应用于半导体封装的有机硅组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于半导体封装的有机硅组合物，其包含：硅氧烷基橡胶，含乙烯基官能团的硅氧烷树脂，含Si‑H官能团的硅氧烷树脂，氢化硅烷化催化剂，荧光材料以及溶剂等。本发明专利技术还公开了所述有机硅组合物的用途，例如：可以将有机硅组合物施加到基材上形成膜；在加热和/或辐照下，除去膜中的溶剂和/或预固化组合物，形成可被揭起且表面无粘性的预固化膜；将预固化膜贴附在物品上；最后使预固化膜完全固化，实现对物品的封装。本发明专利技术的有机硅组合物具有使用方法简单，粘接力强，填隙性能优异，使用寿命长，稳定性好等优点，能协同高含量的荧光粉使用且防止荧光粉的沉降，适用于半导体器件的芯片尺寸、晶圆级封装以及物体的保护及粘接等。

Silicone composition for semiconductor package and use thereof

The silicone composition, the invention discloses a semiconductor encapsulation comprising: silicone rubber, silicone resin containing vinyl group silicone resin containing Si, H group, hydrosilylation catalyst, fluorescent material and solvent. The invention also discloses the application of the silicone composition, such as: the silicone composition applied to form film substrate; the heating and / or irradiation, removing the solvent in the film and / or pre curing composition, the formation of pre curing film can be lifted without viscous surface; the pre curing membrane attachment in the article; finally makes the pre curing film is completely cured, for goods packaging. The silicone composition of the invention has simple operation, strong adhesion, interstitial excellent performance, long service life, good stability, high content of phosphor can cooperate use and prevent the settlement of the fluorescent powder, suitable for semiconductor device, wafer level chip size package and the object of protection and bonding etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可应用于半导体器件封装领域的封装材料，特别是一种应用于半导体封装的有机硅组合物及其应用，例如在封装晶圆级WLP LED、封装芯片尺寸CSP LED、LED灯丝灯等半导体器件中的应用，等等。
技术介绍
LED(半导体发光二极管)因具有低能耗、长寿命、小体积等优点，而被广泛应用于照明、背光等领域。而封装工序是LED制程中的一个非常重要的工序，其对于LED的工作性能、成本等有着非常显著的影响。传统LED封装工艺基本是器件级工艺，其成本较高，且难以进行高密度封装。以目前普遍使用的一种LED器件封装工艺为例，LED芯片是粘合到一展平的过渡基板上的倒焊晶片，该过渡基板包括用于在LED和该过渡基板之间电连接的金属电路。然后，该过渡基板与粘合在一起的LED芯片被连接至散热片。而且，包括被塑料壳体支撑的引线的LED封装器件被打线粘合到硅过渡基板从而实现电连接。接着一预先制好的透镜(密封剂)覆盖住LED芯片、线路和过渡基板。整个封装器件最终被安装到进行电信号分布和散热的载板(诸如PCB板)上，其工序非常繁杂，封装结构亦非常复杂，成本较高。因而，业界又提出了晶圆级LED封装(WLP)技术，以期有效降低成本。进一步的讲，最明显的降低LED制造成本的方式是增加晶圆尺寸，以此同时处理尽可能多的元件。这也是为何要采用晶圆级封装而避免芯片级封装方式的原由.晶圆级芯片封装技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片器件的技术，封装后的器件尺寸与裸片一致。经晶圆级芯片尺寸封装技术后的器件尺寸达到了高度微型化，器件成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显着降低。目前晶圆级封装技术主要有晶圆级光学透镜(wafer level optics)，晶圆级反射层涂覆 (wafer level coating of reflective layer)，晶圆级荧光粉包覆(wafer level phosphor coating)、晶圆-晶圆键合(wafer to wafer bonding)等，但其均在不同方面存在一些缺陷。例如，对于晶圆级荧光粉包覆技术来说，若涉及正装芯片(wire bond chips)，则：采用标准晶圆制作技术及现有硅胶封装材料而要实现引线是困难的，因而导致相关制程只能配合特定硅胶而实施；硅胶一般需要在高温下固化(超过150C)；含荧光粉的固化硅胶膜难以刻蚀，例如，氯基(CF4等)等离子体刻蚀效率很低，而湿法刻蚀也非常的低效。若涉及倒装芯片(flip chips)，则：其尚非主流技术；需涉及荧光粉沉积和封装过程，若采用CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)等技术，设备十分昂贵；若采用旋涂技术，则材料浪费极多，且存在不均一的问题；若采用喷雾技术，则存在均一性问题，同时还需要考虑流体学方面的问题；另外点胶技术(dispensing)等不适用于晶圆级封装。近年来，随着LED在器件材料、芯片工艺、封装制程技术等方面的研究不断进步，尤其是倒转芯片的逐渐成熟与荧光粉涂覆技术的多样化，一种新的芯片尺寸级封装CSP(Chip Scale Package)技术应运而生。由于其单元面积的光通量最大化(高光密度)以及芯片与封装BOM成本最大比(低封装成本)，使其有望在lm/$上打开颠覆性的突破口。近期，CSP在业界引起较大议论，它既是众多封装形式的一种，也被行业寄予期望，被认为是一种“终极”封装形式，但这种技术仍有一些问题有待解决，例如如何实现荧光粉的高效率涂敷、均匀涂敷，目前使用的喷涂工艺或注塑工艺都存在涂敷效率低、生产效率低、或荧光粉涂敷不均匀等问题。另外一方面，目前白光照明LED器件普遍采用的是灌封封装工艺技术(Encapsulation)，即将荧光粉与有机硅胶按照一定比例混合后，通过点胶(Dispensing)注入已经完成固晶和金线绑定的支架上，完成LED芯片表面的荧光粉涂覆。此制程由于工艺简单、生产成本较低且生产效率高，而被业界广泛使用。然而在此传统工艺中，荧光粉层的厚度和分布位置难以得到精确控制，这对成品LED的出光均匀性造成了极大的不良影响。与此同时，当荧光粉在混合物中的含量过高后(例如超过40wt％)，荧光粉在混合物中的沉淀日益明显，难以控制批次的一致性，因而也不适合点胶工艺。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种应用于半导体封装的有机硅组合物，其具有使用方法简 单，粘接力强，隙填充(gap filing)性能优异，使用寿命长，稳定性好等优点，能协同高含量的荧光材料使用，且能有效防止荧光材料的沉降，从而达成荧光材料在涂敷层中的均匀分布，适于进行半导体器件，特别是晶圆级半导体器件等物品的良好封装。为实现前述专利技术目的，在本专利技术的一实施方案中提供的一种应用于半导体封装的有机硅组合物包含：数均分子量高于3×104g/mol的硅氧烷基橡胶，含乙烯基官能团的硅氧烷树脂，含Si-H官能团的硅氧烷树脂，氢化硅烷化催化剂，并且，所述有机硅组合物为均相溶液状体系。进一步的，所述有机硅组合物还可包含：用以与所述有机硅组合物的各组分配合而形成均相溶液的溶剂。更进一步的，所述应用于半导体封装的有机硅组合物还可包含有LED用荧光粉，以实现白光LED。同时，在本专利技术的一实施方案之中还提供了所述有机硅组合物的用途，例如，在半导体器件，特别是晶圆级半导体器件封装中的应用。又及，本专利技术的一实施方案之中还提供了所述有机硅组合物的应用方法。例如，一种封装方法，其包括：提供待封装的物品，将所述的有机硅组合物施加到所述待封装的物品上，并通过辐射和/或加热固化而实现所述物品的封装。又例如，一种封装方法，其包括：1)将所述的有机硅组合物施加到第一基材上形成膜，2)除去所述膜中的有机溶剂，形成可被从第一基材上完全揭起且表面无粘性的预固化膜，3)将预固化膜覆盖至第一基材、第二基材中任一者的表面或者将预固化膜设置于第一基材和第二基材之间，并向预固化膜施加压力，使预固化膜贴附在所述第一基材或第二基材上或将第一基材与第二基材粘接，4)在辐射和/或加热条件下使预固化膜完全固化，实现对第一基材和/或第二基材的封装。此外，本专利技术的一实施方案之中还提供了一种装置，其包含由所述封装方法形成的封装结构。以下结合实施例对本专利技术的技术方案作更为具体的解释说明，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1是本专利技术一典型实施例中一种封装方法的工艺流程图；图2是荧光粉于本专利技术实施例1及对照例1组合物中沉淀速度的测试照片；图3是以本专利技术一实施例中有机硅组合物于封装LED以实现CSP LED封装时的成膜照片。具体实施方式本专利技术提供了有机硅组合物及籍其实施的封装方法，以简单快捷的实现对于半导体器件，特别是晶圆级半导体器件的良好封装。所述有机硅组合物不仅自身具有优良物理、化学性能，包括但不限于流动性良好、使用方法简单，使用寿命长，稳定性好等，且由其形成的封装结构也均具有优良物理、化学性能，包括但不限于高透光率、高硬度、高阻气阻水性能等，尤其适于封装固态发光装置，例如半导体发光装置，例如LED照明装置，特别是晶圆级LED照明装置。本专利技术实施例提供的有机硅组合物的主要成分为数均分子量高于3×104g/mol的硅氧烷基橡胶，含乙烯基官能团本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于包含：数均分子量高于3×104g/mol的硅氧烷基橡胶，含乙烯基官能团的硅氧烷树脂，含Si‑H官能团的硅氧烷树脂，氢化硅烷化催化剂，以及，用以与所述有机硅组合物的各组分配合而形成均相溶液的溶剂。

【技术特征摘要】
2015.05.29 CN 201510284209X1.一种应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于包含：数均分子量高于3×104g/mol的硅氧烷基橡胶，含乙烯基官能团的硅氧烷树脂，含Si-H官能团的硅氧烷树脂，氢化硅烷化催化剂，以及，用以与所述有机硅组合物的各组分配合而形成均相溶液的溶剂。2.根据权利要求1所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述有机硅组合物中硅氧烷基橡胶占非溶剂组分的含量为1wt％～99wt％，优选为10wt％～70wt％，尤其优选为20wt％～50wt％；和/或，所述有机硅组合物中含乙烯基官能团的硅氧烷树脂的含量为1wt％～90wt％，优选为10wt％～70wt％，尤其优选为20wt％～50wt％；和/或，所述有机硅组合物中含Si-H官能团的硅氧烷树脂的含量为1wt％～90wt％，优选为2wt％～50wt％，尤其优选为5wt％～30wt％。3.根据权利要求1所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述硅氧烷基橡胶含乙烯基官能团，优选的，所述硅氧烷基橡胶的每个分子中含有2个以上乙烯基，优选的，所述硅氧烷基橡胶含有0.01wt％～70wt％乙烯基，更优选的，所述硅氧烷基橡胶含苯基官能团，优选的，所述硅氧烷基橡胶含有0.01wt％～95wt％苯基，进一步优选的，所述硅氧烷基橡胶的每个分子中含有2个以上苯基，优选的，所述硅氧烷基橡胶的数均分子量为3×104g/mol～1×108g/mol，更优选的为1×105g/mol～1×107g/mol，尤其优选为3×105g/mol～1×106g/mol；和/或，所述含乙烯基官能团的硅氧烷树脂的每个分子中含有2个以上乙烯基，优选的，所述含乙烯基官能团的硅氧烷树脂包含直链、支链或网状结构，优选的，所述含乙烯基官能团的硅氧烷树脂的数均分子量为102g/mol～105g/mol，更优选的为1×102g/mol～1×104g/mol；更优选的，所述含乙烯基官能团的硅氧烷树脂的每个分子中含有1个以上苯基；和/或，所述含Si-H官能团的硅氧烷树脂的每个分子中含有2个以上Si-H基，优选的，所述含Si-H官能团的硅氧烷树脂包含直链、支链或网状结构；优选的，所述含Si-H官能团
\t的硅氧烷树脂的数均分子量为102g/mol～105g/mol，更优选的为1×102g/mol～1×104g/mol；更优选的，所述含Si-H官能团的硅氧烷树脂的每个分子中含有1个以上苯基。4.根据权利要求3所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述含Si-H官能团的硅氧烷树脂内Si-H基的含量在0.1mol％～100mol％，优选在0.2mol％～95mol％，尤其优选在0.5mol％～90mol％；和/或，所述含Si-H官能团的硅氧烷树脂内Si-H基与所述含乙烯基官能团的硅氧烷树脂内乙烯基的摩尔比＝0.02～50：1，优选在0.1～10：1，尤其优选在0.5～5：1。5.根据权利要求1-4中任一项所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述的含乙烯基官能团的硅氧烷树脂包含RSiO3/2单元、RR'SiO2/2单元、RR'R\SiO1/2单元和SiO4/2单元中的任意一种或多种的组合，其中R、R'、R\为取代的或未取代的单价烃基；和/或，所述的含Si-H官能团的硅氧烷树脂包含RSiO3/2单元、RR'SiO2/2单元、RR'R\SiO1/2单元和SiO4/2单元中的任意一种或多种的组合，其中R、R'、R\为取代的或未取代的单价烃基。6.根据权利要求1-4中任一项所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述的含乙烯基官能团的硅氧烷树脂包含至少以下一种有机硅高分子：7.根据权利要求1或2所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述有机硅组合物中溶剂的含量为1wt％～90wt％，优选为20wt％～80wt％，尤其优选为30wt％～
\t70wt％，更优选的，所述溶剂在常压下的沸点为60℃～250℃。8.根据权利要求1所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于还包含添加剂，所述添加剂包括抑制剂、小分子硅烷、粘接促进剂、无机填充剂、流变改性剂、增粘剂、润湿剂、消泡剂、流平剂，染料、微米或纳米二氧化硅和荧光粉防沉淀剂中的任一种或两种以上的组合。9.根据权利要求1-4、8中任一项所述的应用于半导体封装的有机硅组合物，其特征在于：所述有机硅组合物的粘度为1000mPa.s～500000mPa.s，优选为5000mPa.s～100000mPa.s，尤其优选为7000mPa.s～500000mPa.s；和/或，所述有机硅组合物的完全固化物的硬度为邵氏硬度A 20～邵氏硬度D 100，优选为邵氏硬度A 60～邵氏硬度D 90，尤其优选为邵氏硬度A 80～邵氏硬度D 80；和/或，所述有机硅组合物的完全固化物对于可见光的透光率为50％～100％，优选为70％～100％，尤其优选为80％～100％。10.一种荧光封装组合物，其特征在于包含：权利要求1-9中任一项所述的应用于半导体封装的有机硅组合物；以及，均匀分散于所述有机硅组合物内的至少一种荧光材料，所述荧光材料包括荧光粉和/或荧光量子点。11.根据权利要求10所述的荧光封装组合物，其特征在于：所述荧光封装组合物中荧光材料占非溶剂组分的含量为0.01wt％～90wt％，优选为1wt％～80wt％，更优选为3wt％～70wt％；和/或，所述荧光材料的色温为1800K-16000K，显色指数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汝志，
申请(专利权)人：弗洛里光电材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32