[发明专利]环氧树脂封装和层压粘合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(loW profile)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。

发明内容

本发明为环氧树脂封装和层压粘合剂及其制备方法。

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的另一个方面，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。

根据本发明的又另一个方面，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发明的优选的实施方案。

在附图中：

图1为半导体器件封装的示意性横截面侧视图，其使用根据本发明的实施方案配制和制备的粘合剂/密封剂。

图2-13为在可受益于本发明实施方案的制造/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，图示了制备本发明实施方案的粘合剂/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。