CN102143952A - 引线、配线构件、封装元件、附有树脂的金属元件、树脂密封的半导体器件、及它们的制造方法 - Google Patents

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福永隆博
今西康子
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Abstract

本发明提供可抑制树脂毛刺的产生、且具有良好电连接性和结合强度的半导体器件及其制造方法,此外,还提供硅树脂和配线引线之间的粘着性得到提高的、发光特性良好的LED器件。为达到该目的,在QFP10的外部引线301a的界面区域的表面上形成有机覆膜110,该膜由功能性有机分子自组织化而形成。功能性有机分子11由具有金属键合性的第一官能基A1、主链部分B1,以及呈现热固性树脂的固化作用的第二官能基C1构成。主链部分B1由乙二醇链构成,或者由亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链中的一种以上与乙二醇链构成。此外,在主链部分B1中,优选包含从羟基、酮、硫酮、伯胺、仲胺、芳香族化合物中选出的一种以上的极性基团。

Description

引线、配线构件、封装元件、附有树脂的金属元件、树脂密封的半导体器件、及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及配线构件、附有树脂的金属元件和树脂密封的半导体器件、及附有树脂的金属元件和树脂密封的半导体器件的制造方法,特别涉及提高金属材料与树脂材料之间粘着性(adhesion)的技术。
背景技术
在现有的半导体器件、配线构件中广泛采用着树脂材料。
一般地,集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)等的半导体器件是通过电线接合将半导体元件与配线引线相连,在该配线引线的一部分露出在外的状态下用树脂固定,并用树脂封装来制造的。
图15是表示树脂密封的QFP(Quad Flat Package)型半导体器件的制造工序的示意性截面图。
首先,在配线引线93(模具垫93a,93b)的模具垫93b上搭载半导体芯片94,该半导体芯片94和模具垫93a,93b通过配线95连接。
此后,将配线引线93放置在固定模具92上(图15(a))。
然后,将可动模具91相对固定模具92压接,两个模具91、92成为封闭状态,从而形成内部空间(腔室97)。由此通过设置在可动模具91上的通道96,将热固性树脂注塑成型在腔室97内,从而将半导体芯片94等进行树脂密封(图15(b))。
热固性树脂固化形成成型树脂98后,将两个模具91、92打开,利用起模杆(未示出)将树脂成型品9z挤出。此后,通过将树脂成型品9z的外部引线931a弯曲,得到半导体器件9的成品(图15(d))。
在对该半导体器件9进行安装时,通过焊剂90将外部引线931a接合在基板99上(图15(d))。
以上为QFP型半导体器件的制造工序实例,但是作为半导体器件还有其他种类,例如存在发光二极管(LED)器件。该器件是通过例如在研钵(擂钵)状反射体的内部,采用使得配线引线的一部分露出而形成的基板,在所述反射体内部的配线引线上搭载/连接发光二极管元件。此后,在该反射体的内部填充透明的密封树脂,由此来进行制造。作为密封树脂,现在正广泛普及的是代替环氧树脂的、光透明度更高的硅树脂。
此外,在IC,LSI等电子件安装时采用的TAB(自动键合带)带、T-BGA(球栅格阵列带)带、ASIC(特殊集成电路应用)带等薄膜载带,是通过依次沉积由聚酰亚胺等形成的绝缘膜、由铜形成的配线图案层以及阻焊层而构成的,作为绝缘膜以及阻焊层采用树脂材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平07-254622号公报
专利文献2:日本特开平10-329461号公报
专利文献3:日本特开2002-33345号公报
专利文献4:日本特开2001-144145号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,作为树脂成型品的半导体器件,LED器件以及薄膜载带中,存在以下问题。
第一个问题是:在密封树脂注塑成型时,除了树脂成型的目标以外,在本来不预定树脂成型的、直到配线引线区域也附着有树脂的问题。在半导体器件的工序中,如图15(b)P局部放大图所示,因为采用一定压力注射树脂材料,实际上在配线引线93的外部引线931a的表面上可能形成从模具间隙900流出的树脂薄膜(也即树脂毛刺)98a(图15(c))。该间隙900由模具91、92之间的精度误差造成,注射时压力从该间隙900泄露至外部,与此相伴地,由于树脂材料流出而产生树脂毛刺98a。如果存在树脂毛刺98a,则在以后的工序中,会在外部引线931a与基板99之间的结合强度、电接触性方面发生问题。作为防止这些问题的对策,尽管存在对模具91、92之间的形状进行高精度处理的方法,但是除了由于模具设计使得成本变得非常高,还有作为机械精度方面的问题,极难完全防止间隙的产生。因此,事实上树脂毛刺的发生无法预防,从而在与基板的结合工序之前,预先将树脂毛刺98a除去的工序成为必要。由此产生制造效率降低、制造成本上升的问题。
由此,在专利文献1-3中提出了防止模具之间产生间隙的对策。但是,专利文献1、2公开的技术是强化模具对于配线引线的压力的技术,会有对配线引线施加过度变形应力的危险性,并会有对模具和配线引线造成损伤的可能性。此外,专利文献3是在模具之间产生间隙的部分预先贴附胶带以改善密闭性的技术,但是在较高温度下,在涉及机械摩擦力的注塑成型工序中,即使利用这样的胶带,实际上也会产生该胶带的剥离和损伤等的问题。此外,由于设置该胶带的作业,在制造效率降低以及制造成本上升方面仍然存在问题。
而且,除上述问题以外,还存在配线引线与密封树脂的粘着性不足的问题。图16为示意性显示该问题的截面图。密封树脂(成型树脂98)通常具有受到环境湿度的影响,并受到来自周围水分的浸入的性质。因此,如果配线引线93a、93b与密封树脂(成型树脂98)的粘着性不足,则在两者的界面处产生细微间隙(图16(a))。
在该间隙处由外部浸入的水分不断存留。在将该半导体器件9安装在基板99上时,该存留的水分受到焊剂90的再流热而气化,在上述间隙部分处体积迅速膨胀。其结果,成为或者在该间隙部分发生剥离,或者成型树脂98发生裂缝的原因(图16(b))。这种剥离或裂缝一旦产生,则使得从外部向半导体器件9的内部进一步浸入更多的水分等的杂质,造成半导体芯片94的电路断裂或短路等,成为损害密封可靠性的原因。而且,存留在间隙处的水分还会造成半导体芯片94短路,成为动作不良的原因。
第二个问题是:在采用密封树脂对LED芯片进行密封的LED器件中,采用硅树脂作为密封树脂时的问题。硅树脂可确保高透明性,与此相对的是,与环氧树脂等相比其线膨胀率高。因此,在基板上对硅树脂进行注塑成型的工序中,由于该树脂材料受到热变化(也即热经历),从而硅树脂发生热收缩。由此,硅树脂和配线引线之间发生剥离,存在由于接触不良而性能变劣,或者结合强度不足等的问题。
此外,在采用透明性高的加成聚合型硅树脂的情况下,由于加成聚合时需要铂族催化剂,镀银膜发生变色,会使得反射率降低。此外,由于硅树脂的透气性高,因此也有由于腐蚀性气体透过硅树脂接触镀银膜而产生变色的可能。
第三个问题是:为提高LED器件的发光效率,还存在与设置在配线引线上的镀银膜相关的问题。已知银材料可提高对长波长区域的可见光反射率,但相反的是对于短波长区域(约500nm以下)的光反射率低。因而,在LED器件上安装发出蓝光/紫光、紫外线等二极管的情况下,会得不到足够的反射率。
此外,在以包围LED芯片四周的方式形成反射体的LED器件中,在反射体上形成镀银膜的情况下,有制造工序中产生的不必要的气体、并覆盖在镀银膜表面上使银变质的情况。由此,还带来降低镀银膜本来应达到的反射率、从而降低LED器件发光效率的问题。
此外,当反射体中采用热塑性树脂等的材料时,来自于该材料的排出气体附着于配线引线,存在造成电线接合缺陷的问题。即,由于排出气体存在于配线引线和电线之间,使得两者本来的结合力降低,造成接合失误或者脱线,即所谓的“电线不搭接”。
第四个问题是:在薄膜载带中,在配线图案层上施加镀Sn层时的问题。
在配线图案层的表面上,由于其是通过焊剂与安装部件相连接的,因此虽然预先施加镀Sn层,但是在该电镀工序中,由于加热氛围造成阻焊剂层端部上翘,在翘曲的阻焊剂层和配线图案层表面之间的区域,和除此以外的配线图案层表面区域之间,会有伴随Sn离子和Cu离子的离子化倾向不同而产生局部电池的问题(图17(a))。当产生局部电池时,由于配线图案层表面溶出的Cu离子而产生侵蚀区域。因此,除会存在镀Sn后的薄膜载带的机械强度降低的问题以外,还会产生不能均匀电镀加工的问题。
如上所述,在半导体器件以及薄膜载带等领域中,在使用树脂材料时,还存在应解决的余留问题。
本发明是针对上述问题作出的,作为第一目的,提供半导体器件及其制造方法,所述半导体器件是通过抑制树脂毛刺的产生以及配线引线与树脂的剥离、树脂裂缝等,从而具有良好电连接性和结合强度,以及密封可靠性的半导体器件。
作为第二目的,提供可发挥良好发光特性的LED器件,所述良好发光特性是通过不但提高硅树脂和配线引线之间的粘着性,并且抑制构成元件变质或变色、发光效率的降低以及电线不搭接等问题的产生来实现的。
作为第三目的,提供这样的LED器件,即使在进行较短波长区域发光的情况下,也具有足够的反射率,从而可显示出优秀的发光效率。
作为第四目的,提供这样的薄膜载带,不但可维持良好的制造效率,并且在镀Sn工序时可避免配线图案层损伤,从而显示出优秀的镀Sn层的形成、优秀的机械强度以及结合性。
解决问题的方式
为解决上述问题,本发明提供一种有机化合物,其为在主链部分的一端通过在金属表面取向,形成自组织化膜的有机化合物,在主链部分具有以下特征。
主链部分具有从亚甲基键、氟代亚甲基键、硅氧烷键、乙二醇键中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺基(amido-)骨架中选出的一种以上。
或者,主链部分具有含2个以上氮原子的含氮杂环。该含氮杂环优选具有从咪唑、三唑、四唑、二唑啉、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪中选出的一种以上。
此外,主链部分设有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架选出的一种以上。
在主链部分一并具有含氮杂环和从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上的情况下,优选的是在含氮杂环的另一端上具有芳基骨架等。
在上述有机化合物中,优选主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基,另一端具有具指定特性的第二官能基。
此外,第一官能基优选由包含巯基化合物、硫代化合物、含氮杂环化合物在内的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物来构成。
此外,本发明提供一种附有树脂的金属元件的制造方法,其具有有机覆膜形成工序和树脂固定工序,所述有机覆膜形成工序是在由金属材料形成的配线引线上附着包含功能性有机分子的材料,该功能性有机分子在主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基,在另一端具有具指定特性的第二官能基,通过在构成该配线引线的金属原子上键合上述第一官能基,且各个功能性有机分子自组织化而形成有机覆膜的有机覆膜形成工序,所述树脂固定工序是在有机覆膜形成工序之后,使树脂在进行了有机覆膜的配线引线指定表面区域的整个范围加以固定的树脂固定工序,其中在有机覆膜形成工序中,功能性有机分子采用上述有机分子。
在上述制造方法中,树脂固定工序也可采用热固性树脂。作为热固性树脂,在采用环氧树脂、酚树脂、丙烯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂的情况下,作为第二官能基,优选采用包含羟基、羧酸、酸酐、伯胺、仲胺、叔胺、酰胺、硫醇、硫化物、酰亚胺、酰肼、咪唑、二氮双环烯、有机膦、三氟化硼胺络合体中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物。
在上述有机化合物覆膜形成工序中优选:在树脂固定工序中应固定树脂的配线引线的上述指定表面区域更宽的区域上,在配线引线表面形成有机化合物覆膜。
作为热固性树脂,在采用硅树脂(也包含采用环氧基和烷氧基甲硅烷基中至少一种修饰的硅树脂)的情况下,作为第二官能基,优选采用包含乙烯基,有机氢化二烯硅烷,羟基,酸酐,伯胺,仲胺中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物。
作为热固性树脂,在采用硅树脂(也包含采用环氧基和烷氧基甲硅烷基中至少一种修饰的硅树脂)的情况下,作为第二官能基,也优选采用包含具有铂、钯、铷、铑的金属络合物的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物。
此外,作为第二官能基,也优选使用包含荧光发光性化合物以及发光性化合物中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物。
在有机覆膜形成工序中也优选具有分散液制作子工序和浸渍子工序,所述分散液制作子工序是通过在溶剂中分散所述功能性有机分子,制作有机分子分散液的分散液制作子工序,所述浸渍子工序是在配线引线表面上,在应固定所述树脂的配线引线的指定表面区域的更大面积上,将配线引线浸渍在有机分子分散液中的浸渍工序。
本发明所述的半导体器件的制造方法,在工序中包含附有上述树脂的金属元件的制造方法,还进一步在有机覆膜形成工序和所述树脂固定工序之间设有在配线引线上电连接半导体元件的连接工序,在树脂固定工序中将半导体元件包在内部,并以配线引线的一部分露在外部的方式进行树脂成型。
此外,本发明提供一种配线构件,其是在由金属材料形成的配线引线的表面上,通过有机化合物自组织化方式覆盖有机覆膜而形成的,作为有机化合物采用具有以下化学结构的物质:在主链部分的一端具有第一官能基,所述第一官能基对于配线引线呈现出以金属键合、氢键合或金属络合物形成的配位键合中的任一种键合形式,在另一端具有第二官能基,所述第二官能基呈现出树脂固化性能或促进树脂固化的性能,有机化合物的主链部分构成如下。
在有机化合物的主链部分中,其结构包含从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从羟基、酮、硫酮、伯胺、仲胺、醚、硫醚、芳香族化合物中选出的一种以上的极性基团。
在有机化合物的主链部分中,其结构具有从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺骨架中选出的一种以上。
在有机化合物的主链中,其结构具有包含两个以上氮原子的含氮杂环。在此,作为含氮杂环优选为从咪唑、三唑、四唑、二唑啉、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪选择的一种以上。
此外,有机化合物的主链上也优选具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架选出的一种以上。
作为本发明的附有树脂的金属元件是通过在上述配线构件的一部分上固定树脂,并在比已固定有树脂的配线构件的表面积更大的面积处覆盖有机覆膜的方式构成的。
此外,还可对上述配线构件配设安装有LED芯片的、具有研钵状表面的反射体,并在反射体表面形成由Ag形成的镀膜,进而有机覆膜覆盖镀膜表面,且有机化合物的第一官能基与镀膜结合。
另外,本发明所述的LED器件,是通过在上述附有树脂的金属元件的反射体内配设LED芯片,在反射体表面填充透明树脂构成。
在此,对上述配线构件配设安装有LED芯片的、具有研钵状表面的反射体,该反射体还可由热塑性树脂构成。
此外,还可通过在上述附有树脂的金属元件的反射体内配设LED芯片,在反射体表面填充透明树脂来形成LED器件。在该情况下,可在上述透明树脂中混合亲水性添加剂。
此外,本发明所述的树脂密封半导体器件的构成为,在配线引线上对上述配线构件电连接半导体元件,配线构件的一部分露出在外,并且在形成有机覆膜的区域内将半导体元件进行树脂密封。
发明效果
在具有以上构成的发明中,通过使功能性有机分子在配线引线等的金属材料表面的自组织化来形成有机覆膜,由此,与固定在有机覆膜的树脂材料之间可获得各种良好的化学作用,从而可解决现有技术中的各种问题。
即,通过在功能性有机分子主链部分的一个末端配设呈现金属键合性的第一官能基,从而在配线引线表面上使第二官能基方向朝上,功能性有机分子进行自组织化,而形成有机覆膜。因此,通过赋予第二官能基树脂固化性能、促进树脂固化的性能等的功能,从而可提高和固定在有机覆膜上的树脂材料的键合力,而且可使该树脂材料迅速固化。
其结果,即使在注塑成型时模具间存在间隙,由于填充在腔室内的树脂可迅速在有机覆膜上固化,从而可抑制树脂从上述间隙漏出。因此,无需在树脂成型后除去树脂毛刺的多余工序。
此外,根据本发明,由于仅采用有机覆膜即可实现上述效果,因此可无需改变现有的注塑成型装置,也无需追加另外的装置。因此,可以低成本且优异的制造效率,实现具有良好电连接性的半导体器件。
另外,通过采用上述功能性有机分子,密封树脂(成型树脂)和配线引线之间可通过有机覆膜实现高度粘着的半导体器件,因此可最大限度地防止在这些界面处形成间隙。因此,即使周围环境中的水分通过密封树脂(成型树脂)浸入到半导体器件内部,也可避免如现有技术中那样在密封树脂(成型树脂)和配线引线之间存留水分,而造成半导体器件再流时形成裂缝或剥离,或者通过裂缝从外部浸入的水分造成半导体芯片短路等的问题。
进而,在本发明中,有机分子的主链部分的构成或者包含从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从羟基、酮、硫酮、伯胺、仲胺、叔胺、醚、硫醚、芳香族化合物中选出的一种以上的极性基团,或者包含从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺骨架中选出的一种以上,由此使相邻的有机分子相互之间发挥强大的相互键合作用(氢键或伦敦色散力产生的堆叠效果),从而有机覆膜本身得到强化,其耐热性得到提高。
特别是如果使有机化合物的主链部分的结构中具有含两个氮原子以上的含氮杂环,则在提高有机分子自身熔点的同时,还具有优异的堆叠效果,因此,即使在施加高热的情况下,也可对由金属材料形成的配线引线表面发挥锚定效果,在防止金属材料再结晶的同时,有机覆膜也可稳定存在。
另外,如果使有机化合物的主链部分具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上,则覆膜对UV紫外线发挥阻隔效果,由此可防止金属表面变色。特别是在金属表面镀银的情况下,可发挥出防止其黑化的效果。
此外,通过在第二官能基采用乙烯基、有机氢化二烯硅烷、羟基、酸酐、伯胺,仲胺等的化合物,可使该有机覆膜与硅树脂,或与含环氧基与烷氧基甲硅烷基中至少一种的硅树脂之间获得坚固的化学键合效果。
因此,如果将由这种功能性有机分子构成的有机覆膜在LED器件的配线引线上成膜的话,则可抑制硅树脂与配线引线之间产生剥离、裂缝等的问题,以及在高温下接触不良造成的性能变劣、接合强度不足等的问题,从而能够实现稳定的LED器件的发光效率,而且通过使该有机覆膜的主链部分相互致密地排列,还可抑制由于硅树脂加成聚合时必要的铂族催化剂或腐蚀性气体造成的Ag变色。
此外,在LED器件中,如果在配线引线表面配设由第二功能基具有铂络合物的功能性有机分子构成的有机覆膜,则可使得其上填充的硅树脂尽可能早地固化。因此,即使反射体与配线引线之间界面处产生不想要的间隙,也可有效地防止硅树脂流入此间隙。另外,上述硅树脂可以为含硅树脂的导电糊膏(银浆等的糊体状导电胶)。通过采用上述含硅树脂的导电糊膏进行粘结可使LED等的半导体芯片与模具垫坚固地接合,由于与现有的含环氧树脂导电糊膏相比变劣程度小,因此可实现电导率以及热传导率的稳定。
此外,在LED器件的构成中,如果配线引线上形成由第二官能基为具有发荧光或磷光的化合物的功能性有机分子构成的有机覆膜的话,即使实施短波长区域反射效率低的镀银膜,也可提高对紫外光或可见光领域中短波长的光的反射率。由此,作为器件整体也可具有良好的发光效率。
由此,若在以包围LED芯片的方式配设的反射体上形成镀银膜时,如果在该镀银膜表面形成本发明的有机覆膜的话,则由于自组织化致密排列的功能性有机分子,便可防止制造工序中产生的不必要气体(反射体的热塑性树脂材料产生的排出气体等)直接覆盖在镀银膜上。其结果,可避免Ag由于不必要的气体发生变质而损害镀膜的反射特性,从而可制造出具有良好发光效率的LED器件。
此外,通过在配线引线上形成本发明的有机覆膜,,可防止在反射体上采用热塑性树脂等材料的情况下的由该材料产生的排出气体直接附着在配线引线上。其结果,可防止由于排出气体的存在而发生的对配线引线的电线不搭接的问题,可切实地大大提高电线接合效果。
此外,如果在薄膜载带中形成以具有第一官能基和第二官能基的功能性有机分子构成的有机覆膜,则可使配线图案和阻焊剂层的层结构保持稳定,所述第一官能基相对于该配线图案层呈现金属键合性,所述第二官能基相对于阻焊剂层具有键合性。
由此,在制造过程中的镀Sn工序中,可防止阻焊剂层端部从配线图案上翘,从而可抑制局部电池的产生,制得高品质的薄膜载带。
此外,占功能性有机分子大部分构成的主链部分如果为疏水性碳氢化合物或氟化碳的话,由于在施加有机覆膜的情况下相对于配线图案层可发挥防水效果,因此可获得抑制迁移(migration)的效果,可稳定维持作为导通部件的性能。
另外,采用本发明所述的功能性有机分子构成的有机覆膜虽然为单分子级别的厚度,但能实现在施加有有机覆膜的配线引线区域的防腐、防锈以及耐绝缘性的强化。此外,在配设后也无需除去有机覆膜。在这种功能性/结构等中,其与一般的表面处理剂、表面活性剂、涂料等完全不同。
附图说明
图1为实施方式1的半导体器件构成的示意图。
图2为表示实施方式1的功能性有机分子构成的模式图。
图3为实施方式1的有机覆膜的成膜工序的示意图。
图4为实施方式1的树脂固定工序的示意图。
图5为说明功能性有机分子覆膜抑制金属结晶的再结晶的效果的示意图。
图6为实施方式2的LED器件构成的示意图。
图7为实施方式3的LED器件构成及其制造工序的示意图。
图8为说明功能性有机分子17的作用效果的示意图。
图9为实施方式4的LED器件构成等的示意图。
图10为实施方式5的LED器件构成的示意图。
图11为实施方式6的LED器件构成的示意图。
图12为实施方式7的薄膜载带制造工序的示意图。
图13为实施方式8的薄膜载带制造工序的示意图。
图14为实施方式9的薄膜载带制造工序的示意图。
图15为现有的半导体器件注塑成型时的工序的示意图。
图16为用来说明现有半导体器件问题的截面图。
图17为表示现有技术薄膜载带结构以及局部电池形成过程的模式图。
图18为现有技术中两次施加镀Sn层的薄膜载带结构的示意图。
图19为有机分子11的一制造方法实例的示意图。
图20为有机分子16的一制造方法实例的示意图。
图21为有机分子16的另一制造方法实例的示意图。
符号说明
A1-A5第一官能基
B1-B5主链部分
B11,B12主链部分
C1-C5,C2’第二官能基
3配线引线
3a、3b模具垫
10半导体器件(QFP)
11-17、12a功能性有机分子
21成型树脂
22反射体
30配线引线部
31 LED器件
40薄膜载带
42 LED芯片
63镀Ag膜
82a漏出树脂
110,120,120a,130,140,150有机覆膜
301、302露出区域
301a外部引线
302a内部引线
401绝缘薄膜
402配线图案层
403x端部
403阻焊剂层
404 Sn镀层
406浸蚀区域
408 Sn堆积层
具体实施方式
以下参照附图对本发明各实施方式进行说明。
当然本发明不限于这些实施方式,还可在不脱离本发明技术范围的范围内进行适宜变更来进行实施。
实施方式1
1.半导体器件的结构
图1(a)为显示本发明的一适用例的半导体器件(QFP:Quad Flat Package 10)的结构的外观立体图。图1(b)为沿着QFP10的yz平面的截面图。图1(c)为图1(b)中S1的局部放大图。
QFP10为IC、LSI等中采用的表面安装型半导体器件,由半导体芯片4、配线引线3、电线5、成型树脂21等构成。
配线引线3由电传导性优异的金属材料(在此作为一实例为铜合金)构成,由通过对金属板状体进行贯通加工而得到的模具垫3a,3b组合构成。
QFP10为表面安装型半导体器件,如图1(a)所示,其具有形成为拥有一定厚度的正方形主面的板状体的成型树脂21和,从所述成型树脂21四周延伸出作为模具垫3a一部分的外部引线301a的构成。
在成型树脂21的内部具有这样的内部结构,如图1(b)所示,在模具垫3a上搭载半导体芯片4,其通过未图示的电极垫以及电线5与模具垫3a,3b连接。模具垫3b和半导体芯片4通过未示出的银浆等导电性糊膏相接合。
在模具垫3a中,密封在成型树脂21内的区域形成为内部引线302a,露出在外的区域形成为外部引线301a。外部引线301a的截面构造弯曲加工成为S形。
其中QFP10的特点为:在模具垫3a,3b的内部引线302a以及外部引线301a的界面区域(图1(b)的S部分)的表面上形成有有机覆膜110,该膜由功能性有机分子自组织化而形成。
以下对该有机覆膜110进行详细说明。
2.有机覆膜110的结构
图2为功能性有机分子11的模式性构造图。如图所示,功能性有机分子11为第一官能基A1、主链部分B1,以及第二官能基C1依次结合而形成。
主链部分B1由乙二醇链、亚甲基链、氟代亚甲基链或者硅氧烷链等构成。
第一官能基A1为功能部,该功能部由包含一种以上与金属呈现键合性的化合物、化学构造体或衍生体构成。
第二官能基C1为功能部,该功能部由包含一种以上对热固性树脂具有固化作用或促进固化作用的化合物、化学构造体或衍生体构成。
这种功能性有机分子11如图1(c)所示,由于在由金属材料制得的模具垫3a的表面取向键合第一官能基A1,因此配设在主链部分B1另一末端的第二官能基C1从所述表面向外取向。由此,整体具备了与分子取向性相关的化学特性(相互亲和性),自然地构成了称为自组织化构造体的单分子膜(有机覆膜110)。该有机覆膜110的膜厚与所述功能性有机分子11的大小相关,在此被调整为数个nm的级别(图1(c))。
由此有机覆膜110可以单分子级别的大小致密保护模具垫3a的表面,结果可发挥对氧气或水分附着造成的腐蚀的防止功能,和对与贵金属盐发生置换的良好的防止功能。
在QFP10中,必须对外部引线301a采用电线接合、粘接等将半导体元件4进行电连接,必须确保良好的电传导性,有时至少要在模具垫和引线3的连接区域处形成金属镀层等的覆膜。在该情况下镀金属工序是必要的,但如果在未进行该镀层的模具垫3a表面施加有机覆膜110的话,则可抑制模具垫3a的金属成分由于离子化倾向而溶出到镀液中的问题,因此优选。
功能性有机分子11的通式采用A1-B1-C1表示。主链部分B1的构成优选为碳原子数为4-40的链状。该链状碳原子数过小的话,则主链部分B1过短,当第一官能基A1覆盖引线3a时,在多个上述功能性有机分子11之间,由于主链部分B1具有疏水性,导致该分子相互之间疏水,亲和作用变弱,第二官能基C1向外的取向性变得容易丧失。此外,链状碳原子数过大的话,则主链部分B过长,对引线3a的附焊性能、电线接合性能、粘结性能等容易受损。
此外,在主链部分B1中还可键合适宜的侧链。
以下对本实施方式1的功能性有机分子11能采取的化学结构进行详细说明。
关于第一官能基A1
如前所述,第一官能基A1要求有对金属材料的亲和性、金属键合性(包含配位键合)、金属键合性。第一官能基A1可以为包含一种以上只要具有该特性的结构的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种。
例如只要为硫醇以及含硫醇的巯基化合物、硫代化合物(二硫化物等)、含氮杂环化合物(吡咯化合物、吖嗪化合物等)、或者包含一种以上这些物质的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种,则相对金属原子就具有氢键或配位键合性,因此优选。
当第一官能基A1具有巯基(R-SH,其中R为烷基或烯烃等任意官能团)时,与金(Au)或银(Ag)等的一价以上的阳离子的金属原子配位,通过Au-S-R或Ag-S-R等的共价键,从而功能性有机分子11覆盖在模具垫3a上。同样地,当第一官能基A1为二硫化基(R1-S-S-R2)时,形成Au(-S-R1)(-S-R2)或Ag(-S-R1)(-S-R2)等的共价键,从而形成牢固的键合构造。
当第一官能基A1包含吡咯化合物、吖嗪化合物时,该化合物分子中氮原子具有的非共有电子对可与能成为两价以上阳离子的金属进行配位键合。例如,咪唑化合物、三唑化合物、三嗪化合物等可容易地与Cu等为主的金属形成配位键合,因而优选。
根据上述化合物的种类,可同时形成共价键、配位键或氢键等,从而通过所述的多种键合,可获得更牢固的键合结构。
关于主链部分B1
主链部分B1是一般的亚甲基类有机分子及该类型的物质(包含亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物)等。由于亚甲基链在分子之间相互会合,可形成超分子烃链的致密碳链,因此优选。此外,通过发明人的研究明确可知,采用亚甲基链的话,可比较迅速地形成有机覆膜。
在主链部分B1上采用氟代亚甲基链的情况下,其疏水性比亚甲基链更强,因此在形成有机覆膜后,可更强地抑制水分向配线引线3与该覆膜之间浸入。其结果,可确保有机覆膜与配线引线之间良好的结合,不容易由热经历造成有机覆膜剥离,因此优选。
在主链部分B1上采用硅氧烷链的情况下,可形成耐热性和耐候性优异的有机覆膜。因此,在例如半导体元件等的安装工序中,即使有机覆膜暴露在比较高温的环境下,也可达到防止该覆膜自身变质/损伤的效果。
在主链部分B1上采用乙二醇链的情况下,由于可容易地溶解在水等极性溶剂中,因此在形成覆膜方面存在优势。
因此,在主链部分B1上也优选采用乙二醇链,或者采用由亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链中的一种以上和乙二醇链共同构成的结构。
在将电线接合时的加热条件设定在较高温度等的情况下,要求进一步提高采用了功能性有机分子11的有机覆膜110的耐热性。此时,在主链部分B1中优选采用包含从羟基、酮、硫酮、伯胺、仲胺、叔胺、醚、硫醚、芳香族化合物中选出的一种以上的极性基团的结构。
特别地,作为该极性基,优选具有酰胺基(由酮与仲胺构成)、芳香族酰胺或芳香族酰亚胺基(由酮、叔胺和芳香族环构成),或者这些基团的组合。
如果采用包含这种极性基的主链部分B1的话,有机覆膜110中相邻功能性有机分子11的主链部分B1相互之间形成强大的相互键合作用(氢键或者伦敦色散力带来的堆叠效果),由此有机覆膜110被强化。即,即使在高温环境下,有机覆膜110可得到稳定的维持,可进一步提高有机覆膜110的耐热性。
关于第二官能基C1
对第二官能基要求其对热固性树脂具有树脂固化性能或促进树脂固化的性能。其可为包含一种以上只要具有该特性的结构的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种构成。
例如,可举出:包含以下物质中的一种以上的化合物、化学构造体和衍生物中的任何一种等。所述物质为:具有羟基的化合物、具有羧基的化合物、具有酸酐的化合物、具有伯胺的化合物、具有仲胺的化合物、具有叔胺的化合物、具有季铵盐的化合物、具有酰胺基的化合物,具有酰亚胺基的化合物、具有酰肼基的化合物、具有亚胺基的化合物、具有脒基的化合物、具有咪唑基的化合物、具有三唑的化合物、具有四唑的化合物、具有巯基的化合物、具有硫化基的化合物、具有二硫化基的化合物、具有重氮双环烯烃的化合物、有机膦化合物、具有有机膦化合物三氟化硼胺络合物的化合物。若采用这些化合物或者其衍生物,则当与热固性树脂接触时瞬间发生固化反应,第二官能基C1和该树脂结合。
第二官能基C1为酸酐类无水邻苯二甲酸的情况下,起到环氧树脂固化剂的作用,通过对环氧树脂中的环氧基开环聚合而结合。
除功能性有机分子11以外,还可采用如图2(b)所示的功能性有机分子16。
如图所示,功能性有机分子16由第一官能基A1、主链部分B11、主链部分B12,以及第二官能基C1依次键合构成。
主链部分B11包含一种以上含2个以上氮原子的含氮杂环化合物(咪唑、三唑、四唑、二唑啉、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪或这些化合物的衍生物),主链部分B12包含芳基骨架(苯基、联苯基、三苯,八苯基、五联苯、六联苯)、并苯骨架(萘、蒽,并四苯,并五苯)、芘骨架、菲骨架、芴骨架或这些骨架衍生物中的一种以上。
第一官能基A1、第二官能基C1与上述功能性有机分子11的相同,省略其说明。
这种功能性有机分子16与功能性有机分子11相同,第一官能基A1取向键合在由金属材料形成的模具垫3a的表面,因此主链部分B11、B12的另一端配设的第二官能基C1从所述表面向外部取向,形成自组织化构造体的有机覆膜(单分子膜),对模具垫3a的表面进行致密的保护。
功能性有机分子16的结构采用A1-B11(含2个以上氮原子的含氮杂环化合物或其衍生物)-B12(由芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中的一种以上而构成的化合物或其衍生物)-C1表示。
在此,主链部分B12所含的芳香环数优选为1-10,更优选为2-6。构成主链部分B12的芳香环的数目过少的话,主链部分B2过短,第一官能基A1附着在引线3a上时,在多个上述功能性有机分子11相互之间由于主链部分B2具有疏水性,使得该分子相互疏水,亲和作用减弱,且第二官能基C1容易丧失向外的取向性。另一方面,构成主链部分B12的芳香环数目过多时,主链部分B12过长,使引线3a的附焊性能、电线接合性能等容易受损。
此外,在主链部分B11、B12的结构中还可键合适宜的侧链。
此外,在主链部分B11和第二官能基B12之间,以及主链部分B11和第二官能基C1之间还可导入亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链或乙二醇链。由此,分子内原子容易旋转,主链变得柔软,从而主链之间可获得致密且较强的取向性。
此外,在主链部分B11和第二官能基B12之间,或者在主链部分B11和第二官能基C1之间还可导入醚、硫醚、酮、硫酮、仲胺、叔胺、酰胺、砜,同样地,分子内的原子容易旋转,由于氢键等的分子间相互作用,可进一步提高主链部分的取向性和致密性。
以下对功能性有机分子16能采取的化学结构进行详细说明。
关于主链部分B11
主链部分B11可利用含2个以上氮原子的含氮杂环类有机分子及该类型的物质(为包含咪唑、三唑、四唑、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪中一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种)。含2个以上氮原子的含氮杂环化合物因为化合物自身的耐热性高,能使第一官能基C1和金属之间的键合热稳定性提高,因此优选。此外,发明人通过研究明确发现,如果采用咪唑、三唑、四唑和硫代二唑等五元环化合物的话,在形成有机覆膜后施加热经历的情况下,由于有从金属内部向表面扩散倾向的金属和氮原子中的非共有电子对在表面形成络合物,因此阻止了扩散金属向最外表面的暴露。
在主链部分B11采用嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪等六元环化合物时,由于在化学结构上可结合2个第一官能基A1,因此第一官能基的键合力就相当于五元环化合物的2倍,有机覆膜自身结合稳定性更强。其结果,可确保有机覆膜和配线引线之间的良好结合,从而不易发生热经历造成的有机覆膜的剥离,因此优选。
如果采用这种主链部分B11的话,则在有机覆膜110中相邻的功能性有机分子16的主链部分B11相互之间能发挥较强的相互键合作用(氢键或伦敦色散力的堆叠效果),从而可进一步对有机覆膜11本体进行强化。即,通过上述相互键合作用可有效防止高温环境下有机覆膜110的飞散,因此可大幅度提高有机覆膜110的耐热性。
关于主链部分B12
主链部分B12可利用芳香族化合物,所述芳香族化合物为包含芳基骨架(苯基、联苯基、三苯,八苯基、五联苯、六联苯)、并苯骨架(萘、蒽,并四苯,并五苯)、芘骨架、菲骨架、芴骨架或这些骨架衍生物中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种等。
主链部分B12为芳基骨架的情况下,芳香环数目越增加,主链部分B2相互之间可发挥更强的相互键合作用(由伦敦色散力形成的π-π堆叠效果),进而由于功能性分子自身熔点提高,使热稳定性显著提高。
此外,主链部分B12为并苯骨架的情况下,芳香环数目越增加,主链部分B12相互之间越可发挥出比芳基骨架更强的相互键合作用。由此可大幅度减少腐蚀性气体或水分的透过性。此外,由于并苯骨架的芳香环数目增加,共轭体系变大,光的吸收光谱移向长波长侧。由此,由于并苯骨架的光吸收效果(对紫外线进行阻隔的效果),可抑制银等的对短波长区域(紫外区域)有光吸收的金属发生变质(生成氧化银而变黑等)。这是由并苯骨架显示的显著效果,而芳基骨架也具有同样的效果。
另外,在芘骨架、菲骨架、芴骨架中,除芳香族环相互之间的结合作用和紫外线阻隔效果之外,还可将其光能量利用于荧光或磷光,发挥出更强的光能量效果。
如果主链部分B11和主链部分B12之间,或者主链部分B11和第二官能基C1之间存在亚甲基链的话,则分子间相互聚合,可形成超分子烃链的致密碳链,因此优选。此外,发明人经研究明确发现,采用亚甲基链的话,可较迅速地形成有机覆膜。
此外,如果在主链部分B11和主链部分B12之间,以及主链部分B11和第二官能基C1之间存在氟代亚甲基链的话,由于疏水性比亚甲基链更强,在形成有机覆膜后,可更强地抑制水分向配线引线3和该覆膜之间浸入。其结果,可确保有机覆膜和配线引线之间结合良好,不易发生热经历造成的有机覆膜的剥离,因此优选。
此外,如果在主链部分B11和主链部分B12之间,或主链部分B11和第二官能基C1之间存在硅氧烷链的话,可发挥优异的耐热性和耐候性。因此,在例如半导体元件等的安装工序中,即使有机覆膜暴露在较高温的环境下仍然可发挥出防止该覆膜自身变质/损伤的效果。
此外,在主链部分B11和主链部分B12之间,或主链部分B11和第二官能基C1之间存在乙二醇链的情况下,具有可容易溶解在水等极性溶剂中的优点,并且具有由于亲水性基团的相互作用,可形成坚固的有机覆膜的优点。
此外,在主链部分B11和主链部分B12之间或主链部分B11和第二官能基C1之间即使导入醚、硫醚、酮、硫酮、仲胺、叔胺、酰胺、砜,分子内原子也能同样地容易旋转,进而由于氢键等的分子间相互作用,可进一步提高主链部分的取向性和致密性。
主链部分B1具有乙二醇链的情况下,同样地,通过亲水性相互作用可形成有机覆膜,并具有可容易溶解在水等极性溶剂中的优点。因此,在主链部分B1中优选采用由乙二醇链构成,或由亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链中的一种以上和乙二醇链共同构成的结构。
此外,以上所述的功能性有机分子11中的主链部分B1,功能性有机分子16中的主链部分B11、B12不限于实施方式1,还可作为以下所述其他实施方式中采用的功能性有机分子的主链部分而得到适宜地使用。
3半导体器件的制造方法
以下对实施方式1中的QFP10的制造方法进行说明。
QFP10是依次经过有机覆膜形成工序和树脂固定工序而制造的,所述有机覆膜形成工序是将有机覆膜110附着在模具垫3a指定表面上的有机覆膜形成工序,所述树脂固定工序是在该有机覆膜形成工序之后,用树脂密封模具垫3a和半导体元件4等的树脂固定工序。
有机覆膜形成工序
有机覆膜形成工序依次经过分散液制作子工序、成膜子工序、清洗子工序而成(图3(a))。
分散液制作子工序
在此对采用功能性有机分子11而形成有机覆膜110的情况进行说明,但在采用功能性有机分子16的情况时也能以同样方式来实施。
将功能性有机分子11分散在指定溶剂中制作分散液。溶剂可利用有机溶剂或水中的至少一种。在采用水作为溶剂时,为使功能性有机分子11获得分散性,优选可根据需要添加阴离子类、阳离子类或非离子类的表面活性剂。此外,为使功能性有机分子11稳定,还可添加硼酸类、磷酸类等的pH缓冲剂、防氧化剂。
成膜子工序
此后,在上述制作出的分散液中浸渍模具垫3a的指定表面。
在分散液中各种功能性有机分子11处于具有较高的吉布斯自由能的能量准位,每个单分子通过反向相互作用而进行着任意运动(所谓的布朗运动)。
因此,在该分散液中浸渍由金属材料制成的模具垫3a时,则微观上功能性有机分子通过第一官能基与模具垫3a发生金属键合,从而向更稳定的状态移动。
向该稳定状态移动时,宏观上各功能性有机分子11将第一官能基结合在模具垫3a表面,同时将主链部分B1以及第二官能基C1以同一顺序形成整列状态,并在该状态下相互稳定,形成自组织化形式的单分子膜。
通过以上原理形成自组织化膜,并将其从分散液取出,便可获得在引线3a上形成有有机覆膜110的部件(以下称为“配线构件10x”)。
以上用图3对在模具垫3a整个表面形成有机覆膜110的情况进行了示例性说明,但是当然还可预先在引线3a的表面上配设具有指定形状的开口部的图案掩膜,并仅对与该开口部对应的引线3a的表面部分形成有机覆膜110。
此外,对利用分散液的浸渍法作了示意性说明,但有机覆膜110的形成方法不限于此。例如采用喷雾等的其他方法同样也可以形成有机覆膜110。
清洗子工序
对于从分散液中得到的上述配线构件10x,采用有机溶剂或水中的至少一种作为清洗介质进行清洗处理,除去多余的功能性有机分子11。其第一官能基A1未与引线3a直接进行金属键合的功能性有机分子11不能发挥本发明的效果,因此应除去。进行该清洗子工序的话,可简单地除去未与模具垫3a进行金属键合的功能性有机分子11。
以上完成有机覆膜形成工序。
树脂固定工序
树脂固定工序依次经过配线构件载置子工序、树脂填充子工序而成。以下用图4的示意性工序概要图来对各子工序进行说明。
配线构件载置子工序
首先,采用经过上述有机覆膜形成工序制作的配线构件10x和模具垫3b,将半导体芯片4搭载在模具垫3b上。然后,通过电线引线5等将半导体芯片4和配线构件10x连接。将由此获得的附芯片的配线构件10y载置在固定模具2上(图4(a))。
此后,在箭头所示方向上移动可动模具1,将模具1、2闭合。此时在附芯片的配线构件10y的配线图案3的表面上,在功能性有机分子11的第二官能基C1处于向外取向的状态下形成单分子级别的、厚度为H1的致密的有机覆膜110(图4(a)的S4局部放大图)。该有机覆膜110的形成区域包含不与模具1、2之间所确保的腔室1x,1y(内部空间)直接相邻的区域。也即,有机覆膜110的面积比此后用树脂密封的区域更大。
树脂填充子工序
在模具1、2处于闭合的状态下,将该模具1、2调整至指定的加热状态。从外部经由通道6以一定压力向腔室1x,1y内射入流动状态的热固性树脂材料(注塑成型)。以包含附芯片的配线构件10y的半导体芯片4的区域为中心,向腔室1x,1y内致密地填充树脂材料,且树脂材料受到来自模具1、2的热而固化(图4(b))。一定时间后,如果树脂材料完全固化,则密封树脂的形成完毕,得到QFP10z。此后将外部引线301a弯曲,就完成QFP10的制作。
在该工序中,注入至腔室1x,1y的树脂材料在与有机覆膜110接触的部分,受到第二官能基C的影响(树脂固化作用或树脂固化的促进作用)比较迅速地固化(图4(b)的“成型区域内”)。通过该作用,即使模具闭合时存在不需要的间隙,树脂材料也会在漏到腔室1x,1y周边的模具间隙(图4(b)的“成型区域外”)之前几乎被固化。因此,可有效地抑制在模具1、2间隙处树脂毛刺的产生(图4(b)的S5局部放大图)。由此,密封树脂形成后,在半导体器件的外部引线301a处,可尽可能地降低树脂毛刺的产生。由此无需现有技术中的另行除去树脂毛刺的后处理工序,便可迅速地进入将该半导体器件与其他基板相连等的工序,从而制造效率优异。
与现有技术相比,根据该工序获得的QFP10通过利用有机覆膜110可确保模具垫3a与成型树脂之间的牢固的粘着性。因此,在将QFP10与其他基板相连时,即使受到锡焊等的温度影响,也不至于树脂发生热损伤而与配线引线剥离,或形成裂缝等。而且由于功能性有机分子的主链部分呈疏水性,通过将其致密地配设在配线构件表面,便可抑制配线引线不必要的水分附着,从而抑制由于施加电压造成的表面金属离子化的情况,并可获得抑制迁移的效果。
此外,由于有机覆膜110为单分子膜,因此即使设置该膜,半导体器件的厚度几乎不增加,不会造成应填充在腔室内的树脂材料由于有机覆膜的体积而产生实质上不足的情况。因此,即使采用现有技术一样的制造设备,也可获得高的发明效果。
此外,作为其他效果,可避免QFP10随着水分向密封树脂(成型树脂)浸入而造成的配线引线和树脂之间产生剥离部分或裂缝的问题。即,一般情况下,在QFP10中,作为密封树脂(成型树脂)的性质,环境氛围中的水分会有浸入到树脂内部的现象(图16(a))。
在现有的QFP中,由于树脂和配线引线之间的粘着性不足,或者在配线引线加热时表面的金属结晶发生再结晶等原因,而会造成该两者的界面附近存在间隙的情形。当存在这样的间隙时,随着制造后的时间推移,浸入到树脂内部的水分容易由于毛细管现象留存。在该状态下施加将QFP10安装在基板上的再流加热(约260摄氏度)时,留存的相当量的水分立刻气化,体积快速膨胀。此时,树脂将不能耐受由于相当量水分而造成的体积迅速膨胀。其结果,在所述间隙部分处树脂侧与配线引线侧发生剥离,产生剥离部,或者从间隙处到密封树脂(成型树脂)的外部表面产生裂缝(图16(b))。当产生这种剥离部或裂缝时,则从外界向QFP内部浸入更多的水分等杂质,就成为已密封半导体芯片94的电路断裂或短路等的原因。
此外,即使不会在再流时发生如上所述肉眼可见的破坏情况,存留在上述间隙处的水分也会逐渐使半导体芯片94短路或腐蚀,由此发生动作不佳情况。
与此相对,QFP10通过在配线引线表面形成有机覆膜,可大幅度提高与密封树脂(成型树脂)之间的粘着性。该粘着性在QFP10制造之后仍然保持,能极大地抑制在配线引线与密封树脂之间的界面处间隙的形成。因此,即使随着制造后时间的推移,而环境氛围中的水分浸入密封树脂(成型树脂)中,树脂中也没有可存留这样相当量的水分的间隙。由此,在将QFP10安装在基板上时不会产生剥离部或裂缝,QFP10在安装时仍可维持高度的密封可靠性,在安装后也可防止由水分造成的短路。
对配线引线表面处金属的再结晶的抑制效果
特别是,如功能性有机分子16那样,采用具有主链部分B11(具有含2个以上氮原子的含氮杂环)的功能性有机分子来形成有机覆膜110的情况下,进而,构成有机覆膜的功能性有机分子相互之间由于主链部分B11相互之间发挥出更大的堆叠效果,因此如以下说明的那样,由于分子级别的锚定效应,可抑制配线引线表面金属结晶的再结晶,且配线引线表面和密封树脂之间的粘着性提高的效果也更加优异。
图5为说明通过功能性有机分子16的覆膜来抑制金属结晶的再结晶的效果的示意图。
图5(a)示出了由功能性有机分子构成的覆膜在金属表面上的形成情况。
如该图所示,在配线引线等的金属表面上通常存在细小的凹凸,承受着内部应力。功能性有机分子排列在金属表面上形成覆膜时,覆膜也沿着金属表面的凸凹而形成。
进而,在形成覆膜后,在对配线引线等的金属加热时,金属表面的凸凹为使内部应力缓和而产生变形,发生再结晶。特别是,在镀银层中容易产生这种变形。
此时,金属原子如图中箭头所示而移动,与此相伴的是,产生使得与金属原子键合的功能性有机分子发生移动的力,因此覆膜产生缺陷(间隙)。进而一旦在覆膜中产生缺陷,则造成树脂和配线引线的粘着性降低,金属光泽发生变化。
与此相对,在采用具有主链部分B11(具有含2个以上氮原子的含氮杂环)的功能性有机分子16来形成有机覆膜110时,则虽然在有机覆膜是沿着金属表面的凸凹处而形成的方面相同,但是由于相邻的功能性有机分子16的主链部分B11相互之间发挥较大的堆叠效果,因此配线引线的金属在加热时,即使施加使功能性有机分子16发生移动的力,功能性有机分子16也不会容易地移动。
因此,由于不会发生覆膜缺陷(间隙),而且可抑制金属表面与功能性有机分子16键合的金属原子发生移动,从而金属表面不容易产生凹凸变形。
也即,由于功能性有机分子16发挥出抑制金属原子移动的分子级别的锚定效应,因此可抑制金属的再结晶。
再者,这种由功能性有机分子产生的分子级别的锚定效应,当主链部分B11处于第一官能基A1附近位置(临近分子的根部位置)时会变大,因此优选如功能性有机分子16那样的在邻近第一官能基A1处结合主链部分B11。
这种由功能性有机分子产生的分子级别的锚定效应是通过使主链部分具有含2个以上氮原子的含氮杂环而获得的,因此即使功能性有机分子不具有主链部分B12,也可获得同样的锚定效应。
功能性有机分子11、功能性有机分子16的具体实例
作为功能性有机分子11的具体实例,可举出下述化学式1所表示的化合物(式中m,n为自然数)。
化学式1
Figure BPA00001328414900241
在该例子中,第一官能基为巯基,第二官能基为羟基,主链部分的一部分为芳香族酰亚胺。
图19表示的是制造上述化学式1所示的有机分子11的一制造方法实例。
如该图所示,首先在NaOCH3的存在下,使均苯四酸二酰亚胺和乙酰溴代亚甲基硫化物进行当量为1的溴化氢脱离反应。此后,在NaOCH3的存在下与羟基溴甲基反应。之后,将乙酰硫化物部分通过乙基胺置换成硫醇,就可合成出目标产物。
作为功能性有机分子16的具体实例,可举出用下述化学式2表示的化合物。
化学式2
在该例子中,第一官能基为巯基,第二官能基为乙烯基、氢化二烯硅烷、羟基或伯胺,主链部分B11为三唑,主链部分B12为芳基骨架或并苯骨架或两者都包含。
图20表示的是制造上述化学式2所示的有机分子16的一制造方法实例。该图显示的是合成具有如下构成的功能性有机分子的情况:第一官能基为巯基,第二官能基为羟基,主链部分B11为三唑,主链部分B12为并苯骨架。
如该图所示,首先将末端具有羟基的羧酸并苯通过氯化乙酰使羟基乙酰化,其次通过氯化亚硫酰使羧酸形成为羧酸氯化物之后,通过硫代半卡巴肼使羧酸氯化物和氨基结合。此后通过氢氧化钾生成三唑硫醇环,并通过对乙酰基脱保护,生成羟基,可合成目标产物。
图21显示的是制造上述有机分子16的另一制造方法实例。该图显示的是合成具有如下构成的功能性有机分子的情况:第一官能基为巯基,第二官能基为羟基,主链部分B11为三嗪,主链部分B12为芳基骨架。
如图所示,根据Org.Lett.,Vol.10,No.5,2008记载的内容,使氯化三聚氰酰胺和用格利雅试剂处理过的溴化芳基甲硅烷醚,在四氢呋喃中发生偶合反应,此后,通过氟化四-n-丁基铵盐对叔丁基二甲基甲硅烷基进行脱保护,生成羟基,再由硫氢化钠将氯取代为硫醇,由此可合成目标产物。
实施方式2
在实施方式1中说明了,以由功能性有机分子11形成的有机覆膜110适用于具有半导体芯片的半导体器件为前提而发挥出的各种效果,而本实施方式适用于具有发光二极管元件(LED)的LED器件。
图6为显示实施方式2的LED器件单元31x的配线引线部30和反射体22的构成的示意性截面图。
该器件单元31x具有在研钵状反射体22的底部配设有配线引线部30的构成。反射体22采用例如热固性树脂材料(环氧树脂或硅树脂等)并通过树脂成型形成,或者也可采用陶瓷材料构成。
在这种器件单元31x中,与实施方式1一样也会发生树脂毛刺问题。即,为了此后搭载LED芯片42,配线引线部30中的露出在反射体22底部的区域301、302需保持导电性(参照图6(b)),在树脂成型时,根据与实施方式1一样的原理,在该露出区域301、302上从反射体22的周边通过模具间存在的间隙会产生树脂毛刺。因此,需采用其他途径除去树脂毛刺,从而不能以良好的制造效率搭载LED芯片。
因此,在树脂固定工序之前,预先在配线引线部30的至少露出区域301、302整个表面形成由功能性有机分子11或功能性有机分子16构成的有机覆膜110,由此在树脂成型时热固性树脂材料可迅速固化。通过这种方式,可防止从反射体22的周边漏出树脂材料,从而解决伴随着树脂毛刺的产生而带来的上述各种问题。
实施方式1和2的补充
在实施方式1和2中,通过设置有机覆膜110可发挥对热固性树脂的固化促进作用,此外通过利用该作用,还可牢固地形成微细的树脂图案。
例如在配线基板表面一部分上采用注射法等进行局部树脂成型的技术领域中,有时需要精密的树脂成型。该情况下,与在配线引线部30上直接进行树脂成型的情况相比,通过在形成了有机覆膜的基础上进行树脂成型,可更快速地进行树脂成型。该情况下,由于完成固化的时间短,因此其优点为不易发生树脂液滴、涂布后变形的情况,可完全按照设计的精密图案来进行树脂成型。
此外,实施方式1和2的有机覆膜不限于在模具垫或配线引线部上直接成膜,例如,也可预先在模具垫或配线引线部的表面形成镀膜,再在其上形成有机覆膜。但在该情况下需要对第一官能基C进行选择,使其具有与镀膜键合性。
实施方式3
对于实施方式3,以其与实施方式2的差异为中心进行说明。
LED器件的构成
图6为显示实施方式3的LED器件31的结构和制造工序的截面图。
该LED器件31基本上具有实施方式2的器件单元31x,并进一步如图6(b)所示,LED芯片42通过膏料42a结合于围绕着反射体22的配线引线部30。LED芯片42通过配线引线部30和电线52相连。
为密封该LED芯片42等,在反射体22内的反射体面201以及露出区域301、302中填充有透明的密封树脂82。
密封树脂82在此作为热固性树脂的一个例子而采用硅树脂。
在本实施方式3中,配线引线部30的露出区域301、302的表面上,通过功能性有机分子的自组织化作用而形成有由单分子膜构成的有机覆膜120。该功能性有机分子12采用通式A2-B2-C2表示,在主链部分B2的一端具有带金属键合性的第一官能基A2,另一端具有对硅树脂带树脂键合性的第二官能基C2(图6(c))。在此,主链部分B2与实施方式1所说明的主链部分B1一样,第一官能基A2也与实施方式1所说明的第一官能基A1一样。
关于功能性有机分子12的第二官能基C2
在本实施方式3的功能性有机分子12中,第二官能基C2采用对于热固性树脂、特别是硅树脂呈现固化性能的官能基或化合物、构造体。具体地,可采用包含乙烯基、有机氢化二烯硅烷中的一种以上的化合物、化学结构体或衍生物中的任何一种。
此外,针对包含环氧基或烷氧基甲硅烷基中的至少任何一种的硅树脂,采用与环氧基或烷氧基甲硅烷基有结合性的官能基或者化合物、构造体。具体地,可采用包含羟基、酸酐、伯胺、仲胺中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种。这些与环氧基或烷氧基甲硅烷基有结合性的官能基或化合物、构造体具有亲水性,因此可发挥对所述疏水性排出气体成分附着的抑制效果。
此外,为提高与第二官能基C2的结合力,在密封树脂82的树脂成分中还可将包含环氧基或烷氧基甲硅烷基的亲水性添加剂,作为粘着促进剂加以配合使用。由此可使配线引线部30和密封树脂82高度粘着。另外,硅树脂还可采用由发挥亲水性的环氧基或烷氧基甲硅烷基修饰过的透明树脂材料。此外,在采用上述密封树脂进行密封之前,还可通过涂布在第二官能基C2中包含烷氧基甲硅烷基的硅烷偶合剂,来强化与密封树脂的粘结网络。
上述与环氧基或烷氧基甲硅烷基具有结合性的官能基或化合物、构造体比乙烯基或有机氢化二烯硅烷具有更高的稳定性,因此可实现该有机覆膜的稳定性以及长的使用寿命。
在有以上构成的本实施方式3中,通过由具有上述第一官能基A2以及第二官能基C2的功能性有机分子12构成的有机覆膜120的存在,可防止配线引线部30和硅树脂之间的剥离。
即,硅树脂与环氧树脂等相比,虽然耐褪色性能、透明性优异,但由于热膨胀率高,其在高温下容易变形,从而有由于该变形而使得硅树脂从配线引线部30剥离或脱离的可能。
对此,如果形成有由上述功能性有机分子12构成的有机覆膜120,则配线引线部30和硅树脂之间的粘着性将大幅度提升。
此外,构成有机覆膜120的功能性有机分子12由于相邻主链部分B2相互之间形成较强的键合,因此有机覆膜120结构致密,对热也稳定。
因此,即使在硅树脂产生或多或少的热变形等的情况下,也可抑制硅树脂从配线引线部30剥离或脱离。因此,在容易变成高温的环境下,或在长时间运行的条件下,LED器件31也可发挥稳定的性能。
此外,在本实施方式3中,可防止将LED芯片42和配线引线部30接合的电线52发生“电线不搭接”的情况,还可发挥出提高电线接合可靠性的效果。
即,在反射体22的树脂材料中,除上述热固性树脂之外,有时采用PPA(聚对苯二甲酸酰胺)或LCP(液晶聚合物)等的热塑性树脂材料。在该材料中,除了为主的热塑性树脂成分外,还混合有热稳定剂、光稳定剂、填料、脱模剂、白色颜料等的各种添加剂。加热熔融的树脂材料在进行注塑成型时,包含该添加剂的材料中的挥发成分形成排出气体而飞散至周围环境中。在这种气体中,产生自脱模剂或主剂的排出气体如果附着在配线引线部表面,则形成薄膜(杂质膜)。一旦杂质膜存在于配线引线表面上,则在电线接合时,会使电线前端与配线引线部侧无法很好地接合,或者即使接合,搭接强度也会不足,此后会因为轻微振动而脱落,产生“电线不搭接”的情况。此外,杂质膜的存在可采用SEM等进行确认。
对此,在本实施方式中,由于配线引线部30的表面区域预先形成了有机覆膜,因此可防止在该区域由于排出气体而形成杂质膜。在此,由于产生自脱模剂或主剂的排出气体具有疏水性(亲油性),因此如果用功能性有机分子12形成有机覆膜120的话,则第二官能基C2发挥亲水性,即使疏水性排出气体靠近,也会与第二官能基C2相斥而弹至外部。因此,可极高效率地排除配线引线部30上的杂质膜的形成。另一方面,虽然电线52对配线引线部30通过有机覆膜120搭接,但是有机覆膜120的厚度只有功能性有机分子12的单分子长度,与此相对地,电线52直径为约20-30微米,相比之下非常粗(约为有机覆膜厚度的2000-3000倍)。因此,在进行接合时,接合区域中存在的微量的功能性有机分子12由于接合荷载和超声波能量而容易扩散至熔融的电线中,并仅融入电线中的接合金属中。从而,电线52和配线引线部30能良好地结合。
由此,根据本实施方式,可避免排出气体造成的问题,与现有技术相比,可进行搭接可靠性高的电线接合。
此外,为使接合良好地进行,有机覆膜至少在进行电线接合的配线引线部30的表面区域形成便可。为在局部形成有机覆膜,可在配线引线部30上施加公知的掩膜,并通过浸渍在图3所示的分散液中来形成。
此外,在配线引线部30的表面上形成镀Ag膜时,还可在该镀膜上设置有机覆膜。此时,有机覆膜保护镀Ag膜免受外界反应性气体或催化剂影响,从而可维持镀Ag膜的良好反射特性。
在本实施方式中,代替上述功能性有机分子12的主链部分B2,还可采用包含实施方式1中所述的主链部分B11(具有含2个以上氮原子的含氮杂环)的结构,也可采用包含实施方式1中所述的主链部分B12(具有芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中的一种以上)的结构。
例如,还可采用如图8所示的功能性有机分子17这样的依次键合第一官能基A2、主链部分B11、主链部分B12和第二官能基C2而成的结构。
通过功能性有机分子具有主链部分B11,从而在镀金属层发挥如实施方式1中所述的分子级别的锚定效应,可防止Cu等母材金属扩散到Ag等的镀金属层的表面。
图8说明了该作用效果,引线30是在由Cu构成的底层上形成镀Ag膜而构成的,且在该镀Ag膜上形成有由功能性有机分子17构成的有机覆膜。
一般在对引线30加热时,Ag层的晶界会打开变大,如图8箭头所示,底层Cu有通过Ag镀层的晶界扩散至镀Ag层表面的倾向。因此,当Cu扩散至Ag层表面时,在该表面上生成CuO,成为Ag层变色的原因,而且也造成电线接合性降低。此时,虽然可以通过设置较大厚度的Ag层来防止Cu向Ag层表面扩散,但是由于Ag的使用量增加,使得成本增加。
此外,由于Ag表面发生结晶,使Ag的光泽度改变,LED器件的光学特性变差。
对此,由于采用具有主链部分B11的功能性有机分子17来形成有机覆膜,因此如实施方式1所述,该功能性有机分子17发挥分子级别的锚定效应,并抑制Ag晶界的打开变大。因此,即使Ag层厚度较薄,也可在防止Ag层变色的同时,维持电线接合性。此外,通过抑制Ag层表面结晶的发生,还可阻止Ag的光泽度变化对LED器件的光学特性造成的不利影响。
此外,即使Cu扩散至Ag层表面,功能性有机分子17的主链部分11也会与扩散的Cu形成络合物,这一点也帮助维持了电线接合性能。
在此对引线30为镀银制品的情况进行了说明,但其为镀金制品等镀贵金属制品的情况下,也能达到同样的效果。
以下对形成有机覆膜的功能性有机分子通过如功能性有机分子17那样而具有主链部分12所达到的效果进行说明。
主链部分12包含芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中的一种以上,这些物质可透过可见光,但具有吸收紫外光的性质。
因此,引线30上的有机覆膜具有吸收紫外光区域,透过可见光区域的功能,由此在具有通过有机覆膜吸收外界紫外线的UV阻隔效果的同时,引线30还可效率良好地反射可见光。
一般地,镀Ag膜有由于外界紫外线而发生表面变质(生成氧化银变黑)的倾向,但是通过上述有机覆膜的UV阻隔效果,可抑制镀Ag膜变黑。
因此,可实现长期可靠性优异,且高发光效率的LED器件。
关于LED器件的制造方法
LED器件的制造可通过依次进行以下各工序而实施。此外,有机覆膜形成工序之外的工序可采用公知的LED器件的制造方法。
有机覆膜形成工序
通过采用与实施方式1的有机覆膜形成工序一样的方法,在配线引线部30的表面上,形成由功能性有机分子12构成的有机覆膜120自组织化而成的单分子膜。由此可获得形成有有机覆膜的配线引线部30。
树脂固定工序
按照与图4所示的注塑成型相同的顺序,采用形成有上述有机覆膜120的配线引线部30,在配线引线部30上进行聚对苯二甲酸酰胺树脂等热塑性树脂的注塑成型。此后,为使树脂固化,在一定温度范围进行冷却。由此形成反射体22,获得LED器件单元31x。
此后通过膏料42a在配线引线部30上搭载LED芯片42。然后,配线引线部30以及LED芯片42通过电线52相互接合。
此后,向反射体22内填充处于流动状态的硅树脂材料。然后,可通过热固化获得LED器件31
实施方式4
图7(a)为显示实施方式4的LED器件31构成的截面图。
对于本实施方式的LED器件31,以与实施方式3的差异为中心进行说明。
在上述实施方式3中,构成有机覆膜120的功能性有机分子12的第二官能基C2选择了与硅树脂具有专门化学键合性的特性的官能基,而在本实施方式4中,形成有机覆膜120a的功能性有机分子12a具有将瞬间固化性官能基作为第二官能基C2’的特点。
具体地,作为第二官能基C2’可采用含铂络合物、钯络合物、铷络合物、铑络合物中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种。
本实施方式的LED器件31的制造方法与上述实施方式3的制造方法相同。
以下对这种LED器件31的效果进行说明。
虽然反射体22通过聚对苯二甲酸酰胺树脂等热塑性树脂的注塑成型来制造,但此时在使上述热塑性树脂冷却固化时,树脂体积会收缩。这样会在配线引线部30和反射体之间产生间隙72(图7(b))。
一旦产生这种间隙72,在硅树脂填充时会导致产生多余的漏出树脂82a,而浪费材料。此外,漏出树脂82a会使配线引线部30的外部引线的电结合性变差,因此需要另外的除去工序,导致制造效率降低。此外,漏出树脂82a介于安装于该LED器件31背面的散热片(未示出)之间时,会损害原来的散热性能,因此不优选。
与此相对,在本实施方式4中,因为功能性有机分子12a的第二官能基C2’具有瞬间固化性,因此在制造工序中反射体22里面填充的硅树脂在填充后迅速固化。
此外,形成有机覆膜120a的功能性有机分子12a的主链部分B2相互之间存在较强的键合,因此有机覆膜120a致密,并且对热也稳定。
其结果,在研钵状反射体22底部很早地形成固态的硅树脂,从而将间隙72堵住。因此,可获得防止此后继续填充的硅树脂从所述间隙72向外部漏出的效果。因此无需象现有技术那样,采用另外的除去工序来除去漏出树脂82a,由此可提高制造效率。
此外,由于配线引线部30的外部引线上无漏出树脂82覆盖,从而通过该外部引线的与外部的通电性能不会受到损害。因此,通过可靠性高的焊剂连接等手段,可获得该LED器件31的高可靠性的电连接。
此外,通过防止硅树脂从间隙72漏出,因此还可防止该间隙72的空气混入硅树脂中而产生空缺(气泡),并可进一步地提高硅树脂对LED器件31的密封可靠性。
另外,为获得上述良好效果,图7(b)的S7局部放大图所示,有机覆膜120a的配设区域为一直延伸到反射体22a和配线引线部30之间的间隙72的区域L22。由此,硅树脂82即使或多或少地流入到上述间隙72内,但在该漏出规模扩大前,树脂便可固化,可防止进一步的漏出情况,因此优选。
关于功能性有机分子12a的主链部分
如图7(b)所示的功能性有机分子12a是由第一官能基A2、主链部分B2、第二官能基C2’顺次键合构成的,但是作为功能性有机分子还可采用由第一官能基A2、主链部分B11、主链部分B12、第二官能基C2’顺次键合构成的结构,或者采用主链部分B11和主链部分B12中任何一个与第一官能基A2和第二官能基C2’键合而构成的结构.
在功能性有机分子具有主链部分B11的情况下,可获得如实施方式1所述的分子级别的锚定效应,另外,在功能性有机分子具有主链部分B12的情况下,可获得如实施方式3中所述的UV阻隔效果。
实施方式5
图10为显示实施方式5的LED器件31构成的截面图。
对于本实施方式,以与实施方式4的差别为中心进行说明。
在本实施方式的LED器件31中,如图10(b)所示,采用功能性有机分子13形成有机覆膜130。
功能性有机分子13的第一官能基A3和主链部分B3与实施方式1中说明的第一官能基A1和主链部分B1分别相同,但是其特点为,第二官能基C3采用了荧光和磷光的发光性官能基。
由此,有机覆膜130的表面上排列有荧光或磷光发光性官能基,从而可提高LED器件31的发光效率。
特别地,如图10(a)所示,在配线引线部30的表面上形成镀Ag膜63的情况下,如以下所述,可获得提高对LED芯片42发出的光的反射的反射率的效果。
一般,Ag材料的有效反射波长为约500nm以上,对此以下的短波长光(380-500nm左右的蓝色光、紫外光等)难以获得有效的反射率。
对此,在本实施方式中,在与配线引线部30露出区域301、302对应的镀Ag膜63上,形成由功能性有机分子13构成的有机覆膜130,该功能性有机分子13具有的第二官能基C3为受到短波长的光而发出荧光/磷光的官能基/结构体(S8放大图10(b)),由此可补足镀Ag膜63的可见光反射效率。
即,该LED器件31运行时,从LED芯片42发出的光中的长波长光(约500nm以上波长的光)直接被镀Ag膜63表面有效地反射到芯片的前面。此时,由于有机覆膜130为单分子膜,仅为分子级别厚度,因此该长波长光的行进不会受到阻碍,而是穿过该有机覆膜130到达镀Ag膜63上,并被该镀Ag膜63反射。
另一方面,LED芯片42发出的短波长光(380-500nm左右波长的光),由于比长波长光的能量级别高,因此不会穿过有机覆膜130,而是在接近外界的第二官能基C3处,该光能量(E=hν)被该第二官能基C3利用于其能量级别向激发状态(E0→E1)的移动。其结果,该光能量(E=hν)最终变为第二官能基发出的荧光、磷光的形式,帮助了可见光的发光。
即,从LED芯片42产生的短波长光其自身不会被有机覆膜130反射,但是该短波长光具有的光能量(E=hν)被作为荧光、磷光的发光而充分利用。其结果,在短波长、长波长任何波长范围中的LED芯片发光都被作为LED器件的发光效率而有效利用,从而可实现比现有结构的发光效率更优异的LED器件31。
再者,本实施方式5,还可适用于采用其他镀膜来代替镀Ag膜63的结构。通过混合镀膜中直接反射的可见光与第二官能基C3的发光,还可调节LED芯片的发光特性。例如采用镀金膜的情况下,有效反射波长为约600nm以上。因此,镀金膜对600nm附近波长的可见光进行反射,并且如果第二官能基发出约600-约700nm波长的红色荧光、磷光的话,就具有了可实现专门提高红色辉度的LED器件31的优点。
关于第二官能基C3
在第二官能基C3中,要求其具有如上所述的、基于由所述短波长光的激发的荧光或磷光发光性。
举例而言,可采用包含二苯乙烯基联苯衍生物等的苯乙烯衍生物、二(三嗪基氨基)联苯基磺酸衍生物等的唑类修饰的苯乙烯衍生物、香豆素衍生物、恶唑衍生物、吡唑啉衍生物、芘衍生物、紫菜碱衍生物等中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种。
关于功能性有机分子的主链部分
在本实施方式中,可采用由第一官能基A2、主链部分B11,主链部分B12、第二官能基C3顺次键合构成的功能性有机分子,或者采用主链部B11和主链部B12中任何一个与第一官能基A2和第二官能基C3键合构成的功能性有机分子,来代替如图10(b)所示的功能性有机分子13。
在功能性有机分子具有主链部分B11的情况下,可获得如实施方式1所述的分子级别的锚定效应,另外,在功能性有机分子具有主链部分B12的情况下,可获得如实施方式3中所述的UV阻隔效果。
实施方式6
图11(a)为显示实施方式6的LED器件31构成的截面图。
实施方式6的LED器件,以实施方式4的LED器件为基础,并在反射体22的表面设置镀Ag膜201a,进而在其表面形成由上述实施方式5中说明的功能性有机分子13构成的有机覆膜130。
由此,通过在反射体表面设置镀Ag膜201a,使得在运行时从LED芯片42侧面发出的光被覆膜201a高效率地反射,并放射至器件前方(纸面上方),从而发挥出优异的发光效率。
此外,由于在镀Ag膜201a的表面形成有有机覆膜130,因此在制造器件时,可防止镀Ag膜201a暴露在不必要的气体或紫外线中而发生变质,从而维持了良好的反射特性。
即,由于一般的Ag材料化学反应性强,因此会与制造工序时的环境中所包含的各种腐蚀性气体(例如反射体22的热塑性树脂材料中包含的各种成分)发生反应,或与用于构成密封树脂82的硅树脂的加成聚合反应的催化剂(铂族催化剂等)发生反应。此外,在LED器件完成后,因为硅密封树脂具有非常高的气体透过性,因此Ag材料很多时候会与大气中的腐蚀性气体(如硫化氢等)反应。当这种腐蚀性气体或催化剂与Ag反应时,镀Ag膜发生变色,或变得模糊,导致反射特性降低。此外,由于LED光或太阳光中包含的紫外线照射,也会使Ag材料表面变质(由于生成氧化银而变黑),从而低于所设计的反射特性。因此,即使发挥出LED芯片42的发光特性,但镀Ag膜也无法将从LED芯片42发出的光良好地反射,结果使得器件整体的辉度丧失,从而存在发光效率降低的问题。
即使镀膜采用Ag以外的材料,也会同样发生由于镀膜与腐蚀性气体或催化剂的反应而造成发光效率降低的问题。
对此,在本实施方式的LED器件中,对镀Ag膜201a表面施加了通过功能性有机分子13致密排列而形成的有机覆膜130。
因此,即使在制造时的环境中包含腐蚀性气体或催化剂,有机覆膜130也能作为镀Ag膜201a的保护手段,避免腐蚀性气体与镀Ag膜201a之间的直接接触。从而,由于Ag不会发生不必要的化学变化,使得镀Ag膜201a可维持优异的反射特性,并实现具有良好发光效率的LED器件。
此外,由于镀Ag膜的反射特性良好,从而LED芯片42的光输出的利用效率提高,不易产生无效的输出作为镀Ag膜周围的潜热而积聚。因此,根据本实施方式6,不但可发挥优异的发光效率,而且除了可防止LED芯片42的过热损伤而使使用寿命延长以外,还可对器件的小型化作出有利的贡献。
此外,如在实施方式5中说明的那样,由于功能性有机分子13可利用第二官能基C3的荧光或磷光发光,因此可将在LED芯片42的光输出中的高能量的短波长侧的光有效地利用于发光,从而能具有优异的发光效率。
在本实施方式的LED器件中,作为有机覆膜的形成方法,可举出在镀Ag膜201a表面以外施加掩膜来进行成膜的方法。或者如图11(c)所示,反射体22独立于配线引线部30侧,且由金属材料构成,并在指定部分处采用电镀处理等的方法形成镀Ag膜201a。如图3所示,将其浸渍在指定分散液中,从而在其表面整体上形成有机覆膜130。此后,为了使反射体22不与配线引线部30短路,反射体22可通过绝缘性粘结树脂220(可为树脂/陶瓷)固定在配线引线部30侧。该情况下,虽然有机覆膜130广泛地形成在镀Ag膜201a以外的区域,但在LED器件中不会有问题。
关于功能性有机分子主链部分和第二官能基C3
关于功能性有机分子主链部分,代替功能性有机分子13,可采用由第一官能基A3、主链部分B11、主链部分B12、第二官能基C3顺次键合构成的结构,或者采用由主链部分B11和主链部分B12中任何一个与第一官能基A3和第二官能基C3键合构成的结构。
在功能性有机分子具有主链部分B11的情况下,可获得如实施方式1所述的分子级别的锚定效应,另外,在功能性有机分子具有主链部分B12的情况下,可获得如实施方式3中所述的UV阻隔效果。因此,通过该UV阻隔效果不但能抑制外界紫外线造成的镀Ag膜表面变质(由于生成氧化银而变黑),并且还可同时获得高效反射上述可见光的效果。
关于第二官能基,为优先提高与反射体22内填充的密封树脂82(硅树脂等)间的粘着性,可采用具有实施方式3所述的第二官能基C2的功能性有机分子12,或功能性有机分子17来代替功能性有机分子13。此外,还可混合使用这些功能性有机分子12和功能性有机分子13。
实施方式1-6的补充
在模具垫或配线引线部表面形成了上述实施方式1-6中说明的有机覆膜110等的情况下,还可进一步获得以下效果。
在IC、LSI等的半导体器件中,会有为了加强树脂粘着对配线引线的表面进行粗面加工处理的情况,以提高该表面与其上固定的树脂(环氧树脂等)之间的粘着性。
另一方面,作为对所制造的半导体器件的质量管理,实施外观检查工序。在该检查中,一般采用使用激光发射装置和接收元件的激光测定法。但是,在对粗面加工过的部件进行激光照射时,会发生不必要的漫反射,由于受光元件反射效率降低或者不必要的受光,会难以进行精密测定。在采用微弱激光进行微细外观形状的检查时,该问题变得明显。
对此,如果对粗面处理过的模具垫或配线引线部表面施加如实施方式1-6所述的有机覆膜110等的话,则通过功能性有机分子吸收激光,并将该能量转换为荧光或磷光进行发光,从而可防止粗面的凹凸造成的激光的漫反射。由此可高效率地进行准确的外观检查工序,也可提高器件的制造效率。
此外,在LED器件中,作为密封树脂可采用含硅树脂的导电糊膏(银浆等的导电糊剂)来代替100%的硅树脂。通过采用含硅树脂的导电糊膏将LED芯片42进行导电糊接合的话,LED芯片42和配线引线部30可牢固地结合。此外,含硅树脂的导电糊膏与现有的含环氧树脂的导电糊膏相比变劣情况小,从而可获得稳定的电导率和热传导率。
此外,对于所述银浆中的Ag粒子,可在该粒子表面上施加有机覆膜110等,由此可防止硅树脂加成聚合用的铂催化剂等,以及不必要的腐蚀性气体与Ag粒子直接接触,从而抑制由于变质而产生的变色。因此,可维持密封树脂好的透明性,抑制长期使用造成的辉度降低,使得LED器件可良好地运行。
实施方式7
以下对实施方式7进行说明。
实施方式7涉及IC、LSI等电子部件安装中使用的TAB(自动键合带)带、T-BGA(球栅格阵列带)带、ASIC(特殊集成电路应用)带等的薄膜载带,特别涉及该载带上附着的阻焊剂层粘着性的改善技术。
图12为实施方式7的薄膜载带40的制造工序的示意性截面图。
如图12(d)所示,薄膜载带40是由聚酰亚胺等构成的绝缘膜401、由铜构成的配线图案层402以及阻焊剂层403依次层积而成的。
绝缘膜401、阻焊剂层403由绝缘性树脂材料(例如聚酰亚胺类、环氧类、聚氨酯类树脂)构成,且分别作为绝缘手段来用于防止配线图案层402短路而进行设置。
为了通过焊剂与安装部件连接,配线图案层402的表面预先施加有镀Sn层404。Sn材料具有焊剂的湿润性、柔软性、润滑性等的特性,可形成适用于薄膜载带的镀层404,因此优选。
在薄膜载带40上形成镀Sn层404时,预先依次层积绝缘膜401、配线图案层402以及阻焊剂层403,将其浸渍到加热至一定温度下的装满Sn电镀液(作为一实例是将含Sn的化合物溶解在BF4溶剂中而形成的Sn电镀液)的镀Sn槽中,然后通过电镀法等进行镀Sn工序。利用Sn成分不会附着于绝缘材料的性质,从而在配线图案层402上选择性地形成镀Sn层404。
在本实施方式7中,其特点为:在上述镀Sn工序之前,在配线图案层402上形成了由功能性有机分子14自组织化而构成的有机覆膜140。
功能性有机分子14的构成如图12(e)所示,在主链部分B4的一端具有金属键合性的第一官能基A4,另一端具有第二官能基C4。其中第二官能基C4选自于与阻焊剂层403具有高粘着性的官能基(例如为包含无水邻苯二甲酸、均苯四酸二酐等的酸酐,或者伯胺化合物中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种)。
此外,第一官能基A4与实施方式1中说明的第一官能基A1相同,主链部分B4与实施方式1中说明的主链部B1相同。
通过该功能性有机分子14排列形成的有机覆膜140,如图12(f)所示,配线图案层402以及阻焊剂层403被相互牢固地附着,即使浸渍在加热到指定温度的镀Sn槽中,在该镀Sn工序中阻焊剂层403的端部也不会从配线图案层402剥离。由此,起到了可防止阻焊剂层403剥离,而且可形成良好的镀Sn层的效果。
此外,在本实施方式7中还可发挥在配线图案层402上抑制所谓内部电池的发生,且防止配线图案层402表面浸蚀的效果。关于其原理,可采用电镀工序中配线图案层402和阻焊剂层403相邻部分的局部放大图17(a)进行示意性说明。
阻焊剂层403和配线图案层402根据各材料特性中的固有的线膨胀系数,在阻焊剂固化时热收缩,产生内部应力。
在此,由于镀槽中的电镀液被加热至60摄氏度左右,因此将层积有阻焊剂层403的配线图案层402投入到所述电镀液中时,具有比金属更高的内部应力的阻焊剂层403会产生较大的热膨胀。因此,最易受该热收缩力影响的阻焊剂层403的端部403x由于所述内部应力的影响而拉伸,并从配线图案层402的表面上翘。由于电镀液浸入到端部403x和配线图案层402之间,从而残留在阻焊剂层403的内部应力使得端部403x进一步翘起。在该上翘的端部403x和配线图案层402之间,形成了以电镀液溶剂为主的、Sn离子的量稀薄的溶剂区域500。
在该溶剂区域500以及相邻区域501中,产生了电镀液Sn成分的浓度梯度。另外,由于Sn和Cu的离子化倾向不同,相对于Sn离子量稀薄的溶剂区域500,Cu离子从配线图案层402表面溶出到溶液中。随着该Cu离子的产生,配线图案层402中放出的电子被电镀液中的Sn离子接受,并在阻焊剂层403的端部403x正下方附近的配线图案层402区域中,形成析出的Sn堆积层408。由于该Sn离子和Cu离子发生一连串的氧化还原反应,如图17(a)所示,即形成了所谓的局部电池(对于局部电池的形成过程参照日本专利第3076342号)。
当该局部电池反应进一步进行时,Cu离子溶出的部分形成浸蚀区域406。浸蚀区域406在此后从外观上看也仍以被端部403x覆盖的状态而残留(图17(b))。虽然浸蚀区域406从外观上看不明显,但是在采用薄膜载带的制造工序中,由于拉伸应力等的关系,会发生以该浸蚀区域406为基点的薄膜载带断裂等的问题。
与此相对,在本实施方式中,阻焊剂层403和配线图案层402不但被有机覆膜140牢固地覆盖,而且由于构成有机覆膜140的功能性有机分子14的相邻主链部分B4相互之间牢固地键合,因此即使在进行电镀工序时,阻焊剂层403相对配线图案层402具有一定的内部应力,端部403x也不会从配线图案层402上翘。因此,阻焊剂层403始终不会从配线图案层402剥离,可避免浸蚀区域406的发生。此外,虽然在投入镀槽时阻焊剂层403会发生热膨胀,但通过电镀工序后进行通常的退火处理等的后处理就可消除所述的内部应力,从而阻焊剂层403不会由于应力发生损伤。因此,根据本实施方式7,可形成良好的镀Sn层404,并且可获得机械强度优异的薄膜载带。
此外,在日本专利第3076342号中公开了如图18所示的技术:在设置阻焊剂层403之前,预先在配线图案层402的表面上施加包含Cu成分的第一镀Sn层402x,此后形成阻焊剂层403和第二镀Sn层407,从而防止上述浸蚀区域406的发生。但根据本实施方式,无需这种历经两次的电镀工序,不但可缩短制造工序,还可降低电镀液的使用量和排放量,因此可降低制造成本,减少环境问题,在这一点上存在飞跃性的差别。
关于制造方法
对上述薄膜载带40的制造方法进行说明。
首先,在绝缘膜401上采用光蚀刻法等形成指定的配线图案层402(Cu箔)(图12(a))。
此后,作为有机覆膜形成工序,在配线图案层402上附着功能性有机分子14,并通过自组织化现象形成由单分子膜构成的有机覆膜140(图12(b))。
此后,作为阻焊剂层的形成工序,在有机覆膜140上采用印刷方法等涂布阻焊剂材料的膏料,从而形成阻焊剂层403(图12(c))。此时,第二官能基C4使阻焊剂材料固化,并相互形成化学键合。
此后,剥离阻焊剂层403形成区域之外的区域所设置的所述有机覆膜140。此外,还可预先在所述形成区域之外的区域预先施加掩膜代替该剥离工序。
此后,将其投入到镀Sn槽中,在配线图案层402的指定区域形成镀Sn层。通过采用非电解置换的电镀法,仅在导电材料表面形成镀Sn层。通过以上方式制得薄膜载带40。
关于功能性有机分子14的主链部分
图12(e)所示的功能性有机分子14由第一官能基A4、主链部分B4、第二官能基C4顺次键合而构成,但是作为功能性有机分子,还可以采用由第一官能基A4、主链部分B11、主链部分B12、第二官能基C4顺次键合构成的结构,或者采用主链部B11和主链部B12中的任何一个与第一官能基A2和第二官能基C4键合构成的结构。
在功能性有机分子具有主链部B11的情况下,可获得如实施方式1所述的分子级别的锚定效应,另外,在功能性有机分子具有主链部B12的情况下,可获得如实施方式3中所述的UV阻隔效果。
实施方式8
对本实施方式8的薄膜载带,以与实施方式7的差别为中心进行说明。
如图13(e)、(f)所示,在本实施方式的薄膜载带中,配线图案层402和阻焊剂层403通过具有第二官能基C5的功能性有机分子15结合在一起,该第二官能基C5呈现光聚合引发性或光增感性。
该功能性有机分子15如图13(e)所示,在主链部B5的一端具有金属键合性的第一官能基A5,另一端具有第二官能基C5而构成。作为该第二官能基C5,可采用包含苯甲酮类、苯乙酮类、烷基苯酮类、安息香类、蒽醌类、缩酮类、噻吨酮类、香豆素类、卤代三嗪类、卤代二唑啉类、肟酯类、吖啶类、吖啶酮类、芴酮类、荧烷类、酰基膦氧化物类、金属茂合物类、多核芳香族类、占吨类、花青类、角鲨烯类、荧烷类、钛茂类、四烷基硫化秋兰姆类中的一种以上的化合物、化学构造体或衍生物中的任何一种。此外,即使不是这些化合物,只要是显示光聚合引发性或光增感性的化合物,也可以使用。
另外,第一官能基A5与实施方式1中所述的第一官能基A1相同,主链部分B5也与实施方式1中所述的主链部分B1相同。
通过采用这种功能性有机分子15而形成的有机覆膜150,相邻的功能性有机分子15由于其主链部分B4相互之间牢固地键合,因此与上述实施方式7一样,可起到防止阻焊剂层与配线图案层402之间发生剥离的效果,除此以外,在涂布阻焊剂材料时,光聚合引发剂受激发,同时材料迅速固化,从而可迅速形成阻焊剂层。由此可防止树脂液滴以及变形的产生,从而可以正确且致密的图案来形成阻焊剂层403。
即,在涂布工序中将阻焊剂材料的膏料调节到指定粘度,并沿着预先配置在配线图案层402上的图案掩膜来进行涂布。在涂布的膏料干燥后再除去掩膜,但是涂布的膏料在干燥后也会产生一些扩散。因此,虽然通过预见该扩散的规模来调整,使得在比图案掩膜稍小的区域涂布膏料,但由此涂布的膏料端部形成锐角形状,在电镀工序时容易产生剥离。
对此,在本实施方式8中,在准备涂布膏料之前,通过对有机覆膜进行紫外线照射,而对第二官能基C5施加光能量(E=hν),从而可使膏料早期热固化。因此,不会产生如现有技术那样的锐角状端部。此外,由于膏料流动小,所以具有可根据图案掩膜来进行准确的膏料涂布,而形成高精度形状的阻焊剂层的优点。
关于制造方法
首先在绝缘薄膜401上,采用光蚀刻法等形成指定的配线图案层402(Cu箔)(图13(a))。
此后,在配线图案层402上附着功能性有机分子15,通过自组织化现象形成单分子膜构成的有机覆膜140(图13(b))。
此后,从外部对所述有机覆膜140的功能性有机分子的第二官能基C5照射指定波长(作为一实例为约340nm以上)的紫外线。由此,第二官能基C5从基底状态移向激发状态(E0→E1)。在该激发状态的维持期间,用刮刀BL将作为形成阻焊剂层材料的膏料涂布成指定厚度(图13(c))。由此,第二官能基将激发能量作为热能量传送至阻焊剂侧,结果使阻焊剂发生热固化。
通过以上方式可制造薄膜载带(图13(d))。
关于功能性有机分子15的主链部
如图13(e)所示,功能性有机分子15是由第一官能基A5、主链部分B5、第二官能基C5顺次键合构成,但是作为功能性有机分子,还可以采用由第一官能基A5、主链部分B11、主链部分B12、第二官能基C5顺次键合构成的结构,或者采用主链部分B11和主链部分B12中任何一个与第一官能基A5和第二官能基C5键合构成的结构。
在功能性有机分子具有主链部分B11的情况下,可获得如实施方式1所述的分子级别的锚定效应,另外,在功能性有机分子具有主链部分B12的情况下,可获得如实施方式3中所述的UV阻隔效果。
实施方式9
对本实施方式9以与实施方式7和8的差异为中心进行说明。
在本实施方式9中,采用所述实施方式8中说明的功能性有机分子15,或者,作为功能性有机分子采用由第一官能基A5、主链部分B11、主链部分B12、第二官能基C5顺次键合构成的结构,或者采用主链部分B11和主链部分B12中任何一个与第一官能基A5和第二官能基C5键合构成的结构,在配线图案层402上形成有机覆膜,但是在形成阻焊剂层403时采用了批处理方式方面具有特点。
由此,除了与实施方式8一样可强化阻焊剂层403和配线图案层402之间的结合性以外,而且与采用了一般印刷法的情况相比,其优点为可在更广的范围调整阻焊剂层403的厚度,从而对设计变更的应对变得更加灵活。
图14为显示该薄膜载带40制造工序的示意图。
首先,在绝缘膜401上以指定图案形成配线图案层402(图14(a))。
此后,作为有机覆膜形成工序,在配线图案层402的表面形成有机覆膜150,得到中间产物(图14(b))。该成膜可采用与实施方式1中说明的同样方法进行。
此后,调整在溶剂中分散有作为阻焊剂材料的光聚合性化合物而成的树脂分散液。作为光聚合性化合物,可采用分子中具有丙烯酸酯基的化合物、分子中含甲基丙烯酸酯基的化合物、分子中具有丙烯酰胺基的化合物、分子中有氨基甲酸酯基的化合物、分子中有异氰酸酯基的化合物、分子中有乙烯基的化合物等的单体或低聚物中的至少任意一种。调整好的树脂分散液满足批处理需要。
在上述中间产物上按照在应形成阻焊剂层403的区域施加图案掩膜PM。在图案掩膜PM上例如可采用通过公知的曝光处理而形成光抗蚀剂层。
将其浸渍在上述批处理的树脂分散液中,并在使其在分散液中保持稳定状态的同时从外部照射紫外线(图14(c)),从而实施阻焊剂层形成工序。
即,在图案掩膜PM的开口部(采用光抗蚀剂层的情况下,为其图案裂口)的有机覆膜150附近,以作为光聚合引发剂的第二官能基C5为中心,进行分散在分散液中的光聚合性化合物的聚合反应。由于该聚合反应是从接近第二官能基C5的位置开始,因此如果以极短的时间进行紫外线照射的话,就可形成单分子级别厚度的阻焊剂层403。此外,如果相反地以长时间照射的话,理论上会形成相当于分散液中的第二官能基C5深度的厚度的阻焊剂层403。通过该方法,可调整阻焊剂层403的厚度。
此外,阻焊剂层403的厚度不仅可通过紫外线照射时间来控制,而且也可通过分散液中化合物的分散浓度的调整来进行控制。
在紫外线固化反应之后,从批处理中取出中间产物,除去掩膜,并进行适当的清洗。
此后,除去阻焊剂层403下的区域之外的有机覆膜150,形成镀Sn层404(图14(e))。
由以上方法制造出薄膜载带40。
该制造方法具有以下优点:由于受到与分散液的比重差引起的浮力,在有机覆膜150上形成的阻焊剂层403不会由于重力而发生变形,而是迅速固化成形,因此可自由地形成具有精密的图案形状以及一定厚度的薄膜或厚膜阻焊剂层403。
此外,针对分散液的比重优选进行调整,从而使得光聚合性化合物在一定期间可良好地分散。进而,如果调整比重关系使得在分散液中光聚合性化合物慢慢沉降的话,则可防止在第二官能基周围进行聚合反应时,光聚合性化合物发生局部不足。
其他事项
在上述各实施方式中,将有机覆膜作为由功能性有机分子构成的单分子膜进行了说明,但只要其与半导体器件基板等的结合强度不发生变劣,则其也可为多层膜。
此时,在由功能性有机分子构成的第一层和第二层之间,要求相邻分子的第二官能基和第一官能基之间具有键合性。也即,第一官能基必须具有与配线引线部/模具垫等的金属结合性,而且还必须呈现与第二官能基的结合性。
此外,在本发明的功能性有机分子中,在各个实施方式中分别例举的第一官能基和第二官能基,以及主链部分,可在功能不互相发生矛盾的范围内进行自由组合。也即,功能性有机分子的构成,并不限于各个实施方式示出的官能基等的化学结构,还可以对各个实施方式例举的化学结构进行相互组合。
产业上的可利用性
本发明可应用于IC、LSI、VLSI等采用密封树脂封装的半导体器件,或者安装有用于LED照明装置等中的LED元件的LED器件,以及用于柔性基板等中的薄膜载带等。

Claims (38)

1.一种有机化合物,为主链部分的一端取向于金属表面而形成自组织化膜的有机化合物,其特征在于,所述主链部分具有从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺骨架中选出的一种以上。
2.一种有机化合物,为主链部分的一端取向于金属表面而形成自组织化膜的有机化合物,其特征在于,所述主链部分具有含2个以上氮原子的含氮杂环。
3.如权利要求2所述的有机化合物,其特征在于,所述含氮杂环为从咪唑、三唑、四唑、二唑啉、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪选出的一种以上。
4.如权利要求2所述的有机化合物,其特征在于,所述主链部分进一步地在比所述含氮杂环离所述一端更远处具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上。
5.一种有机化合物,为主链部分的一端取向于金属表面而形成自组织化膜的有机化合物,其特征在于,所述主链部分具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上。
6.如权利要求1所述的有机化合物,其特征在于,所述主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基,所述主链部分的另一端具有指定特性的第二官能基。
7.如权利要求6所述的有机化合物,其特征在于,所述第一官能基具有从巯基化合物、硫代化合物、含氮杂环化合物中选出的一种以上。
8.一种附有树脂的金属元件的制造方法,其具有有机覆膜形成工序和树脂固定工序,所述有机覆膜形成工序是在由金属材料形成的配线引线上附着包含在主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基、在另一端具有指定特性的第二官能基的功能性有机分子的材料,通过在构成该配线引线的金属原子上键合所述第一官能基,且各个功能性有机分子自组织化而形成有机覆膜的有机覆膜形成工序;所述树脂固定工序是在所述有机覆膜形成工序之后,在实施了所述有机覆膜的配线引线的指定表面区域使树脂固定的树脂固定工序,
其特征在于,在所述有机覆膜形成工序中采用的功能性有机分子的主链部分上具有从亚甲基链、氟代亚甲基链,硅氧烷链,乙二醇链中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺骨架中选出的一种以上。
9.一种附有树脂的金属元件的制造方法,其具有有机覆膜形成工序和树脂固定工序,所述有机覆膜形成工序是在由金属材料形成的配线引线上附着包含在主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基、在另一端具有指定特性的第二官能基的功能性有机分子的材料,通过在构成该配线引线的金属原子上键合所述第一官能基,且各个功能性有机分子自组织化而形成有机覆膜的有机覆膜形成工序;所述树脂固定工序是在所述有机覆膜形成工序之后,在实施了所述有机覆膜的配线引线的指定表面区域使树脂固定的树脂固定工序,
其特征在于,在所述有机覆膜形成工序中采用的功能性有机分子的主链部分上具有含2个以上氮原子的含氮杂环。
10.一种附有树脂的金属元件的制造方法,其具有有机覆膜形成工序和树脂固定工序,所述有机覆膜形成工序是在由金属材料形成的配线引线上附着包含在主链部分的一端具有金属键合性的第一官能基,在另一端具有指定特性的第二官能基的功能性有机分子的材料,通过在构成该配线引线的金属原子上键合所述第一官能基,且各个功能性有机分子自组织化而形成有机覆膜的有机覆膜形成工序;所述树脂固定工序是在所述有机覆膜形成工序之后,在实施了所述有机覆膜的配线引线的指定表面区域使树脂固定的树脂固定工序,
其特征在于,所述有机覆膜形成工序中采用的功能性有机分子的主链部分上具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上。
11.如权利要求8~10中任一项所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,在所述有机覆膜形成工序中采用的功能性有机分子的第一官能基具有从巯基化合物、硫代化合物、含氮杂环化合物中选出的一种以上。
12.如权利要求8~10中任一项所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,在所述树脂固定工序中采用热固性树脂。
13.如权利要求12所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,在所述树脂固定工序中,作为所述热固性树脂,采用从环氧树脂、酚树脂、丙烯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂中选出的一种以上,
所述第二官能基具有从羟基、羧酸、酸酐、伯胺、仲胺、叔胺、酰胺、硫醇、硫化物基、酰亚胺、酰肼、咪唑、二氮双环烯、有机膦、三氟化硼胺络合体中选出的一种以上。
14.如权利要求12所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,所述树脂固定工序采用硅树脂作为热固性树脂,所述第二官能基具有从乙烯基、有机氢化二烯硅烷、羟基、酸酐、伯胺、仲胺中选出的一种以上。
15.如权利要求12所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,所述树脂固定工序采用硅树脂作为热固性树脂,所述第二官能基具有从含铂、钯、铷或者铑的金属络合物中选出的一种以上。
16.如权利要求8~10中任一项所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,所述第二官能基具有从发荧光化合物或发磷光化合物中选出的一种以上。
17.如权利要求8~10中任一项所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,在所述有机覆膜形成工序中的所述树脂固定工序中,在比应固定树脂的配线引线的所述指定表面区域更大面积范围的配线引线表面上形成所述有机覆膜。
18.如权利要求17所述的附有树脂的金属元件的制造方法,其特征在于,所述有机覆膜形成工序具有分散液制作子工序和浸渍子工序,所述分散液制作子工序是通过在溶剂中分散所述功能性有机分子从而制作有机分子分散液的分散液制作子工序;所述浸渍子工序是在所述配线引线表面中,在应固定所述树脂的配线引线的所述指定表面区域更大面积范围,将该配线引线浸渍在所述有机分子分散液中的浸渍子工序。
19.一种半导体器件的制造方法,其特征在于,工序中包含权利要求8~10中任一项所述的附有树脂的金属元件的制造方法,且进一步在所述有机覆膜形成工序和所述树脂固定工序之间具有在配线引线上电连接半导体元件的连接工序,
在所述树脂固定工序中是将所述半导体元件包在内部,并以使所述配线引线的一部分露在外部的方式进行树脂成型。
20.一种配线构件,其是在由金属材料构成的配线引线的表面上,通过有机化合物的自组织化而附着有有机覆膜的配线构件,其特征在于,
所述有机化合物具有以下化学构成:在主链部分的一端具有第一官能基,所述第一官能基对所述配线引线至少呈现出以金属键合、氢键合或金属络合物形成的配位键合中的任一种键合形式,在另一端具有第二官能基,所述第二官能基呈现出树脂固化性能或促进树脂固化的性能,
所述有机化合物的主链部分具有从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从羟基、酮、硫酮、伯胺、仲胺、芳香族化合物中选出的一种以上的极性基团,
第一官能基与配线引线键合。
21.一种配线构件,其是在由金属材料构成的配线引线的表面上,通过有机化合物的自组织化而附着有有机覆膜的配线构件,其特征在于,
所述有机化合物具有以下化学构成:在主链部分的一端具有第一官能基,所述第一官能基对所述配线引线至少呈现出以金属键合、氢键合或金属络合物形成的配位键合中的任一种键合形式,在另一端具有第二官能基,所述第二官能基呈现出树脂固化性能或促进树脂固化的性能,
所述有机化合物的主链部分具有从亚甲基链、氟代亚甲基链、硅氧烷链、乙二醇链中选出的一种以上,以及从芳香族酰亚胺骨架、酰胺骨架中选出的一种以上,
第一官能基与配线引线键合。
22.一种配线构件,其是在由金属材料构成的配线引线的表面上,通过有机化合物的自组织化而附着有有机覆膜的配线构件,其特征在于,
所述有机化合物具有以下化学构成:在主链部分的一端具有第一官能基,所述第一官能基对所述配线引线至少呈现出以金属键合、氢键合或金属络合物形成的配位键合中的任一种键合形式,在另一端具有第二官能基,所述第二官能基呈现出树脂固化性能或促进树脂固化的性能,
所述有机化合物的主链部分具有含2个以上氮原子的含氮杂环,
第一官能基与配线引线键合。
23.如权利要求22所述的配线构件,其特征在于,所述含氮杂环为从咪唑、三唑、四唑、二唑啉、硫代二唑、嘧啶、哒嗪、吡嗪、三嗪选出的一种以上。
24.如权利要求20~22中任一项所述的配线构件,其特征在于,有机化合物的主链部分进一步地在比所述含氮杂环离所述另一端更近处具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上。
25.一种配线构件,其是在由金属材料构成的配线引线的表面上,通过有机化合物的自组织化附着有机覆膜的配线构件,其特征在于,
所述有机化合物具有以下化学构成:在主链部分的一端具有第一官能基,所述第一官能基对所述配线引线至少呈现出以金属键合、氢键合或金属络合物形成的配位键合中的任一种键合形式,在另一端具有第二官能基,呈现出树脂固化性能或促进树脂固化的性能,
所述有机化合物的主链部分具有从芳基骨架、并苯骨架、芘骨架、菲骨架、芴骨架中选出的一种以上,
第一官能基与配线引线键合。
26.如权利要求20、21、22、25中任一项所述的配线构件,其特征在于,所述有机化合物的第一官能基具有从巯基化合物、硫代化合物、含氮杂环化合物中选出的一种以上。
27.一种附有树脂的金属元件,其特征在于,在如权利要求20、21、22、25中任一项所述的配线构件的局部固定树脂,所述有机覆膜是在比固定所述树脂的配线构件表面积更大的面积范围进行覆盖而形成。
28.如权利要求27所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,对所述配线构件配设包围LED芯片的、具有研钵状表面的反射体,在反射体表面形成由Ag构成的镀膜,所述有机覆膜进一步覆盖所述镀膜表面,且所述有机化合物的第一官能基与镀膜键合。
29.一种LED器件,其特征在于,在如权利要求28所述的附有树脂的金属元件的反射体内配设LED芯片,并在反射体表面填充透明树脂而形成。
30.如权利要求27所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,对所述配线构件配设包围LED芯片的、具有研钵状表面的反射体,所述反射体由热塑性树脂构成。
31.一种LED器件,其特征在于,在如权利要求30所述的附有树脂的金属元件的反射体内配设LED芯片,并在反射体表面填充透明树脂而形成。
32.如权利要求31所述的LED器件,其特征在于,所述透明树脂中混合有亲水性添加剂。
33.如权利要求27所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,所述树脂为热固性树脂。
34.如权利要求33所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,所述热固性树脂包含从环氧树脂、酚树脂、丙烯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂中选出的一种以上,
所述第二官能基包含从羟基、羧酸、酸酐、伯胺、仲胺、叔胺、酰胺、硫醇、硫化物基、酰亚胺、酰肼、咪唑、二氮双环烯、有机膦、三氟化硼胺络合体中选出的一种以上。
35.如权利要求33所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,所述热固性树脂为硅树脂,所述第二官能基包含从乙烯基、有机氢化二烯硅烷、羟基、酸酐、伯胺、仲胺中选出的一种以上。
36.如权利要求33所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,所述热固性树脂为硅树脂,所述第二官能基包含具有铂、钯、铷、铑的金属络合物中的一种以上。
37.如权利要求27所述的附有树脂的金属元件,其特征在于,所述第二官能基包含发荧光化合物以及发磷光化合物中的一种以上。
38.一种树脂密封的半导体器件,其特征在于,相对于权利要求20、21、22、25中任一项所述的配线构件,其通过将半导体元件电连接于所述配线引线上,使所述配线构件的一部分露出在外,而且在形成有所述有机覆膜的区域内对所述半导体元件进行树脂密封而形成。
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