专利名称：可固化组合物及其应用的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及包括有机金属化合物作为交联剂的可固化组合物，以及具体 地涉及在半导体封装工业中应用的可固化组合物。
背景技术：
芯片附着(die attach)材料主要是以聚合物为基础的，和主要是非晶态聚合物。 非晶态聚合物材料的最重要的特性之一是随着温度改变其经历玻璃态转变。在相当有限 的温度范围内模量发生非常大的变化，该温度范围被定义为玻璃化转变温度。模量度量 当施加外力时对材料变形的抵抗力。芯片剪切强度主要是芯片附着材料对剪切力的抵抗 力的度量。因此芯片剪切强度与模量相关，并且模量在玻璃化转变温度内经历大的变 化。根据芯片附着产品开发经验，高温时热芯片剪切强度与材料模量相关。通常地，芯 片附着材料的储能模量在玻璃态转变范围内迅速减小，并且最后在高温时保留的储能模 量在玻璃态转变之后是很低的。这可能导致材料差的的可靠性性能。平衡在室温时的中 等模量与高温时的保持力是期望的，以满足可靠性要求。在过去，增加高温时的模量的 结果经常伴随着室温时模量的增加，这样在封装中引入压力增加。因此，在本领域仍需要一种可固化组合物，其具有高温时的高储能模量而没有 室温模量的显著增加。发明_既述本发明是至少包括树脂和作为交联剂的有机金属化合物的可固化组合物，以得 到高温时的高储能模量而不带来室温模量的显著增加。有机金属化合物诸如有机钛酸 盐，如果被加入可固化组合物诸如芯片附着材料、底部填充剂(underfill)和类似物中，将 与聚合物和填料二者发生反应，这因此连接二者，增加系统的交联密度。在本发明中，包括有机金属化合物作为交联剂的可固化组合物、提高可固化组 合物的交联密度的方法、有机金属化合物作为交联剂的用途、以及通过使用所述可固化 组合物生产的物品被公开。具体地，本发明包括但不限于如下的实施方式。1.—种可固化组合物，其包括树脂和作为交联剂的有机金属化合物。2.如实施方式1中所述的可固化组合物，其中有机金属化合物选自有机钛化合 物、有机铝化合物、有机锆化合物及其组合。3.如实施方式2中所述的可固化组合物，其中有机钛化合物包括有机钛酸盐和/ 或钛螯合物。4.如实施方式3中所述的可固化组合物，其中有机钛酸盐选自四(2-乙基己基) 钛酸盐、四异丙基钛酸盐、四正丁基钛酸盐及其组合。5.如实施方式3中所述的可固化组合物，其中钛螯合物选自乙酰丙酮钛螯合 物(acetylacetonate titanate chelate)、乙基乙酰乙酸钛螯合物(ethylacetoacetate titanate chelate)、三乙醇胺钛螯合物(triethanolamine titanatechelate)、乳酸钛螯合物(lacticacid titanate chelate)及其组合。
6.如实施方式2中所述的可固化组合物，其中有机铝化合物包括二硬脂酰异丙氧
基铝酸盐。7.如实施方式2中所述的可固化组合物，其中有机锆化合物选自四烷基锆酸盐、 四正丙基锆酸盐、四(三乙醇胺)锆(IV)、乳酸钠锆(sodiumzirconium lactate)、四正丁
醇锆和二柠檬酸二乙酯正丙醇锆螯合物。8.如前述实施方式的任一项中所述的可固化组合物，其中交联剂基于组合物的 总重量，以大约0.1wt%至大约15wt%的量存在。9.如实施方式8中所述的可固化组合物，其中交联剂基于组合物的总重量，以大 约0.5wt%至大约10wt%的量存在。10.如实施方式9中所述的可固化组合物，其中交联剂基于组合物的总重量，以 大约1.0wt%至大约6wt%的量存在。11.如实施方式10中所述的可固化组合物，其中交联剂基于组合物的总重量，以 大约2wt%至大约4wt%的量存在。12.如前述实施方式的任一项中所述的可固化组合物，其中树脂选自环氧树脂、 丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、马来酰亚胺树脂、乙烯醚树脂、乙烯树脂、氰酸酯 树脂或者硅氧烷树脂的一种或者多种。13.如前述实施方式的任一项中所述的可固化组合物，还包括填料、稀释剂和固 化剂的一种或者多种。14.如实施方式13中所述的可固化组合物，其中填料选自下列的一种或者多种 金、银、铜、镍、铁、这些的合金；用金、银或者铜涂层的铜、镍、铁、玻璃、硅石、 铝或者不锈钢；铝、不锈钢；硅石、玻璃、金刚砂、氮化硼、氧化铝、硼酸铝、氮化 铝、氧化物填料以及金属涂层的氧化物填料。15.如实施方式13中所述的可固化组合物，其中固化剂选自路易斯酸、路易斯 碱、咪唑、酐、胺和胺加合物的一种或者多种。16.如实施方式13-15的任一项中所述的可固化组合物，其中一种或者多种树脂 的总装载量落入以下范围基于可固化组合物的总重量大约10-85wt%、大约20-70wt% 或者大约20-50wt%。17.如实施方式13-15的任一项中所述的可固化组合物，其中一种或者多种填料 的总装载量在以下范围基于可固化组合物的总重量从大约10wt%至大约85wt%、大约 30wt%至大约70\￥丨％或者大约40wt%至大约60wt%。18.如实施方式13-15的任一项中所述的可固化组合物，其中一种或多种固化剂 的总装载量在以下范围基于可固化组合物的总重量从大约0.1wt%至大约10wt%或者大 约Iwt%至大约5wt%。19.如前述实施方式的任一项中所述的可固化组合物，其中可固化组合物是芯片 附着粘合剂或者底部填充密封剂。20.有机金属化合物作为可固化组合物中交联剂的 用途。21.如实施方式20中所述的用途，其中有机金属化合物选自有机钛化合物、有机 铝化合物、有机锆化合物及其组合。22.如实施方式21中所述的用途，其中有机钛化合物包括有机钛酸盐和/或钛螯合物。
23.如实施方式22中所述的用途，其中有机钛酸盐选自有机钛酸盐选自四O-乙 己基)钛酸盐、四异丙基钛酸盐、四正丁基钛酸盐及其组合。
24.如实施方式22中所述的用途，其中钛螯合物选自乙酰丙酮钛螯合物、乙基乙 酰乙酸钛螯合物、三乙醇胺钛螯合物、乳酸钛螯合物及其组合。
25.如实施方式21中所述的用途，其中有机铝化合物包括二硬脂酰异丙氧基铝酸Τττ . ο
26.如实施方式21中所述的用途，其中有机锆化合物选自四烷基锆酸盐、四正丙 基锆酸盐、四(三乙醇胺)锆(IV)、乳酸钠锆、四正丁醇锆和二柠檬酸二乙酯正丙醇锆 螯合物。
27.如实施方式20-26的任一项中所述的用途，其中有机金属化合物基于可固化 组合物的重量，以大约0.1wt%至大约15wt%的量存在。
28.如实施方式27中所述的用途，其中有机金属化合物基于可固化组合物的重 量，以大约0.5wt%至大约10wt%的量存在。
29.如实施方式观中所述的用途，其中有机金属化合物基于可固化组合物的重 量，以大约1.0wt%至大约6.0wt%的量存在。
30.如实施方式四中所述的用途，其中有机金属化合物基于可固化组合物的重 量，以大约2wt%至大约4wt%的量存在。
31. 一种提高可固化组合物中交联密度的方法，该方法包括向可固化组合物加入 有效量的有机金属化合物作为交联剂。
32.如实施方式31中所述的方法，其中有机金属化合物选自有机钛化合物、有机 铝化合物、有机锆化合物及其组合。
33.如实施方式31或者32中所述的方法，其中有机金属化合物的总量，基 于可固化组合物的总重量，在大约0.1Wt%至大约15wt%，优选地大约0.5Wt%至大约 10wt%,更优选地大约1.0wt%至大约6.0wt%，和仍更优选地大约2wt%至大约范围内。
34. 一种具有粘结至基底的元件的物品的制造方法，该方法包括将如实施方式 1-19的任一项中所述的可固化组合物施加至基底表面和元件的至少一部分上，并且将元 件粘结至基底表面，以及任选地在基底接触粘合剂之后在高于室温的温度下热固化可固 化组合物。
35.—种物品，其通过使用如实施方式1-19中所述的可固化组合物生产，该物品 包括基底、基底上的元件和可固化组合物。
由于在本发明中使用有机金属化合物作为交联剂，其中该有机金属化合物与树 脂和填料二者反应，因此粘合剂体系的交联密度可以被改善。另外，本发明的可固化组 合物在高温时可以表现高储能模量而不引起室温模量的显著增加。
发明详述
除非本文另作定义，所有在此使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的 普通技术人员通常理解的相同意义。尽管类似或者等同于在此描述的任何方法和材料可 以用在本发明的实践中，但在此描述优选的方法和材料。从而，在下面紧接着定义的术语通过总体参考说明书被更加充分地描述。同样，如本文所用，单数的“一(a)”、“一 (an)”和“所述(the)”包括复数的提及内容，除非上下文清楚地另有说明。数字范围 包括定义该范围的数字。
在本发明中，包括有机金属化合物作为交联剂的可固化组合物、增加可固化组 合物的交联密度的方法、有机金属化合物作为交联剂的用途和通过使用所述可固化组合 物生产的物品被公开。可固化组合物可以包括但不限于，芯片附着粘合剂或者底部填充 密封剂和类似物。物品可以包括但不限于半导体器件。
在本发明的一个方面，提供至少包括树脂和作为交联剂的有机金属化合物的可 固化组合物。
有机金属化合物
有机金属化合物可以选自有机钛化合物、有机铝化合物、有机锆化合物及其组口 O
在一个实施方式中，有机钛化合物是有机钛酸盐。在一些实施方式中，有机钛 酸盐选自四烷基钛酸盐和钛酸盐螯合物。四烷基钛酸盐可以用通式结构Ti(OR)4表示， 其中R代表烷基基团，诸如丙基、丁基、辛基或者类似物。在一些实施方式中，四烷基 钛酸盐包括具有分子式Ti(OC3H7)4的四异丙基钛酸盐；具有分子式Ti(OC4H9)4的四正丁Ti(OCH29HC4H9)基钛酸盐；以及具有分子结构C2H5的四O-乙己基)钛酸盐(例如，来自DuPont Co的Tyzor TOT)。在其他的实施方式中，典型的四烷基钛酸盐包括异丙基三油酰 钛酸盐、三(十二烷基苯磺酸酯)异丙醇钛、三(十八烷酰)异丙醇钛、二(戊_2，4-二 酮合-0，O' ) 二(烷醇合)钛，二(戊_2，4-二酮合-0，O' ) 二(烷醇合)钛，二 (戊-2，4-二酮合-0，O' ) 二(烷醇合)钛，三乙醇胺钛酸盐、二异丁氧基-二(乙 基乙酰乙酸合)钛酸盐、和四O-乙基己-1，3-二醇合)钛。
可以用在本发明中的钛酸盐螯合物可以通过下式表达。
权利要求
1.一种可固化组合物，其包括树脂和作为交联剂的有机金属化合物。
2.如权利要求1所述的可固化组合物，其中所述有机金属化合物选自有机钛化合物、 有机铝化合物、有机锆化合物及其组合。
3.如权利要求2所述的可固化组合物，其中所述有机钛化合物包括有机钛酸盐和/或 钛螯合物。
4.如权利要求3所述的可固化组合物，其中所述有机钛酸盐选自四(2-乙基己基)钛 酸盐、四异丙基钛酸盐、四正丁基钛酸盐及其组合。
5.如权利要求3所述的可固化组合物，其中所述钛螯合物选自乙酰丙酮钛酸盐螯 合物、乙基乙酰乙酸钛酸盐螯合物、三乙醇胺钛酸盐螯合物、乳酸钛酸盐螯合物及其组合。
6.如权利要求2所述的可固化组合物，其中所述有机铝化合物包括二硬脂酰异丙氧基铝酸盐。
7.如权利要求2所述的可固化组合物，其中所述有机锆化合物包括四烷基锆酸盐、四 正丙基锆酸盐、四(三乙醇胺)锆(IV)、乳酸钠锆、四正丁醇锆和二-柠檬酸二乙酯正 丙醇锆螯合物。
8.如权利要求1-7中任一项所述的可固化组合物，其中所述交联剂基于所述可固化组 合物的总重量，以大约0.5wt%至大约10wt%的量存在。
9.如前述权利要求中任一项所述的可固化组合物，其中所述树脂选自环氧树脂、丙 烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、马来酰亚胺树脂、乙烯醚树脂、乙烯树脂、氰酸酯树 脂或者硅氧烷树脂的一种或多种。
10.如前述权利要求中任一项所述的可固化组合物，还包括填料、稀释剂和固化剂的 一种或者多种。
11.有机金属化合物在可固化组合物中作为交联剂的用途。
12.如权利要求11所述的用途，其中所述有机金属化合物选自有机钛化合物、有机铝 化合物、有机锆化合物及其组合。
13.如权利要求12所述的用途，其中所述有机钛化合物包括有机钛酸盐和/或钛螯合物。
14.如权利要求13所述的用途，其中所述有机钛酸盐选自四(2-乙基己基)钛酸盐、 四异丙基钛酸盐、四正丁基钛酸盐及其组合。
15.如权利要求13所述的用途，其中所述钛螯合物选自乙酰丙酮钛酸盐螯合物、乙基 乙酰乙酸钛酸盐螯合物、三乙醇胺钛酸盐螯合物、乳酸钛酸盐螯合物及其组合。
16.如权利要求12所述的用途，其中所述有机铝化合物包括二硬脂酰异丙氧基铝酸Τττ . ο
17.如权利要求12所述的用途，其中所述有机锆化合物包括四烷基锆酸盐、四正丙基 锆酸盐、四(三乙醇胺)锆(IV)、乳酸钠锆、四正丁醇锆和二-柠檬酸二乙酯正丙醇锆 螯合物。
18.如权利要求11-17中任一项所述的用途，其中所述有机金属化合物基于可固化组 合物的重量以大约0.5wt%至大约10wt%的量存在。
19.一种提高可固化组合物的交联密度的方法，所述方法包括向所述可固化组合物加入有效量的有机金属化合物作为交联剂。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述有机金属化合物选自有机钛化合物、有机铝 化合物、有机锆化合物及其组合。
21.一种物品，其通过使用如权利要求1-10的任一项所述的可固化组合物制造。
全文摘要
本发明涉及可固化组合物，其包括一种或多种作为交联剂的有机金属化合物，及其在半导体封装中的应用。具体地，有机金属化合物是有机钛酸盐。在一些实施方式中，有机钛酸盐包括但不限于四烷基钛酸盐和钛酸盐螯合物。该可固化组合物具有增加的交联密度并且在高温时表现高的储能模量而不引起室温模量的显著增加，这使得该可固化组合物潜在地在半导体封装可靠性测试期间具有高的性能。
文档编号H01L23/28GK102027057SQ200880129173
公开日2011年4月20日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者J·姚 申请人:汉高有限公司