DE102009040556B4

DE102009040556B4 - Beschichtungszusammensetzung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102009040556B4
Application number: DE102009040556.9A
Authority: DE
Inventors: Manfred Mengel; Joachim Mahler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: US8076003B2; US20100078782A1; DE102009040556A1

Abstract

Beschichtungszusammensetzung, umfassend eine Verbindung mit:
einer ersten Kombination von Atomen, wobei die erste Kombination von Atomen zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist; und
einer molekularen Gruppe oder einer zweiten Kombination von Atomen, wobei die molekulare Gruppe oder die zweite Kombination von Atomen dazu befähigt ist, so mit einer Vorstufe eines Polymers zu Wechselwirken, dass die Verbindung und das Polymer aneinander gebunden werden,
wobei
die erste Kombination von Atomen einen heterocyclischen organischen Ring mit zwei oder mehr Ringstickstoffatomen umfasst, wobei sich mindestens zwei der Ringstickstoffatome in dem heterocyclischen organischen Ring nebeneinander befinden, und wobei
es sich bei der molekularen Gruppe um eine Glycidylgruppe, eine Aminogruppe, eine Hydroxylgruppe oder eine Thiolgruppe handelt, und es sich bei der zweiten Kombination von Atomen um ein Paar von Kohlenstoffatomen, die über eine Doppelbindung aneinander gebunden sind, handelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Beschichtungszusammensetzung und eine Verwendung der Beschichtungszusammensetzung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung, die zur Bindung sowohl an ein oxidierbares Metall als auch an einen polymeren Überzug befähigt ist, und eine Verwendung der Beschichtungszusammensetzung bei der Herstellung von kleinen elektronischen Einrichtungen.
Kleine elektronische Einrichtungen auf Basis von Systemträgern tragen mikroelektronische Bauteile, wie einen IC-Chip (IC = integrierter Schaltkreis), und weisen in der Regel freiliegende Metallportionen auf, die Oxidation und somit Korrosion unterliegen. Systemträger können beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Nickel, einem Edelmetall oder verschiedenen Eisenlegierungen, die alle bis zu einem bestimmten Grad potentiell oxidierbar sind, aufgebaut sein. Nach der Fertigung werden Systemträger in der Regel mit einer Korrosionsschutzbeschichtung behandelt, um Korrosion vor der Montage von Bauteilen auf dem Systemträger zu inhibieren. Durch das Aufkleben von mikroelektronischen Bauteilen, wie einem aus Halbleitermaterial hergestellten Mikrochip, auf den Systemträger kann das Korrosionsproblem verkompliziert werden. Außerdem kann das Korrosionsproblem durch die in der Technik übliche Praxis der Einkapselung mindestens eines Teils der kleinen elektronischen Einrichtung in Kunststoff weiter verkompliziert werden.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, Korrosionsschutzbeschichtungen bereitzustellen, die zur Inhibierung oder Eliminierung von Korrosion auf freiliegende Metallportionen von kleinen elektronischen Einrichtungen aufgebracht werden können.
In der Schrift DD 284 255 A5 ist beispielsweise beschrieben, dass Dampfphasenkorrosionsinhibitoren für den Schutz von metallischen Gegenständen hergestellt werden.
Die Schrift JP 56122884 A offenbart die Verhinderung der Oxidation von metallischen Bauteilen mit außergewöhnlicher Formgebung, wie zum Beispiel Maschinenteile oder Elektronikkomponenten, durch Aufsprühen eines in wässriger Lösung vorliegenden Inhibitors.
Die WO 2008/031781 A1 zeigt den Schutz von Kupfer oder Kupferlegierungen enthaltenden Oberflächen mittels wässriger Polymerverbindungen als Korrosionsinhibitor.
Die US 2008/0214744 A1 lehrt die Verwendung von wasserlöslichen, Silizium enthaltenden Polymeren für eine verbesserte Haftung von organischen Harzen an anorganischen Verstärkungen. Die Polymere umfassen Aminogruppen und eine Silanolgruppe.
Einige dieser Korrosionsschutzbeschichtungen bieten zwar hinreichenden Korrosionsschutz, aber zumindest unter einigen Umständen bleibt die Haftung von Bondmaterialien auf dem darunter liegenden Systemträger und die Haftung des Einkapselungskunststoffs, die zuweilen als ”Kapselung” des kleinen elektronischen Bauteils bezeichnet wird, problematisch.
Einige Korrosionsschutzbeschichtungen sind hinsichtlich Haftung von Bondmaterialien und Einkapselungskunststoffbeschichtungen so problematisch, dass diese Korrosionsschutzbeschichtungen in der Regel vor dem Aufbringen des Bondmaterials oder der Einkapselungs-Kunststoffbeschichtung entfernt werden. Diese Lösung ist aus einer Reihe von Gründen unzufriedenstellend. Erstens fügt diese Lösung der Fertigung von kleinen elektronischen Bauteilen einen zusätzlichen Schritt hinzu, der sowohl Ressourcen als auch Zeit erfordert. Außerdem kann es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich sein, das gesamte Korrosionsschutzbeschichtungsmaterial von allen beschichteten Oberflächen zu entfernen. Schwierigkeiten können sich aus den Geometrien von mit Korrosionsschutzbeschichtungen versehenen Oberflächen ergeben. Außerdem können in kleinen elektronischen Einrichtungen auch nichtmetallische Oberflächen (beispielsweise Keramik) existieren. Es kann schwierig oder zumindest praktisch unmöglich sein, das Aufbringen von Korrosionsschutzbeschichtungen auf diese nichtmetallischen Oberflächen zu vermeiden. Die Entfernung einiger Korrosionsschutzbeschichtungen von nichtmetallischen Oberflächen kann infolge der Oberflächengeometrien einiger nichtmetallischer Oberflächen schwierig, wenn nicht sogar unmöglich sein. Des weiteren kann es in einigen Fällen erforderlich sein, zur Entfernung von Korrosionsschutzbeschichtungen ätzende Chemikalien zu verwenden. Infolge von praktischen Schwierigkeiten im Lauf des Aufbringens dieser ätzenden Chemikalien kann es zu einer unerwünschten Änderung von Eigenschaften eines Bauteils der kleinen elektronischen Einrichtung kommen.
Nicht alle Korrosionsschutzbeschichtungen sind unbedingt problematisch für die Haftung von Bondmaterialien oder Einkapselungskunststoffbeschichtungen. Bei diesen Korrosionsschutzbeschichtungen ergibt sich jedoch häufig ein anderes Problem. Insbesondere beim thermischen Bonden von elektronischen Bauteilen im Lauf der Fertigung der kleinen elektronischen Bauteile verursacht die durch das thermische Bonden erzeugte Wärme häufig eine Delaminierung oder Desorption von Korrosionsschutzbeschichtungen von der beschichteten Oberfläche oder sogar chemische Zersetzung. Jegliche delaminierten oder desorbierten Teile oder Reste von zersetzter Korrosionsschutzbeschichtung müssen vor dem Aufbringen der Einkapselungskunststoffbeschichtung gereinigt und erneut mit Korrosionsschutzbeschichtung versehen werden, was wiederum unerwünschterweise zusätzliche Ressourcen erfordert und den Fertigungsprozess verlängert.
Bei einem alternativen Ansatz, der dort versucht worden ist, wo das Vorliegen der Korrosionsschutzbeschichtung hinsichtlich der Haftung der Einkapselungskunststoffbeschichtung problematisch ist, wird über der Korrosionsschutzbeschichtung eine die Haftung verbessernde Schicht aufgebracht. Dieser Ansatz ist ebenfalls generell nicht zufriedenstellend gewesen. Das Aufbringen der die Haftung verbessernden Schicht erfolgt im allgemeinen vor dem Chipbonden des Halbleitermaterials, das zur Bildung eines Mikrochips und leitender Vias geätzt wird. Daher wird eine vollständige Bedeckung von leitenden Bereichen mit die Haftung verbessernder Beschichtung in Verfahrensfenstern in der Regel nicht realisiert. Bei einem anderen Lösungsversuch wird nach dem Einbau des Chips in die kleine elektronische Einrichtung eine die Haftung verbessernde Beschichtung elektrolytisch aufgebracht. Dieser Ansatz ist ebenfalls unzufriedenstellend, da die elektrolytisch aufgebrachte die Haftung fördernde Beschichtung sich nur auf leitenden Oberflächen ausbildet und verschiedene Substratoberflächen (d. h. Keramik, Kunststoff) unbeschichtet lässt.
Die verschiedenen bestehenden Versuche zur Lösung und hinreichenden Behandlung des Problems der Korrosionsverhinderung und der verbesserten Haftung von Bondmaterialien und Einkapselungskunststoffbeschichtungen, wie sie beispielsweise in der US 7,598,622 B2 oder US 7,923,823 B2 beschrieben sind, haben die Wissensbasis für beide Probleme vergrößert. Trotzdem besteht nach wie vor Bedarf an einer Lösung, die sowohl die Korrosion von korrosionsanfälligen Metalloberflächen verhindert als auch die feste Anbindung von Bondmaterialien und Einkapselungs-Kunststoffbeschichtungen unterstützt.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungszusammensetzung anzugeben, mit welcher verbesserte Eigenschaften von elektronischen Einrichtungen oder Halbleiter-Einrichtungen bei deren Kapselung mit der Beschichtungszusammensetzung erreicht werden können.
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer mikroelektronischen Einrichtung mit einer Beschichtungszusammensetzung.
2 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer mikroelektronischen Einrichtung mit einer Beschichtungszusammensetzung.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Beschichtungszusammensetzung und eine Verwendung der Beschichtungszusammensetzung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist, und eine Verwendung der Beschichtungszusammensetzung bei der Fertigung von kleinen elektronischen Einrichtungen und der Kapselung von elektronischen Einrichtungen oder Halbleitereinrichtungen.
In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung können verschiedene Verbindungen, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind, gemäß Anspruch 1 eingesetzt werden. Derartige Verbindungen enthalten eine erste Kombination von Atomen, wobei die erste Kombination von Atomen zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist, und eine molekulare Gruppe oder eine zweite Kombination von Atomen,
wobei die molekulare Gruppe oder die zweite Kombination von Atomen dazu befähigt ist, so mit einer Vorstufe eines Polymers zu wechselwirken, dass die Verbindung und das Polymer chemisch aneinander gebunden werden. Weiterhin kann die Verbindung eine nicht erfindungsgemäße molekulare Gruppe aufweisen, die zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist.
Ein geeignetes Beispiel für die nicht erfindungsgemäße molekulare Gruppe, die zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist, ist eine Silanolgruppe (Si-OH). Ein geeignetes Beispiel für die erfindungsgemäße erste Kombination von Atomen, die zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist, ist eine Verbindung mit einem heterocyclischen organischen Ring, wobei der heterocyclische organische Ring zwei oder mehr Ringstickstoffatome enthält. Es befinden sich mindestens zwei der Ringstickstoffatome in dem heterocyclischen organischen Ring nebeneinander. Es wird angenommen, dass dadurch, dass sich mindestens zwei der Ringstickstoffatome in dem heterocyclischen organischen Ring nebeneinander befinden, in der Regel die Bondstabilität der Verbindung gegenüber dem oxidierbaren Metall oder Metalloxid verbessert wird, da die benachbarten Stickstoffatome sich mehr Elektronen teilen und die Elektronenkonzentration in der Nähe der benachbarten Stickstoffatome erhöht ist.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bedeutet und umfasst der Begriff ”Vorstufe eines Polymers” Monomere, Oligomere, Polymere, Mischungen von Monomeren, Oligomeren und/oder Polymeren und alle reaktiven chemischen Spezies, die zur Polymerisation oder Copolymerisation befähigt sind.
Ein geeignetes Beispiel für die molekulare Gruppe, die dazu befähigt ist, so mit einer Vorstufe eines Polymers zu Wechselwirken, dass die Verbindung und das Polymer chemisch aneinander gebunden werden, ist eine Glycidylgruppe, eine Aminogruppe (-NH₂), eine Hydroxylgruppe (-OH) oder eine Thiolgruppe (-SH). Bei der Glycidylgruppe handelt es sich um eine 2,3-Epoxypropylgruppe, die durch die folgende Formel wiedergegeben werden kann:
Ein geeignetes Beispiel für die zweite Kombination von Atomen, die dazu befähigt ist, so mit einer Vorstufe eines Polymers zu wechselwirken, dass die Verbindung und das Polymer chemisch aneinander gebunden werden, ist ein Paar von Kohlenstoffatomen, die über eine Doppelbindung aneinander gebunden sind (C=C).
Einige nichterschöpfende Beispiele für Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind, die in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung eingesetzt werden können, sind substituierte Benzotriazole, wie die substituierten Benzotriazole der nachstehenden Formel I:
wobei -R für -OH, -NH₂, -SH oder
stehen kann. Der Zahlenwert der Methylengruppen (CH₂-Gruppen) in dem substituierten Benzotriazol der Formel I ist dafür, dass das substituierte Benzotriazol der Formel I so mit einer Vorstufe eines Polymers wechselwirken kann, dass das substituierte Benzotriazol der Formel I und das Polymer chemisch aneinander gebunden werden, nicht wesentlich. Daher kann n in dem substituierten Benzotriazol der Formel I für eine beliebige ganze Zahl stehen, wenngleich n häufig im Bereich von 1 bis 11 liegen wird.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann eine oder mehrere Verbindungen der Formel I enthalten, wobei R und/oder n zwischen verschiedenen Verbindungen variieren kann. Bezüglich der Zahl von verschiedenen Verbindungen der Formel I, die in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden können, gibt es keine Grenze.
Einige weitere nichterschöpfende Beispiele für Verbindungen, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind und die in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung eingesetzt werden können, sind Imidazole, wie die substituierten Imidazole der nachstehenden Formel II:
wobei -R für -OH, -NH₂, -SH oder
stehen kann. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann eine oder mehrere Verbindungen gemäß Formel II enthalten, wobei R zwischen verschiedenen Verbindungen variieren kann. Bezüglich der Zahl von verschiedenen Verbindungen der Formel II, die in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden können, gibt es keine Grenze.
Weitere nichterschöpfende Beispiele für Verbindungen, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind und die nicht erfindungsgemäß in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzt werden können, sind Silanhydroxide. Bei den Silanhydroxiden, die in der Zusammensetzung verwendet werden können, kann es sich um Si(OH)n handeln, wobei n für eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3 stehen kann. Die Beschichtungszusammensetzung kann ein oder mehrere verschiedene Silanhydroxide enthalten. Bezüglich der Zahl von verschiedenen Silanhydroxiden, die in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden können, gibt es keine Grenze.
Die Beschichtungszusammensetzung kann nur eine Verbindung, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist, enthalten. Alternativ dazu kann die Beschichtungszusammensetzung zwei oder mehr verschiedene Verbindungen, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind, enthalten. So kann man beispielsweise in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung eine Kombination einer beliebigen Verbindung der obigen Formel I, einer beliebigen Verbindung der obigen Formel II und/oder eines beliebigen oben beschriebenen Silanhydroxids einarbeiten. Außerdem kann die Beschichtungszusammensetzung bei Einarbeitung von Verbindungen der Formel I und Formel II und eines beliebigen oben beschriebenen Silanhydroxids in die Beschichtungszusammensetzung (1) mehrere verschiedene Verbindungen gemäß Formel I, wobei R und/oder n zwischen verschiedenen Verbindungen gemäß Formel I variieren können, (2) mehrere verschiedene Verbindungen gemäß Formel II, wobei R und/oder n zwischen verschiedenen Verbindungen gemäß Formel II variieren können, und (III) mehrere verschiedene Silanhydroxide, wobei n zwischen verschiedenen Silanhydroxiden variieren kann, enthalten.
Die Beschichtungszusammensetzung kann durch Mischen der Verbindung bzw. Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist bzw. sind, mit einem flüssigen organischen Träger, wie Aceton, einem Keton, Cyclopentanon oder einer Mischung verschiedener flüssiger organischer Träger hergestellt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kommen flüssige organische Träger mit höheren Siedepunkten zum Einsatz, da sich erwiesen hat, dass die Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung nach dem Trocknen bei Verwendung von flüssigen organischen Trägern mit höheren Siedepunkten im allgemeinen homogener ist.
Die Gesamtkonzentration der Verbindung oder der Gesamtheit aller Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist bzw. sind, in der Beschichtungszusammensetzung kann im Allgemeinen bis hinab zu etwa 0,01 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, betragen. Die Gesamtkonzentration der Verbindung oder der Gesamtheit aller Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist bzw. sind, in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung kann im allgemeinen über etwa 0,01 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, liegen, liegt aber in der Regel in einem Bereich von nur bis zu etwa zehn Gewichtsprozent oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, um die Dicke der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung zu minimieren.
Neben der Verbindung bzw. den Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist bzw. sind, und dem flüssigen organischen Träger kann die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung außerdem auch noch verschiedene Additive enthalten. So kann die Beschichtungszusammensetzung beispielsweise sehr kleine Teilchen von elastomeren Polymeren, wie Siliziumpolymeren und Isoprenpolymeren, enthalten, um bei der Erhöhung der Flexibilität und der Verringerung interner Spannungen in der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung nach dem Trocknen zu helfen. Die Gesamtkonzentration aller elastomeren Polymere in der Beschichtungszusammensetzung wird im allgemeinen weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, betragen und typischer etwa gleich groß oder niedriger als die Gesamtkonzentration aller in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeiteten Verbindungen, die zur Bindung sowohl an oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt sind, sein.
Andere geeignete Additive, die in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden können, sind u. a. Antioxidantien und Netzmittel. Die Beschichtungszusammensetzung sollte dazu in der Lage sein, die Oberfläche des oxidierbaren Metalls nach Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche des oxidierbaren Metalls zu benetzen, um bei der Bildung der Beschichtung mit einer einheitlichen Dicke, in der die in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeiteten Verbindungen homogen verteilt sind, zu helfen. Es wird angenommen, dass eine derartige Benetzung im Allgemeinen in Abwesenheit jeglicher Netzmittel in der Beschichtungszusammensetzung auftritt, wenngleich der Zusatz entsprechender Netzmittel zur Beschichtungszusammensetzung je nach Bedarf zulässig ist. Jegliche Additive können im Allgemeinen in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden, solange die gewählten Additive gewünschte applikations- und anwendungstechnische Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung oder der aus der Beschichtungszusammensetzung gebildeten Beschichtung nicht unannehmbar herabsetzen oder behindern.
Die Dicke der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung auf der Oberfläche des oxidierbaren Metalls wird in der Regel minimiert werden, um die Stabilität der Beschichtung zu erhöhen. In der Tat kann die Beschichtungszusammensetzung zur Erzeugung einer Monoschicht der in die Beschichtungszusammensetzung eingearbeiteten Verbindung bzw. Verbindungen auf der Oberfläche des oxidierbaren Metalls aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen wird die Beschichtung nach dem Festwerden der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung nach Trocknen und gegebenenfalls Erhitzen der aufgebrachten Beschichtung eine Dicke von weniger als 1 μm aufweisen und insbesondere eine Dicke aufweisen, die unter 10 nm bleibt.
Die Beschichtungszusammensetzung kann als Beschichtung auf eine beliebige Oberfläche eines oxidierbaren Metalls aufgebracht werden und wird die Oxidation des oxidierbaren Metalls stark minimieren oder sogar eliminieren und somit die Korrosion des oxidierbaren Metalls stark minimieren oder sogar eliminieren. So kann die Beschichtungszusammensetzung beispielsweise auf einen leitenden Trägerrahmen, der in der Mikroelektronikfertigungsindustrie im Allgemeinen als „Systemträger” bekannt ist, aufgebracht werden. Systemträger bestehen häufig aus einem oxidierbaren Metall, wie Kupfer, Aluminium oder einer Eisenlegierung.
Einige Beispiele für oxidierbare Metalle, die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung beschichtet werden können, sind Kupfer, Aluminium, Nickel, Eisenlegierungen, wie Stahl, und Edelmetalle, wie Gold, Silber, Platin, Palladium und Rhodium. Edelmetalle werden zwar häufig als etwas korrosionsbeständig im Vergleich zu anderen Metallen, wie Kupfer, Aluminium und Nickel, erachtet, aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Edelmetalle und andere korrosionsbeständige Metalle, die zumindest bis zu einem bestimmten Grad Oxidation unterliegen, immer noch als oxidierbar erachtet.
Die Beschichtungszusammensetzung kann mit Hilfe von beliebigen herkömmlichen Techniken zum Aufbringen von flüssigen Beschichtungen auf die Oberfläche des oxidierbaren Metalls, wie das oxidierbare Metall eines Systemträgers, aufgebracht werden. So kann man beispielsweise die Oberfläche des oxidierbaren Metalls in die Beschichtungszusammensetzung eintauchen. Als weitere nichterschöpfende Beispiele kann die Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche des oxidierbaren Metalls aufgesprüht, aufgetropft oder mittels Siebdruck aufgedruckt werden.
Vor dem Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche des oxidierbaren Metalls ist es im Allgemeinen zu empfehlen, die Oberfläche des oxidierbaren Metalls zu reinigen. Die Oberfläche des oxidierbaren Metalls kann zunächst mit einem organischen Lösungsmittel wie Aceton, Isopropanol oder Ethanol gereinigt werden. Dann kann man eine Lösung bzw. Lösungen einer geeigneten organischen Säure, anorganischen Säure, organischen Base und/oder anorganischen Base zur Stabilisierung jeglicher bereits vor dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf der Oberfläche des oxidierbaren Metalls vorliegenden Oxide aufbringen. Es hat sich herausgestellt, dass eine wässrige Lösung mit etwa zwei Gewichtsprozent Natriumhydroxid oder zwei Gewichtsprozent Phosphorsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Lösung, jegliche bereits auf der Oberfläche des oxidierbaren Metalls vorliegenden Oxide zufriedenstellend stabilisiert.
Nach dem Aufbringen wird die Beschichtungszusammensetzung bei einer Temperatur zwischen etwa 100°C und etwa 150°C getrocknet, um den flüssigen organischen Träger zu entfernen und die Beschichtungszusammensetzung zu der Beschichtung auf der Oberfläche des oxidierbaren Metalls zu verfestigen. Die für die Trocknung der Beschichtungszusammensetzung gewählte Temperatur hängt vom Dampfdruck bzw. den Dampfdrücken des in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzten flüssigen organischen Trägers bzw. der in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzten flüssigen organischen Träger ab und sollte daher etwas höher sein als der höchste Siedepunkt eines in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzten flüssigen organischen Trägers. Die trockene Beschichtung haftet fest auf der darunter liegenden Oberfläche des oxidierbaren Metalls. Diese starke Bindung nimmt im Lauf der Zeit nicht wesentlich ab.
Neben der Inhibierung oder sogar Verhinderung der Korrosion von darunter liegenden oxidierbaren Oberflächen fungieren aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellte Beschichtungen auch als Haftvermittler für auf die Beschichtungen aus der Beschichtungszusammensetzung aufgebrachte Kunststoffschichten (polymere Beschichtungen, wie Vergussmassen und Klebstoffe). Es wird angenommen, dass dies insbesondere für Kunststoffschichten auf Basis von Epoxidkomponenten gilt, die nach dem Aufbringen auf Beschichtungen aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung gehärtet werden. Ohne Festlegung auf irgendeine Theorie wird angenommen, dass eine Kondensationsreaktion zwischen seitenständigen Hydroxylgruppen (-OH-Gruppen), die bei der Härtung der Epoxidbeschichtung entstehen, und dem sowohl in Verbindungen der Formel I als auch in Verbindungen der Formel II vorliegenden Substituenten -R abläuft. Es wird angenommen, dass diese Kondensationsreaktion es ermöglicht, die darüber liegende Epoxidbeschichtung chemisch an die Beschichtung aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung zu binden.
Neben Kunststoffschichten auf Basis von Epoxidkomponenten können aus der Beschichtungszusammensetzung hergestellte Beschichtungen auch als Haftvermittler für Kunststoffschichten (polymere Beschichtungen, wie Vergussmassen und Klebstoffe) auf Basis von Siliciumpolymeren und Acrylpolymeren, die auf die Beschichtungen aus der Beschichtungszusammensetzung aufgebracht werden, fungieren. Beim Aufbringen von Kunststoffschichten auf Basis von Acrylpolymeren auf die Beschichtungen aus der Beschichtungszusammensetzung sollte die Verbindung bzw. sollten die Verbindungen, die zur Bindung an sowohl oxidierbares Metall als auch eine polymere Beschichtung befähigt ist bzw. sind, im Allgemeinen ein Paar von Kohlenstoffatomen, die über eine Doppelbindung aneinander gebunden sind (C=C), enthalten, um die stabile chemische Bindung zwischen der Verbindung bzw. den Verbindungen und der Kunststoffschicht bzw. den Kunststoffschichten (polymere Beschichtung, wie Vergussmassen und Klebstoffe) zu unterstützen.
Nach der Herstellung eines Systemträgers, der als Basis einer mikroelektronischen Einrichtung (z. B. einer Halbleiter-Einrichtung) dient, werden im Lauf des Aufbaus einer mikroelektronischen Einrichtung in der Regel andere Bauteile auf den Systemträger montiert. So kann beispielsweise ein Mikrochip aus Halbleitermaterial auf dem Systemträger montiert werden. Verschiedene mikroelektronische Einrichtungen können durch Zusammenbringen von verschiedenen Systemträgern (mit aufmontierten Mikrochips) auf vorbestimmte Art und Weise zur Bildung von mikroelektronischen Artikeln miteinander verbunden werden. So können beispielsweise verschiedene Systemträger (mit aufmontierten Mikrochips) durch Montieren der verschiedenen Systemträger über einen leitfähigen Klebstoff auf eine Leiterplatte, durch Löten der Systemträger auf Leiterbahnen auf einer Leiterplatte oder durch anderweitige Verbindung verschiedener Systemträger über Leitungen miteinander verbunden werden.
1 illustriert eine Ausführungsform einer elektronischen Einrichtung allgemein bei 10. Im Lauf des Aufbaus einer mikroelektronischen Einrichtung 10 kann eine Beschichtung 12 aus der Beschichtungszusammensetzung auf einem Systemträger 14 aus oxidierbarem Metall zur Inhibierung oder Eliminierung der Korrosion des darunter liegenden oxidierbaren Metalls aufgebracht werden. Dann kann ein mikroelektronisches Bauteil 16, wie beispielsweise ein Mikrochip aus Halbleitermaterial, durch einen polymeren Klebstoff 18, der mit der Beschichtung 12 aus der Beschichtungszusammensetzung bondet, auf den Systemträger 14 montiert werden. Es wird angenommen, dass typische polymere Klebstoffe wie polymere Klebstoffe auf Basis von Epoxid-, Silicium- und Acrylpolymeren fest und stabil mit der aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung gebildeten Beschichtung bonden werden.
In dieser Anordnung schützt die Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung das oxidierbare Metall des Systemträgers vor Korrosion und unterstützt auch die Haftung des aufgeklebten Halbleitermaterials (Mikrochip) auf der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung und somit die Montage des Halbleitermaterials (Mikrochip) auf dem Systemträger. Somit bleiben selbst nach der Montage des Halbleitermaterials (Mikrochip) auf dem Systemträger die Korrosionsverhinderungsattribute der Beschichtung aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung immer noch bestehen. Des weiteren weist die Beschichtung aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung eine hohe thermische Stabilität auf, die der Beschichtung dabei hilft, eine Abtrennung oder Zersetzung bei Verfahren zum Aufbau von mikroelektronischen Einrichtungen oder Aufbringungsverfahren mit Einwirkung von Wärme auf die mikroelektronische Einrichtung, wie Löten, zu vermeiden.
2 illustriert eine andere Ausführungsform einer elektronischen Einrichtung allgemein bei 20. Beim Aufbau einer mikroelektronischen Einrichtung 20 kann die Beschichtung 12 aus der Beschichtungszusammensetzung auf dem Systemträger 14 aus oxidierbarem Metall zur Inhibierung oder Eliminierung von Korrosion des darunter liegenden oxidierbaren Metalls und zur Unterstützung der Haftung von Kunststoffeinkapselungsmaterial 22 im Lauf der Kapselung der mikroelektronischen Einrichtung ausgebildet werden. Die Kunststoffeinkapselung hilft bei der Stabilisierung und Sicherung des mikroelektronischen Bauteils bzw. der mikroelektronischen Bauteile 24, das bzw. die auf dem Systemträger 14 montiert sind. Es wird angenommen, dass typische Kunststoffeinkapselungsmaterialen, wie Kunststoffeinkapselungsmaterialien auf Basis von Epoxid-, Silicium- oder Acrylpolymeren, fest und stabil mit der aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung gebildeten Beschichtung bonden werden.
In dieser Anordnung schützt die Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung das oxidierbare Metall des Systemträgers vor Korrosion und unterstützt auch die Haftung des Kunststoffeinkapselungsmaterials auf der Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung. Somit bleiben selbst nach der Montage von mikroelektronischen Bauteilen auf dem Systemträger und nachfolgendem Aufbringen von Kunststoffeinkapselungsmaterial auf die mikroelektronische Einrichtung die Korrosionsverhinderungsattribute der Beschichtung aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung immer noch bestehen. Des weiteren unterstützt die Beschichtung aus der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung die Haftung des Kunststoffeinkapselungsmaterials auf der mikroelektronischen Einrichtung.
Wenngleich hierin verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sind, versteht es sich für den Durchschnittsfachmann, dass die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch verschiedene alternative und/oder äquivalente Implementierungen ersetzt werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass es viele alternative Wege zur Implementierung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verwendungen dieser Zusammensetzungen gibt. Die vorliegende Anmeldung soll alle Anpassungen, Alternativen oder Variationen der hierin beschriebenen Ausführungsformen abdecken. Daher sind die nachfolgenden beigefügten Ansprüche so zu interpretieren, dass sie alle derartigen Abwandlungen, Permutationen und Äquivalente einschließen, die in den wahren Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Beschichtungszusammensetzung, umfassend eine Verbindung mit: einer ersten Kombination von Atomen, wobei die erste Kombination von Atomen zur Bindung an ein oxidierbares Metall oder ein Metalloxid befähigt ist; und einer molekularen Gruppe oder einer zweiten Kombination von Atomen, wobei die molekulare Gruppe oder die zweite Kombination von Atomen dazu befähigt ist, so mit einer Vorstufe eines Polymers zu Wechselwirken, dass die Verbindung und das Polymer aneinander gebunden werden, wobei die erste Kombination von Atomen einen heterocyclischen organischen Ring mit zwei oder mehr Ringstickstoffatomen umfasst, wobei sich mindestens zwei der Ringstickstoffatome in dem heterocyclischen organischen Ring nebeneinander befinden, und wobei es sich bei der molekularen Gruppe um eine Glycidylgruppe, eine Aminogruppe, eine Hydroxylgruppe oder eine Thiolgruppe handelt, und es sich bei der zweiten Kombination von Atomen um ein Paar von Kohlenstoffatomen, die über eine Doppelbindung aneinander gebunden sind, handelt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der es sich bei der Verbindung um eine erste Verbindung der folgenden Formel (I):
eine zweite Verbindung der folgenden Formel (II):
worin: -R für -OH, -NH₂, -SH oder
stehen kann und n für eine ganze Zahl von 1 bis 12 stehen kann, handelt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei der das oxidierbare Metall Kupfer, Aluminium, Nickel, eine Eisenlegierung oder ein Edelmetall umfasst.
Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei der es sich bei dem Polymer um ein Epoxidpolymer, ein Silanpolymer oder ein Acrylpolymer handelt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei der die Konzentration der Verbindung in der Beschichtungszusammensetzung im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung, betragen kann.
Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, die ferner einen organischen Träger umfasst.
Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche für einen Gegenstand, der ein oxidierbares Metall umfasst, wobei das oxidierbare Metall eine Beschichtung aus der Beschichtungszusammensetzung trägt, die chemisch an das oxidierbare Metall gebunden ist.
Verwendung nach Anspruch 7, bei der der Gegenstand ferner einen Klebstoff oder eine Vergussmasse, der bzw. die chemisch an die Beschichtung gebunden ist, umfasst.
Verwendung nach Anspruch 8, bei der der Klebstoff bzw. die Vergussmasse ein chemisch an die Beschichtung gebundenes Epoxidpolymer, ein chemisch an die Beschichtung gebundenes Silanpolymer oder ein chemisch an die Beschichtung gebundenes Acrylpolymer umfasst.
Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 für eine Halbleiter-Einrichtung, welche einen Systemträger aufweist, und bei welcher die Beschichtungszusammensetzung auf dem Systemträger aufgebracht ist.