电子元件铜基片、电子元件和电子元件铜基片制备方法技术

电子元件用铜基片包括含有烃基和羟基至少之一的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜被设置在铜基片的表面上。另外，含硅反应气体通过产生等离子体而分解。使所得分解产物与所述铜基片接触以在所述铜基片表面上形成氧化硅薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电子元件如半导体器件的电子元件用铜基片。本专利技术还涉及包括所述铜基片的电子元件。而且，本专利技术涉及适用于制备电子元件用铜基片的氧化硅薄膜的形成方法。具体而言，本专利技术涉及电子元件用铜基片，该基片与树脂粘合剂和树脂密封剂的粘合得到改进。本专利技术还涉及包括所述电子元件用铜基片的电子元件。另外，本专利技术涉及适用于制备电子元件用铜基片的氧化硅薄膜的形成方法。
技术介绍
铜或铜合金基片(需要时镀有镍或镍合金)在半导体器件如微处理单元(MPU)、各种存储器件、以及各种电子器件如电容器和二极管中被用作引线框架和各种衬底，如散热衬底。在各种电子元件中使用的铜或铜合金基片(以下简称为“铜基片”)通过树脂粘合剂结合到各种元件上用作散热片。另外，所述部件结合到由铜基片构成的引线框架上，随后用树脂密封剂密封。因此，铜基片和树脂组分之间的粘合是非常重要的。近年来，各种电子元件都通过回流焊进行表面安装。具体而言，由于高温环境造成的热应力，在铜基片和树脂组分之间出现不利的脱离，由此形成间隙。当铜基片用作散热片时，间隙的形成降低了散热效率。当铜基片用作引线框架时，形成间隙可能导致通过所述间隙吸收水分，从而在有些情况下使电子元件的性能下降。所述情况的典型例子是在高度集成的半导体器件，如微处理单元(MPU)或者专用集成电路(ASIC)中的情况。球栅阵列封装被用作MPU或ASIC中的半导体封装。为了充分表现出高度集成半导体器件的性能，BGA封装包括在每个半导体元件表面上的散热片，用以有效地散发在运行过程中生成的大量热量。在制备包括散热片的BGA封装中，将具有由铜组成的芯片的半导体元件结合到由玻璃环氧树脂材料等组成的树脂衬底上，并将铜散热片用树脂粘合剂结合到所述半导体元件上。在这种情况下，由于在使所得BGA封装经历回流焊时产生的热应力，在半导体元件和散热片之间形成间隙，从而在有些情况下显著降低了散热效率。这导致处理速度下降并对所述元件造成损害。作为克服这些问题的例子，日本未审专利申请公开No.2004-107788(专利文献1)描述了下列技术在为了散发产生自电子元件的热量而通过树脂模塑与铜板(淤泥)紧密接触的电子元件中，在表面上设置了由铜(I)氧化物构成的黑化膜(blackened film)以增强铜板与树脂的粘合和防止铜板和树脂的脱离。图7是包括铜基散热片的半导体器件的例子的示意图，所述铜基散热片具有黑色的氧化物处理层。图7示出了半导体元件100、铜基散热片101、黑色氧化物处理层102、镀镍层103、树脂层压衬底104、和由树脂粘合剂组成的树脂粘合层105。但是，由于黑化处理相当复杂，所以形成黑色氧化物处理层具有高加工成本。另外，所得的黑色氧化物处理层具有低的稳定性。而且，黑化处理要求强碱化学溶液，如碱性氯化钠水溶液，并因此对环境造成了很大的负担。另外，对所消耗的化学品的解毒处理不利地需要高成本。另一方面，为了改进基片的表面硬度、吸收特定波长、改进透气性和显示出光催化功能，通过等离子体体增强化学气相沉积(等离子体体增强CVD)在基片上形成薄膜的技术是公知的。例如，日本未审专利申请公开No.2004-107788(专利文献2)公开了在衬底上形成氧化硅薄膜和氧化钛薄膜的方法，所述衬底由树脂材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯或者丙烯酸类树脂；玻璃，如白玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃；石英；或者硅构成，所述方法可用于形成在多个领域，例如平板显示器(FPD)、建筑和汽车用玻璃、食品包装膜中使用的涂层。
技术实现思路
因此，考虑到这种状况，本专利技术的目的在于提供用于引线框架的铜基片，所述基片对在制备电子元件中用作粘合剂或者密封剂的树脂组分具有特别优异的粘合力；或者用于电子元件的铜基片，所述基片用作半导体的散热片等。本专利技术的另一目的是提供包括铜基片的电子元件。本专利技术的另一目的是提供氧化硅薄膜的形成方法以容易地制备铜基片。用于电子元件的本专利技术铜基片包括氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜含有烃基和羟基至少之一，所述氧化硅薄膜被设置在铜基片的表面上。具有令人满意的热导率和电导率的铜和各种铜合金可以用作本专利技术中使用的铜基片的材料。铜基片材料的例子包括但不限于纯铜、Cu-Fe-P基合金、Cu-Ni-Si基合金和Cu-Cr-Zr基合金。而且，需要时，铜基片的表面可以通过已知方法镀上Ni合金。Ni合金的例子包括二元体系合金，如Ni-Sn、Ni-Fe、Ni-P和Ni-Co；三元体系合金，如Ni-Cu-Sn、Ni-Cu-Fe和Ni-Co-P；和其它多体系合金。对铜基片的形状没有限制。为特定用途，例如散热片、衬底、引线框架或者用于半导体器件的布线，选择合适的所需形状。另一方面，含有烃基和羟基至少之一并且在铜基片表面上形成的氧化硅薄膜的例子是用包括下述硅烷氧化物的含硅反应气体通过等离子体体增强CVD制备的薄膜。本专利技术的氧化硅薄膜含有Si-O键及烃基和羟基至少之一，每种基团源自硅烷氧化物的等离子体分解产物或者硅烷氧化物和含氧分子的等离子体分解产物。烃基和羟基至少之一是用来进一步改进铜基片与用作粘合剂或密封剂等的树脂组分粘合性的组分。其具体例子包括来自四甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、或六甲基二硅氮烷等的等离子体分解产物的甲基(-CH3)；来自含乙基(-C2H5)的硅烷氧化物，例如四乙氧基硅烷，的等离子体分解产物的烃基；和通过将硅烷氧化物的等离子体分解产物和含氧分子的等离子体分解产物键合产生的羟基。另外，烃基和羟基至少之一的例子包括源自含有反应性功能基团的硅烷氧化物的等离子体分解产物的烃基和羟基等，所述硅烷氧化物为例如γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、或者γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。这些可以单独使用或者组合使用。烃基和羟基至少之一的含量没有特殊限制。在通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)于相同条件下对Si衬底上形成的膜进行测量而获得的光谱的吸收峰强度比值中，Si-OH(3000-3400cm-1)与Si-O(1070-1080cm-1)的峰值强度比或者Si-CH3、Si-C2H5和Si-C3H8(2800-2900cm-1)与Si-O的峰值强度比优选是0.01-0.5，更优选是0.05-0.2。在过低的峰值强度比处，对与树脂组分粘合的改进效果往往很低。在过高的峰值强度比处，该膜的强度和耐久性往往很低。本专利技术的氧化硅薄膜的厚度没有特殊限制，但优选是约1-1000nm，更优选是约5-100nm。氧化硅薄膜的厚度过大会由于成膜所需时间长而导致成本增加以及与铜基片的粘合力下降。氧化硅薄膜的厚度过小可能导致粘合强度不足。具体而言，当用于电子元件的本专利技术铜基片被用于半导体器件中时，厚度过大可能降低粘合强度，这是因为在通过回流焊安装器件的过程中经历的热历史导致吸收了水分。因此，厚度优选是100nm或以下。薄膜无需形成连续膜形式。例如，当非连续氧化硅薄膜为条形时，由于树脂组分的固着效应，能够改进粘合强度。当在氧化硅薄膜表面上形成优选峰-谷高度为100-1000nm且更优选为500-1000nm的粗糙度时，由于表面积增加以及不规则性带来的固着效应使得粘合性提高，所以铜基片与树脂组分的粘合性得到进一步改进。另一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子元件用铜基片，包括：含有烃基和羟基至少之一的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜设置在铜基片的表面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林和志，钉宫敏洋，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]