压组件免于外部影响，通常施用密封剂(encapsulant)，其之后被激光切割以电连接至接地层或者电源层。然而，因为热效应、水吸收等，这样的组件倾向于发生翘曲。而且，由于该密封剂还通常包括空隙或者可能被施用得太薄或者太厚，在高电压操作期间可发生电晕放电和火花，其可导致性能退化以及早的使用期限故障。并且，对于在阳极和阴极连接之间提供介电隔离，能够提供高反向击穿电压(例如，高至10kV)的高介电材料通常提供给半导体二极管。然而，这样的介电材料通常具有增加的厚度，其可与某些用于半导体二极管的POL封装技术不相容，并且如果该厚度没有被恰当地控制，其可导致增加的寄生电感。因此，需要用于封装高电压开关以及组件的简化方法，和改进的粘合剂。
技术实现思路
本专利技术为环氧树脂封装和层压粘合剂及其制备方法。根据本专利技术的一个方面，粘合剂包括环氧树脂和硬化剂。该硬化剂包括三氧杂二胺(trioxdiamine)、二氨基二环己基甲烷、甲苯二胺和双酚A二酐。根据本专利技术的另一个方面，制备粘合剂的方法包括将多种反应物混合在一起以形成硬化剂，将该硬化剂与环氧树脂混合以形成未固化的粘合剂混合物，并且固化该未固化的粘合剂混合物，所述反应物包括三氧杂二胺、二氨基二环己基甲烷、甲苯二胺和双酚A二酐。根据本专利技术的又另一个方面，形成半导体器件封装的方法包括将半导体器件倚靠材料放置以在半导体器件和该材料之间形成间隔，将多种反应物混合在一起以形成硬化剂，将该硬化剂与环氧树脂混合以形成未固化的粘合剂混合物，将该未固化的粘合剂混合物放置在该间隔中，并固化该未固化的粘合剂混合物，所述反应物包括三氧杂二胺、二氨基二环己基甲烷、甲苯二胺和双酚A二酐。根据下文的详细说明以及附图，各种其它特征以及优点将变得显而易见。附图说明附图阐述了当前考虑用于实施本专利技术的优选的实施方案。在附图中：图1为半导体器件封装的示意性横截面侧视图，其使用根据本专利技术的实施方案配制和制备的粘合剂/密封剂。图2-13为在可受益于本专利技术实施方案的制造/构造方法的不同阶段期间半导体器件封装的示意性横截面侧视图。图14为流程图，图示了制备本专利技术实施方案的粘合剂/密封剂的方法。图15为流程图，图示了制备环氧树脂粘合剂和/或模制密封剂的方法。具体实施方式本专利技术的实施方案提供了用于具有高的击穿电压以及低的寄生电感的半导体器件封装的粘合剂/密封剂，以及形成所述半导体器件封装的方法。该粘合剂/密封剂的配制符合特定的需求，其包括但不限于低粘度、部分固化能力、低表面张力、低应力、工作寿命、室温凝胶化、在所需要的激光波长下激光切割的能力、获得和控制所需要的玻璃化转变温度的能力以及良好介电性能。制备该半导体器件封装，使得使用多个具有不同厚度的介电层来钝化该半导体器件的边缘，且在半导体器件的上表面和下表面形成电互连系统。参考图1，结合本专利技术的一个示例性实施方案，示出半导体器件封装10。半导体器件封装10在其中包括半导体器件12，其可以是模具、二极管、或者其它的电子器件形式。半导体器件12为高电压半导体二极管的形式，例如在反向具有反向偏压(backbias)的光二极管。如在图1中所示的，半导体器件12可具有梯形形状，然而，应当认识到半导体器件12的其它的形状和构型也是可以预想的，例如矩形形状。此外，关于半导体器件12的形状和尺寸，应当认识到半导体器件12为“更厚的”器件的形式，例如，半导体器件12具有的厚度/高度高达40mm或更大。半导体器件12包括由半导体材料形成的衬底14，所述半导体材料例如硅、碳化硅(siliconcarbine)、氮化镓、砷化镓、或者其它的半导体材料，其具有掺入其中的杂质以在一侧形成包含负电荷载流子(电子)的区域，称为n型半导体，并且在另一侧形成包含正电荷载流子(空穴)的区域，称为p型半导体。该衬底内这两个区域之间的边界被称为PN结，其为二极管起作用的地方，且该衬底从p型侧(即阳极)向n型侧(即阴极)的方向传导常规电流，但是不能在相反的方向上传导。半导体器件12被称为“高电压”器件是因为其通常可在3kV或者更高的电压下操作，且预想高于10kV的电压。多个金属化电路和/或连接板(即终端)16在衬底上形成并且连接至P区域和N区域中的每一个，通过其可以形成至半导体器件12的电连接。如在图1中所示的，该电路/连接板16在衬底的表面18、20上形成，以使得半导体器件12的两个表面可以形成电连接。半导体器件封装10还包括第一钝化层或者介电层22，其在半导体器件12的表面18、20和边缘24的附近形成，从而覆盖衬底14和金属化电路/连接板16。第一钝化层22为高性能薄膜的形式，例如氮化硅、氧化硅或者其它合适的介电材料，其可以包括根据本专利技术实施方案形成的粘合剂，其被施用在半导体器件12上以具有均一的厚度。根据本专利技术的一个实施方案，使用等离子增强的化学气相沉积(PECVD)来施用第一钝化层22从而具有约1-2微米的厚度。该第一钝化层22由此用于钝化半导体器件12的边缘24并保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件封装，其包含：半导体器件；施用在半导体器件上的第一钝化层；与第一纯化层的第一部分连接的基底介电层；和施用于第一钝化层的第二部分上的第二钝化层，第二钝化层包括：环氧树脂；和硬化剂，所述硬化剂包含：三氧杂二胺；二氨基二环己基甲烷；甲苯二胺；和双酚A二酐。

【技术特征摘要】
2011.08.16 US 13/2107631.一种半导体器件封装，其包含：半导体器件；施用在半导体器件上的第一钝化层；与第一纯化层的第一部分连接的基底介电层；和施用于第一钝化层的第二部分上的第二钝化层，第二钝化层包括：环氧树脂；和硬化剂，所述硬化剂包含：三氧杂二胺；二氨基二环己基甲烷；甲苯二胺；和双酚A二酐。2.权利要求1的半导体器件封装，其中第二钝化层还包括水溶性的乙氧基化的表面活性剂。3.权利要求1的半导体器件封装，其中第二钝化层包括通过喷涂施用和选择性沉积施用中的一者施用在第一钝化层上的液体介电材料。4.权利要求1的半导体器件封装，其中所述第一钝化层包括氮化硅和氧化硅中的一者。5.权利要求1的半导体器件封装，其中所述环氧树脂包含二环氧基。6.权利要求1的半导体器件封装，其中第二钝化层可用约350mm波长的激光进行切割。7.权利要求1的半导体器件封装，其还包括形成在第二钝化层上的金属化层，所述金属化层与半导体器件的多个金属化连接板电连接。8.制造半导体器件封装的方法，其包括：提供半导体器件；在半导体器件的表面上形成钝化层；将半导体器件与基底层压层连接；将三氧杂二胺、二氨基二环己基甲烷、甲苯二胺和双酚A二酐混合在一起形成硬化剂；将硬化剂与环氧树脂混合以形成未固化的液体介电材料；将未固化的液体介电材料分配在钝化层上以形成未固化的液体介电层；和固化未固化的液体介电层以形成固化的介电层。9.权利要求8的方法，其包括在钝化层上喷涂未固化的液体介电材料。10.权利要求9的方法，其还包括在钝化层上喷涂未固化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：TB戈尔茨卡，PA麦康奈李，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US