JPH03167869A - 製品および電子デバイスの製造方法 - Google Patents
製品および電子デバイスの製造方法Info
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- JPH03167869A JPH03167869A JP2275493A JP27549390A JPH03167869A JP H03167869 A JPH03167869 A JP H03167869A JP 2275493 A JP2275493 A JP 2275493A JP 27549390 A JP27549390 A JP 27549390A JP H03167869 A JPH03167869 A JP H03167869A
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- silane coupling
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- dielectric
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業−ヒの利用分野コ
本発明は電子デバイスと共に使用される誘電体に関する
。更に詳細には、本発明はシリコンーポリイミド絶縁層
に関する。
。更に詳細には、本発明はシリコンーポリイミド絶縁層
に関する。
［従来の技術］
例えば、米国、フロリダ州のポカレイトン（ＢｏＣａ
Ｒａｔｏｎ）にあるＣＲＣ出版から１９８９年に発行さ
れたジェー●エッチ●ライ（Ｊ．Ｂ．Ｌａ１）編著の“
電子用途のためのポリマー”の６３〜９２頁までに収載
されている、シー●ピー●ワング（Ｃ．Ｐ．Ｗｏｎｇ）
の「集積回路デバイスの封屯剤」に開示されているよう
に、シリコンおよびポリイミドのような有機材料は電子
部品のパッケージング、封よおよび接続などの用途に広
く使用されるようになってきた。これらの材料の多くは
、絶縁層または封止剤として使用するのに必要な、適当
な熱安定性、誘電特性、化学安定性および耐大気劣化性
を有する。このような材料は、ハイブリッド集積回路（
ＨＩＣ）用の絶縁層および封止剤として特に有用である
。このハイブリッド集積回路では、一方の表面上に金属
導体パターンを有するセラミ−／ク基板にシリコンチッ
プが実装されている。
Ｒａｔｏｎ）にあるＣＲＣ出版から１９８９年に発行さ
れたジェー●エッチ●ライ（Ｊ．Ｂ．Ｌａ１）編著の“
電子用途のためのポリマー”の６３〜９２頁までに収載
されている、シー●ピー●ワング（Ｃ．Ｐ．Ｗｏｎｇ）
の「集積回路デバイスの封屯剤」に開示されているよう
に、シリコンおよびポリイミドのような有機材料は電子
部品のパッケージング、封よおよび接続などの用途に広
く使用されるようになってきた。これらの材料の多くは
、絶縁層または封止剤として使用するのに必要な、適当
な熱安定性、誘電特性、化学安定性および耐大気劣化性
を有する。このような材料は、ハイブリッド集積回路（
ＨＩＣ）用の絶縁層および封止剤として特に有用である
。このハイブリッド集積回路では、一方の表面上に金属
導体パターンを有するセラミ−／ク基板にシリコンチッ
プが実装されている。
［発明が解決しようとする課題］
高電圧ＨＩＣで使用するのに特に優れた絶縁層はド記に
おいて詐細に説明するシリコン−ポリイミドコポリマー
である。この材料は破壊することなく印加された高電圧
に耐える。従って、金属導体が画成されているセラミッ
ク基板と高電圧シリコンチップとの間の絶縁層として有
用である。しかし、運悪く、この材料は層剥離を起こし
易いという欠点を有する。特に、長期間使用すると、セ
ラミック基板表面Ｌの全導体から層剥離を起こし易い。
おいて詐細に説明するシリコン−ポリイミドコポリマー
である。この材料は破壊することなく印加された高電圧
に耐える。従って、金属導体が画成されているセラミッ
ク基板と高電圧シリコンチップとの間の絶縁層として有
用である。しかし、運悪く、この材料は層剥離を起こし
易いという欠点を有する。特に、長期間使用すると、セ
ラミック基板表面Ｌの全導体から層剥離を起こし易い。
［課題を解決するための手段］
電子デバイスで使用するのに適した本発明の絶縁層は、
Ｎ− （２−アミノエチル−３−アミノプロピル）トリ
メトキシシランおよび３−メルカプトプ口ピルトリメト
キシシランからなる群から選択されるシランカップリン
グ剤を硬化前に混合したシリコンーポリイミドコボリマ
ーからなる。
Ｎ− （２−アミノエチル−３−アミノプロピル）トリ
メトキシシランおよび３−メルカプトプ口ピルトリメト
キシシランからなる群から選択されるシランカップリン
グ剤を硬化前に混合したシリコンーポリイミドコボリマ
ーからなる。
［作用コ
シリコンーポリイミドコボリマー自体は、６００ボルト
程度のような高電圧にも耐えることができ、誘電体とし
て特に優れていることが知られている。シランカップリ
ング剤と共に使用すると、このコボリマーはシリコン、
セラミックおよび金導体に対して強く接着する。その結
果、高電圧シリコンチップをセラミック基板の金属導体
から分離するためにハイブリッド集積回路で使用する場
合、絶縁層として極めて長い寿命を有するものと期待で
きる。下記に詳細に説明するように、このような装置に
ついては厳しいテストを行った。本発．明のシランカッ
プリング剤を使用しない場合、シリコン−ポリイミドコ
ポリマーの層剥離を必ず起こす。これに対して、本発明
のシランカップリング剤を使用した場合、前記テストで
は、このようなコポリマーの信頼しうる接着性が確認さ
れる。
程度のような高電圧にも耐えることができ、誘電体とし
て特に優れていることが知られている。シランカップリ
ング剤と共に使用すると、このコボリマーはシリコン、
セラミックおよび金導体に対して強く接着する。その結
果、高電圧シリコンチップをセラミック基板の金属導体
から分離するためにハイブリッド集積回路で使用する場
合、絶縁層として極めて長い寿命を有するものと期待で
きる。下記に詳細に説明するように、このような装置に
ついては厳しいテストを行った。本発．明のシランカッ
プリング剤を使用しない場合、シリコン−ポリイミドコ
ポリマーの層剥離を必ず起こす。これに対して、本発明
のシランカップリング剤を使用した場合、前記テストで
は、このようなコポリマーの信頼しうる接着性が確認さ
れる。
以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
。
。
第１図を参照する。第１図はシリコンチップｌ２が実装
されているハイブリッド集積回路１０の模式図である。
されているハイブリッド集積回路１０の模式図である。
言うまでもなく、この図は正確な縮尺に従うて作図され
たものではなく、実際には、関連部品の構造および機能
を説明するために、正確な寸法に対して著しく変形され
ている。シリコンチップ１２の内部には多数の高電圧電
子デバイスが画成されている。このような高電圧電子デ
バイスは例えば、当業者に公知のゲーテッドダイオード
クロスポイントスイッチ（ Ｇ Ｄ Ｓ ）などである
。このＧＤＳは一般的に、６００ボルト以上の電圧を発
生する。このシリコンチップは半田部材１４によりセラ
ミック基板に実装される。この半田部材には鉛および／
または当業者に“ソルダバンプス”と呼ばれる元素類か
らなる半田を使用することができる。複数本の金属導体
１５により電子回路がセラミック基板の上面に画成され
ている。
たものではなく、実際には、関連部品の構造および機能
を説明するために、正確な寸法に対して著しく変形され
ている。シリコンチップ１２の内部には多数の高電圧電
子デバイスが画成されている。このような高電圧電子デ
バイスは例えば、当業者に公知のゲーテッドダイオード
クロスポイントスイッチ（ Ｇ Ｄ Ｓ ）などである
。このＧＤＳは一般的に、６００ボルト以上の電圧を発
生する。このシリコンチップは半田部材１４によりセラ
ミック基板に実装される。この半田部材には鉛および／
または当業者に“ソルダバンプス”と呼ばれる元素類か
らなる半田を使用することができる。複数本の金属導体
１５により電子回路がセラミック基板の上面に画成され
ている。
この金属導体は一般的には金であるが、金の外部メッキ
を有するものであってもよい。導体ｌ５はシリコン−ポ
リイミドコポリマーの絶縁層１７によりシリコンチフプ
ｌ２から絶縁されていることは当業者に公知である。第
２図を参照する。従来のシリコンーポリイミドコボリマ
ーは矢線１８の下に示された化学式を何する。
を有するものであってもよい。導体ｌ５はシリコン−ポ
リイミドコポリマーの絶縁層１７によりシリコンチフプ
ｌ２から絶縁されていることは当業者に公知である。第
２図を参照する。従来のシリコンーポリイミドコボリマ
ーは矢線１８の下に示された化学式を何する。
絶縁層１７は一般的に、シリコンチップ１２をソルダパ
ンプス１４に接合する前にスクリーン印刷することによ
り、セラミック基板１１の表面−Ｌに被着される。絶縁
層はチップ１２のド而に接触するのに十分な厚さのもの
であるか、または、図示されているように僅かな隙間を
残すために若干薄いものであることもできる。本発明に
よれば、シリコン−ポリイミドコポリマーは、被着前に
、Ｎ− （２−アミノエチル−３−アミノプロピル）ト
リメトキシシランおよび３−メルカプトプロビルトリメ
トキシシランからなる群から選択されるシランカップリ
ング剤と混合される。シランカップリング剤は得られた
混合物の重母を基準にして、０．２〜１．６％を構成す
る。特に、シランカップリング剤を０．２、０．４、０
．８および１．６ｗｔ％、それぞれ含有する４種類の好
結果をもたらす混合物を作製した。これら４種類の混合
物の各々について、フレオンＴＭＣ （フレオンＴＦの
登録商標で知られているクロロフルオ口カーボンと塩化
メチレン溶剤との混合物）中で１時間煮沸することによ
り、金導体を有するセラミック基板に対する接着性をテ
ストした。フレオンＴＭＣは米国、デラウエア州のウイ
ルミントンに所在のデュポン社から市販されている。こ
れらサンプルの全てについて層剥離は全く認められなか
ったか、または、シランカップリング剤を含有しないシ
リコン−ポリイミドコポリマーの比較サンプルよりも層
剥離が著しく少なかった。シランカップリング剤を０．
８および１．８ｗｔ％含有するサンプルは０．２および
０．４ｗｔ％含有するサンプルよりも僅かに優れていた
。所望ならば、多量のシランカップリング剤を使用する
こともできるが、１．６ｗｔ％よりも多く使用しても何
の利益もないものと思われる。また、シランカップリン
グ剤はシリコン−ポリイミドコポリマーよりも遥かに高
価なので、誰もシランカップリング剤を１．６ｗｔ％よ
りも多く使用するようなことはしないであろう。
ンプス１４に接合する前にスクリーン印刷することによ
り、セラミック基板１１の表面−Ｌに被着される。絶縁
層はチップ１２のド而に接触するのに十分な厚さのもの
であるか、または、図示されているように僅かな隙間を
残すために若干薄いものであることもできる。本発明に
よれば、シリコン−ポリイミドコポリマーは、被着前に
、Ｎ− （２−アミノエチル−３−アミノプロピル）ト
リメトキシシランおよび３−メルカプトプロビルトリメ
トキシシランからなる群から選択されるシランカップリ
ング剤と混合される。シランカップリング剤は得られた
混合物の重母を基準にして、０．２〜１．６％を構成す
る。特に、シランカップリング剤を０．２、０．４、０
．８および１．６ｗｔ％、それぞれ含有する４種類の好
結果をもたらす混合物を作製した。これら４種類の混合
物の各々について、フレオンＴＭＣ （フレオンＴＦの
登録商標で知られているクロロフルオ口カーボンと塩化
メチレン溶剤との混合物）中で１時間煮沸することによ
り、金導体を有するセラミック基板に対する接着性をテ
ストした。フレオンＴＭＣは米国、デラウエア州のウイ
ルミントンに所在のデュポン社から市販されている。こ
れらサンプルの全てについて層剥離は全く認められなか
ったか、または、シランカップリング剤を含有しないシ
リコン−ポリイミドコポリマーの比較サンプルよりも層
剥離が著しく少なかった。シランカップリング剤を０．
８および１．８ｗｔ％含有するサンプルは０．２および
０．４ｗｔ％含有するサンプルよりも僅かに優れていた
。所望ならば、多量のシランカップリング剤を使用する
こともできるが、１．６ｗｔ％よりも多く使用しても何
の利益もないものと思われる。また、シランカップリン
グ剤はシリコン−ポリイミドコポリマーよりも遥かに高
価なので、誰もシランカップリング剤を１．６ｗｔ％よ
りも多く使用するようなことはしないであろう。
四に、過剰量のシランカップリング剤はコポリマーの絶
縁信頼性を低ドさせることがある。従って、原則的に、
著しく優れた結果を得るには少なくとも０．２ｗｔ％以
上のシランカップリング剤を使用すべきであり、最大の
改善効果を得るには０． ８ｗｔ％以上のシランカップ
リング剤を使用しなければならない。良好な実用的改善
を得るにはシランカップリング剤を０．２〜１．６ｗｔ
％の範囲内で使用しなければならない。
縁信頼性を低ドさせることがある。従って、原則的に、
著しく優れた結果を得るには少なくとも０．２ｗｔ％以
上のシランカップリング剤を使用すべきであり、最大の
改善効果を得るには０． ８ｗｔ％以上のシランカップ
リング剤を使用しなければならない。良好な実用的改善
を得るにはシランカップリング剤を０．２〜１．６ｗｔ
％の範囲内で使用しなければならない。
試用されたシランカップリング剤は両方とも、シリコン
−ポリイミドコポリマーのシロキサン部分と反応すると
思われるメトキシ官能基を有する。
−ポリイミドコポリマーのシロキサン部分と反応すると
思われるメトキシ官能基を有する。
試用されたシランカップリング剤の一方はアミノ′Ｉ）
゛能）Ｌを自゛シ、他方はメルカプト官能基を打する。
゛能）Ｌを自゛シ、他方はメルカプト官能基を打する。
これら官能基は何れも金メッキ基板と接合を起こすもの
と思われる。従って、本発明によれば、コボリマーと金
メッキ基板との間に緊密で連続的な接合を得ることがで
きる。
と思われる。従って、本発明によれば、コボリマーと金
メッキ基板との間に緊密で連続的な接合を得ることがで
きる。
１７ｆ記の全てのテストで使用されたシリコンーポリイ
ミドコボリマーは米国、ニュージャージー州のラーウエ
イに所在するＭ＆Ｔ社から市販されている“Ｍ＆Ｔリラ
イーイミド６００”と呼ばれるものである。第２図はシ
リコン−ポリイミドコポリマーを製造するのに使用され
る反応の代表例である。第２図の上の反応式を参照する
。出発物質は３．３’ ．４．４’−ビフェニルテトラ
ヵルボン酸●二無水物またはペンゾフェノン●二無水物
（＋記号の左側の式であり、ＢＰＤＡで示されている）
およびメチレンジアニリン（＋記号の右側の式であり、
ＭＤＡで示されている）である。これら出発物質のうち
の７０％を、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰで示され
ている）溶剤に混合された３０％のビスーガンマーアミ
ノプロピノレテトラメチルジシロキサン（Ｇ′ＡＰＤで
示されている）と混合する。矢線１９はＡ−Ｂ−Ａタイ
プ（酸アミド）の生成反応を示す。これを１００゜Ｃで
１時間、その後２００℃で２時間硬化させる。この反応
は失線１８で示される。この反応により矢線ｌ８の下部
に示されるシリコンポリマーのコポリマーがｌＬ成する
。砂化時間は硬化温度に逆比例して変化する。例えば、
最終の硬化は２００℃で２〜３時間か、または、１５０
℃で約４時間にわたって行われる。最初の硬化は１００
゜Ｃで行うことが推奨されるが、必須要件ではない。
ミドコボリマーは米国、ニュージャージー州のラーウエ
イに所在するＭ＆Ｔ社から市販されている“Ｍ＆Ｔリラ
イーイミド６００”と呼ばれるものである。第２図はシ
リコン−ポリイミドコポリマーを製造するのに使用され
る反応の代表例である。第２図の上の反応式を参照する
。出発物質は３．３’ ．４．４’−ビフェニルテトラ
ヵルボン酸●二無水物またはペンゾフェノン●二無水物
（＋記号の左側の式であり、ＢＰＤＡで示されている）
およびメチレンジアニリン（＋記号の右側の式であり、
ＭＤＡで示されている）である。これら出発物質のうち
の７０％を、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰで示され
ている）溶剤に混合された３０％のビスーガンマーアミ
ノプロピノレテトラメチルジシロキサン（Ｇ′ＡＰＤで
示されている）と混合する。矢線１９はＡ−Ｂ−Ａタイ
プ（酸アミド）の生成反応を示す。これを１００゜Ｃで
１時間、その後２００℃で２時間硬化させる。この反応
は失線１８で示される。この反応により矢線ｌ８の下部
に示されるシリコンポリマーのコポリマーがｌＬ成する
。砂化時間は硬化温度に逆比例して変化する。例えば、
最終の硬化は２００℃で２〜３時間か、または、１５０
℃で約４時間にわたって行われる。最初の硬化は１００
゜Ｃで行うことが推奨されるが、必須要件ではない。
言うまでもなく、本発明によれば、シランカップリング
剤は硬化前にＡ−Ｂ−Ａタイプの先駆体と混合される。
剤は硬化前にＡ−Ｂ−Ａタイプの先駆体と混合される。
所期の効果を得るのに必要なシランカップリング剤の割
合は粘度、なかんずく硬化前のスクリーン印刷適性に悪
影響を及ぼさないばかりか、硬化後に機械特性および接
着性以外のその他の特性に悪影響を及ぼさないような十
分に低い値である。
合は粘度、なかんずく硬化前のスクリーン印刷適性に悪
影響を及ぼさないばかりか、硬化後に機械特性および接
着性以外のその他の特性に悪影響を及ぼさないような十
分に低い値である。
本発明の特定の絶縁層の実施例は、当業者に明らかなよ
うに、中に本発明を例証するためのものであり、本明細
書に開示された材料の優れた接着ｐｈと優れた誘電特性
は、この材料を電子デバイスの封ＩＬ剤として使用する
のに特に適している。本発明にもとることなく様々な実
施例および変更を為し得ることは当業者に自明である。
うに、中に本発明を例証するためのものであり、本明細
書に開示された材料の優れた接着ｐｈと優れた誘電特性
は、この材料を電子デバイスの封ＩＬ剤として使用する
のに特に適している。本発明にもとることなく様々な実
施例および変更を為し得ることは当業者に自明である。
［発明の効果コ
以Ｌ説明したように、従来から誘電体として使用されて
きたシリコン−ポリイミドコポリマーに特定のシランカ
ップリング剤を混合することにより、このコポリマーは
シリコン、セラミックおよび金導体に対して強く接着す
る。その結果、高電圧シリコンチップをセラミック基板
の金属導体から分離するためにハイブリッド集積回路で
使用する場合、絶縁層として極めて長い寿命を有する。
きたシリコン−ポリイミドコポリマーに特定のシランカ
ップリング剤を混合することにより、このコポリマーは
シリコン、セラミックおよび金導体に対して強く接着す
る。その結果、高電圧シリコンチップをセラミック基板
の金属導体から分離するためにハイブリッド集積回路で
使用する場合、絶縁層として極めて長い寿命を有する。
第１図は本発明の例証的実施例により作製された絶縁層
で使用するハイブリッド集積四路の一部の模式的断面図
である。 第２図は本発明で使用できるシリコンーボリイドコボリ
マーを生成するのに使用される化学反応式である。
で使用するハイブリッド集積四路の一部の模式的断面図
である。 第２図は本発明で使用できるシリコンーボリイドコボリ
マーを生成するのに使用される化学反応式である。
Claims (11)
- （１）電子デバイスと、該電子デバイスに接触する誘電
体とからなり、該誘電体はシリコン−ポリイミドコポリ
マーである製品において、 前記誘電体はＮ−（２−アミノエチル−３−アミノプロ
ピル）トリメトキシシランおよび３−メルカプトプロピ
ルトリメトキシシランからなる群から選択されるシラン
カップリング剤を０．２〜１．６ｗｔ％含有することを
特徴とする製品。 - （２）誘電体は電子デバイスをセラミック基板から分離
するための絶縁層を構成し、また、セラミック基板はそ
の一方の表面上に導体を有することを更に特徴とする請
求項１の製品。 - （３）電子デバイスは半導体チップであり、誘電体はセ
ラミック表面およびセラミック基板の導体の両方に接着
することを更に特徴とする請求項２の製品。 - （４）シリコン−ポリイミドコポリマーは硬化後に下記
の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるタイプのものであることを更に特徴とする請
求項３の製品。 - （５）基板表面に導体を形成し；シリコン−ポリイミド
コポリマー先駆体を生成し；導体上に先駆体を被着し；
そして加熱することにより先駆体を硬化してシリコン−
ポリイミドコポリマーを生成する工程からなる電子デバ
イスの製造方法において、被着工程の前に、Ｎ−（２−
アミノエチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラ
ンおよび３−メルカプトプロピルトリメトキシシランか
らなる群から選択されるシランカップリング剤を先駆体
と混合し、該混合により先駆体がシランカップリング剤
を０．２〜１．６ｗｔ％含有することを特徴とする電子
デバイスの製造方法。 - （６）硬化工程は、先駆体を１００℃で約１時間加熱し
、その後、約２００℃で約２時間加熱する工程からなる
ことを更に特徴とする請求項５の製造方法。 - （７）被着工程は先駆体をスクリーン印刷することから
なることを更に特徴とする請求項５の製造方法。 - （８）スクリーン印刷後、シリコンチップを前記表面に
接合することを更に特徴とする請求項７の製造方法。 - （９）シランカップリング剤と混合する前の先駆体は下
記の式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されることを更に特徴とする請求項５の製造方法。 - （１０）硬化工程は、先駆体を１００℃〜２００℃の温
度で２時間〜５時間加熱する工程からなることを更に特
徴とする請求項９の製造方法。 - （１１）先駆体はシランカップリング剤を少なくとも０
．８ｗｔ％含有することを更に特徴とする請求項１０の
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US44083789A | 1989-11-20 | 1989-11-20 | |
| US440837 | 1989-11-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03167869A true JPH03167869A (ja) | 1991-07-19 |
Family
ID=23750379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2275493A Pending JPH03167869A (ja) | 1989-11-20 | 1990-10-16 | 製品および電子デバイスの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0430476A1 (ja) |
| JP (1) | JPH03167869A (ja) |
| KR (1) | KR910009835A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6121159A (en) * | 1997-06-19 | 2000-09-19 | Lsi Logic Corporation | Polymeric dielectric layers having low dielectric constants and improved adhesion to metal lines |
| US6793759B2 (en) | 2001-10-09 | 2004-09-21 | Dow Corning Corporation | Method for creating adhesion during fabrication of electronic devices |
| GB0708347D0 (en) | 2007-05-01 | 2007-06-06 | Dow Corning | Polymer compositions |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58148441A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-03 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US4758476A (en) * | 1984-12-12 | 1988-07-19 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polyimide precursor resin composition and semiconductor device using the same |
| US4897153A (en) * | 1989-04-24 | 1990-01-30 | General Electric Company | Method of processing siloxane-polyimides for electronic packaging applications |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP2275493A patent/JPH03167869A/ja active Pending
- 1990-11-09 EP EP90312277A patent/EP0430476A1/en not_active Withdrawn
- 1990-11-14 KR KR1019900018400A patent/KR910009835A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0430476A1 (en) | 1991-06-05 |
| KR910009835A (ko) | 1991-06-28 |
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