TW201401390A - 製造經封裝半導體裝置的方法及經封裝的半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上以提供該封裝半導體裝置，該硬化矽酮體包括一硬化矽酮黏著劑組成物；其中該硬化矽酮黏著劑組成物於25℃.下的儲存模數為0.1 GPa至10 GPa，且其具有一玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。

Description

製造經封裝半導體裝置的方法及經封裝的半導體裝置
本發明係關於一種製造一封裝半導體裝置之方法以及由該方法製造的封裝半導體裝置。
模製方法像是壓縮、射出及轉移模製目前於電子產業中用以封裝電子裝置。舉例而言，半導體裝置之密封(即封裝)係使用一模具及液體密封樹脂(即封裝膠)透過模製製程而完成。隨著電子裝置變的越來越小及越來越薄，使用此等方法的技術挑戰越來越大。
近來對於半導體裝置微小化的趨勢要求電子裝置尺寸小、厚度薄，並可達成薄封裝體(厚度到達500微米(μm)或更薄)的樹脂密封。若利用模製製程來藉由液體密封樹脂進行薄封裝體之樹脂密封，則可精確控制密封樹脂之厚度。然而，會產生半導體裝置垂直位移或翹曲之模製卻存在問題。這些問題可能起因於樹脂及裝置材料具有不同熱膨脹係數(CTE)，導致冷卻過程中發生不同收縮，因而造成機械應力直到半導體裝置發生破裂。轉移模製製程也會破壞導線及/或不理想地迫使導線彼此接觸，因為在液體密封樹脂流由轉移缸轉移至轉移模之模穴內的過程中於其內部壓力作 用下，連接至半導體晶片之接合導線會發生變形。
模製的另一種方法包括以一液體密封樹脂灌封或網印電子裝置。灌封或網印法某種程度保護接合導線以避免破壞及彼此接觸。然而，灌封及網印法使得密封樹脂塗層之均勻性與厚度難以準確控制，且可能很容易造成塗層內形成空隙。由於空隙相對於密封-樹脂塗層之熱漲冷縮及/或由於空隙內滯留的濕氣，此等空隙會對電子裝置的性能有不良影響。可利用熱循環測試以及濕氣敏感性測試對電子裝置進行可靠度測試，以測量前述對性能的不良影響。
如下所述，本案發明人體認到並解決了對於一種製造封裝半導體裝置而不於封裝膠內形成空隙及不使半導體裝置破裂的方法之未滿足需求。
本發明提供一種製造封裝半導體裝置之方法，其不會於封裝(密封)材料內形成空隙及/或使半導體裝置破裂。此方法降低了半導體裝置的曲折或翹曲，例如計算晶片及印刷電路板。此方法提供一種有效且快速封裝半導體裝置的方式，並提供一種具有充分模製性的封裝膠材料。本發明更提供具有前述特性的封裝半導體裝置。本發明包括以下實施例或態樣。
一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(i)至(Iii)：(i)成形一半導體裝置之一主要表面上之一矽酮黏著劑組成物，以產生 一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；(ii)於攝氏50度(℃.)至200℃.之溫度下硬化該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之硬化矽酮體；以及(iii)冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。
由該方法製備之封裝半導體裝置。
【發明詳述】
發明內容及摘要乃於此併入本文作參考。除非另有指明，否則所有數量、比例及百分比均以重量計。
前述方法實施例於此處可稱為態樣1以便於參照。於態樣1中，係藉由硬化經成形矽酮黏著劑組成物而形成封裝該半導體裝置之至少一主要表面之硬化矽酮體。於態樣1中，成形步驟可包括將該矽酮黏著劑組成物塗覆或噴灑於該主要表面上，或於一攝氏50℃.至200℃.之模製溫度及一0.8百萬巴斯卡(MPa)至140 MPa之表壓下於一模具中模製該半導體裝置上之該矽酮黏著劑組成物，藉此以成形該半導體裝置之該主要表面上之該矽酮黏著劑組成物；且其中若該成形步驟係於該模具內進行，則該硬化步驟亦於該模具內進行。硬化步驟可於成形步驟後進行，儘管輕度的硬化可於成形步驟期間發生。相同地，硬化步驟可於冷卻步驟前進行，儘管輕度的硬化可於冷卻步驟期間發生。在任何情況下，本發明之方法均不受影響。
有趣的是，本案發明人發現，使用25℃.下儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa且玻璃轉換溫度為0℃.至80℃.之硬化矽酮體(即經成形且硬化的矽酮黏著劑組成物)有利於防止空隙形成於硬化矽酮體內以及防止半導體裝置於方法期間發生破裂。於模製方法中使用硬化矽酮體係特別有效，特別是用於壓縮或射出模製方法時。
本發明之方法的實施例更包括以下態樣2及3：
2.一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包 括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(a)至(f)：a.將一半導體裝置放置於一配給台上；b.將一矽酮黏著劑組成物施用至位於該配給台上之該半導體裝置之該至少一主要表面，以形成一包括該半導體裝置之組合體，該半導體裝置具有施用至其至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物；c.將該組合體放置於一壓縮模內；d.於一50℃.至200℃.之模製溫度及一0.8 MPa至140 MPa之表壓下，使該壓縮模內之該半導體裝置之該至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物進行壓縮模製，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；e.於一50℃.至200℃.之模製溫度下硬化該壓縮模內之該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之該硬化矽酮體；以及f.冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。態樣2的步驟(d)、(e)以及(f)分別對應至態樣1的步驟(i)、(ii)以及(iii)。態樣2可依附於態樣1。
態樣2的施用步驟(b)可將矽酮黏著劑組成物只放置於半導體裝置之至少一主要表面面積的次要部分上而已，如圖1所示，且後續的壓縮模製步驟也可使已施用的矽酮黏著劑組成物至少被分布在該至少一主要表面以於其上獲得一塗層。或者該施用步驟(b)可將矽酮黏著劑組成物放置於一主要部分上，或是於半導體裝置之至少一主要表面的全部面積。配給台並不置於壓縮模內。
3.一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包 括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(c)至(f)且選擇性地包括(a)及(b)：a選擇性地將一半導體裝置放置於一配給台上以形成一配給台組合體；以及b.選擇性地將該配給台組合體放置於一射出模內；c.將一矽酮黏著劑組成物注入該射出模以將該矽酮黏著劑組成物施用至該半導體裝置之該至少一主要表面；d.於一50℃.至200℃.之模製溫度及一0.8 MPa至140 MPa之表壓下，使該射出模內之該半導體裝置之該至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物進行模製，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；e.於一50℃.至200℃.之模製溫度下硬化該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之該硬化矽酮體；以及f.冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。態樣3的步驟(d)、(e)以及(f)分別對應至態樣1的步驟(i)、(ii)以及(iii)。態樣2可依附於態樣1。
於態樣3中，該方法包括非必要的配給台以及步驟(a)以及(b)；或是該方法缺少非必要的配給台以及步驟(a)以及(b)。換言之，態樣3之方法可使用非必要的配給台(例如圖1的配給台18)以及非必要的放置步驟(a)以及(b)來進行，以使步驟(c)至(f)利用設於配給台上的半導體裝置來進行，且組合體於注入、模製、硬化及冷卻步驟期間係位於射出模內。或者是，態樣3之方法可不使用非必要的配給台且不使用非必要的步驟(a)以及(b)來進行，以使半導體裝置而非配給台於步驟(c)至(f)期間位於射出模內。
於態樣2及3中，硬化矽酮體為步驟(e)硬化該經成形矽酮黏著劑組成物之硬化產物。經成形矽酮黏著劑組成物與半導體裝置可保留於該模具內直到硬化完成。或是可於成形步驟後將經成形矽酮黏著劑組成物與半導體裝置自模具移除並於模具外硬化及冷卻。
本發明之方法可排除轉移模製，且模具可缺少轉移缸。
用語「一」以及「一種」各自表示一或更多。
縮寫「M」代表式R3SiO1/2之矽氧烷單元，其中各R獨立代表一單價原子或基團。
縮寫「D」代表式R2SiO2/2之矽氧烷單元，其中各R獨立代表一單價原子或基團。
縮寫「T」代表式RSiO3/2之矽氧烷單元，其中R代表一單價原子或基團。
縮寫「Q」代表式SiO4/2之矽氧烷單元。
縮寫「Me」代表一甲基。
縮寫「Ph」代表一苯基。
縮寫「Vi」代表一乙烯基。
用語「焊球」係指一種實質上球形或半球形且位於基材(例如電子元件)上的焊料(例如鉛錫焊料)質量塊(凸塊)，其適用於進行回焊以將電子元件連接至另一電子元件。「大焊球」為一種直徑大於20密耳(大於0.020英吋)的焊球。「小焊球」為一種直徑至多20密耳(小於或等於0.020英吋)的焊球。
用語「半導體裝置」為一種半導性材料製得之電子元件。半 導性材料可為矽、碳化矽、鍺、砷化鎵、一有機半導性材料例如有機發光二極體或其任兩者或更多者之組合。半導體裝置可具有任何形狀。半導體裝置可具有一晶圓形狀，其具有相反的主要表面，彼此間藉由晶圓之厚度相隔開。於本文中，本方法可利用一晶圓狀半導體裝置(「半導體晶圓」)，但本方法並不限於使用半導體晶圓。半導體晶圓可為一碳化矽晶圓或矽晶圓，或是一碳化矽晶圓，或是一矽晶圓。半導體裝置可為二、三、四或多端半導體裝置。二端半導體裝置可為一二極體，例如交流用二極體(DIAC)、整流器二極體、甘恩二極體、撞擊游離突崩渡時(IMPATT)二極體、雷射二極體、發光二極體(LED)、光電池、PIN二極體、肖特基二極體、光伏電池、隧道二極體、垂直空腔表面發光雷射(VCSEL)二極體、垂直外部空腔表面發光雷射(VECSELL)二極體或齊納二極體。三端半導體裝置可為一雙極電晶體、達靈頓電晶體、場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、矽控整流器、閘流體、交流用三極體(TRIAC)或單接面電晶體。四端半導體裝置可為一霍爾效應感應器(磁場感應器)。多端半導體裝置可為一積體電路(IC)、電荷耦合裝置(CCD)、微處理器、隨機存取記憶體(RAM)或唯讀記憶體(ROM)。多端半導體裝置可具有五端或更多端。
用語「封裝」代表以一塗覆材料(封裝膠或密封膠)封閉或密封待封裝或被封裝物的至少一主要表面。舉例而言，封裝一半導體裝置(例如一半導體晶圓)代表以一塗覆材料封閉該半導體晶圓的至少一相反主要表面。封裝的衍生詞例如被封裝的、用於封裝的以及封裝具有類似的衍生意義。
於本發明中，封裝膠(例如矽酮黏著劑組成物)可直接沉積 於半導體裝置之一表面上以及可因此直接觸碰或實體接觸半導體裝置之該表面，因此於矽酮黏著劑組成物或硬化矽酮體(視情況而定)及半導體裝置之間並無其他層或材料介入。或者是矽酮黏著劑組成物或硬化矽酮體(視情況而定)可間接沉積於其上以及可因此間接觸碰或不實體接觸半導體裝置之該表面，因此有至少一與矽酮黏著劑組成物或硬化矽酮體(視情況而定)不同的其他層或材料介入於半導體裝置之該表面及矽酮黏著劑組成物或硬化矽酮體(視情況而定)之間，因此將其利用該至少一其他層或材料的厚度而與半導體裝置之該表面分隔開來。
於接受矽酮黏著劑組成物之沉積物前的半導體裝置之特徵可在於其已準備好接受該矽酮黏著劑組成物(準備好接受封裝膠)以及適用於本發明之方法中。舉例而言，準備好接受封裝膠之半導體裝置之至少一主要表面可以是乾淨的，且半導體裝置可於暴露至該方法之壓力以及溫度後發揮功能。
用語「曲折」係指因為半導體晶圓以及封裝材料熱膨脹係數不同所造成的半導體晶圓凹性或是因為熱處理所造成的半導體晶圓中心線變形。曲折為一種體性質而不只是表面性質，其係以微米表示且可根據ASTM Std F-534-84進行測量。於150℃下硬化矽晶圓頂部的矽酮樣本。矽晶圓寬度為20毫米(mm)、高度50 mm且厚度0.8 mm，而矽酮寬度為20 mm、高度50 mm且厚度2 mm。將硬化樣本冷卻至25℃。於平坦表面上反轉硬化樣本，以使硬化矽酮側在下而矽晶圓側在上。以尺或質地分析器測量矽晶圓之曲折。
用語「熱膨脹係數」(CTE)描述物體的尺寸如何隨著溫度改 變而改變，且係根據ASTM D696測量。其尤其是測量於定壓下溫度每改變一度時尺寸的分數變化。線型熱膨脹係數係關於一材料的線型尺寸變化相對於溫度之變化。其為溫度每改變一度時的長度分數變化。忽略壓力，我們可寫成：
其中L為線型尺寸(例如長度)而dL/dT為每單位溫度改變之該線型尺寸的改變率。膨脹之單位為，且通常表示為溫度每上升1℃.的百萬分率(ppm)。
動態黏度係於25℃.下利用TA Instruments AR-G2圓錐及平板型流變儀採用圓錐幾何為25 mm直徑、2度角及52微米截斷而測量。於10秒-1的剪切速率下測量動態黏度10分鐘；收集平均最後3分鐘的數據。
斷裂伸長率係根據ASTM D412進行測量。
玻璃轉換溫度(Tg)係透過動態機械分析(DMA)利用TA Instruments AR-G2圓錐及平板型流變儀從下述儲存模數數據進行測量。Tg為具有最高損耗正切或相位角偏移的溫度，其中損耗正切=相位角=tan(delta)=儲存模數/損耗模數。
150℃.下的最大扭矩係根據ASTM D5289進行測量。
莫耳百分比(mol%)係根據29Si NMR進行測量。
一模具之壓力可為表壓。壓力可為0.80至50 MPa，或為0.80至10 MPa，或為50至140 MPa，或為100至140 MPa。
於為了測試目的而將硬化矽酮體自半導體裝置分離後，利用ASTM D2240-86測量蕭氏D硬度。或可利用ASTM D2240-05(2010)Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness測量蕭氏D硬度。
根據ASTM D4440以及D4065測量儲存模數。利用TA Instruments AR-G2圓錐及平板型流變儀並使用硬化矽酮樣本(10 mm寬、15 mm高且2 mm厚)測量儲存模數。於1赫茲、0.2%應變下震盪；溫度為-60℃.至120℃.，而加熱速率為10℃./分鐘。為了進行比較，可便利地使用25℃.下的儲存模數。或者是若有需要，可使用於其他溫度(例如50℃.、100℃.或150℃.)下的儲存模數進行比較。
用語「翹曲」以及「翹曲性」為同義詞且於本文中可交替使用。用語「翹曲」係指從一參考平面至半導體晶圓中心線的最小及最大距離之差異。翹曲同樣也是半導體晶圓的體性質，其同時涵蓋了半導體晶圓之凹陷及突起偏差兩者。可使用ASTM Std F-657-80來測量翹曲。
將1克(g)材料測試樣本溶解於10毫升(mL)氯仿中，將50微升的所得溶液注射到凝膠滲透管柱(GPC)上(其使用40℃.下流速為1.2 mL/分鐘之氯仿，操作時間為50分鐘)，並對照聚苯乙烯標準品，藉此確認重量平均分子量(Mw)。
用語「楊氏模數」為應力(具有壓力單位)與應變(不具空間性)之比例；因此，楊氏模數通常以壓力單位表示，例如百萬巴斯卡(MPa)或十億巴斯卡(GPa)。楊氏模數係於1%的應變(位移)下根據ASTM D412進行測量。
圖1顯示一配給台組合體10。於此組合體10中，25表示半導體裝置，其位於一配給台18上，且22表示一矽酮黏著劑組成物，其位於半導體裝置25之上表面(未標示)。矽酮黏著劑組成物係由傳遞手段15(例 如注射器)所傳遞。
圖2顯示位於開啟位置的壓縮模50，其具有一上部55以及一下部60，其中包括半導體裝置25(上方沉積有矽酮黏著劑組成物22)的組合體係置於開放壓縮模50的下部60內。上部55具有一上部表面55a，其相反於具有下部表面60a的下部60。
圖3a顯示位於關閉位置的壓縮模50，其中上部55以及下部60被結合，因此上部50的上表面55a以及下部60的下表面60a彼此接觸。此外，於關閉位置時，上部55正對矽酮黏著劑組成物22，因此上部55成形矽酮黏著劑組成物22，其藉此封裝上主要表面(未標示)且部分封裝(或塗覆)半導體裝置25的面對邊緣(未標示)。
圖3b與圖3a大致相同，差別處在於圖3b中矽酮黏著劑組成物22封裝上主要表面(未標示)以及半導體裝置25的整個面對邊緣(未標示)或全部邊緣。圖3b以及3a間的差異可能是因為圖3b相較於圖3a使用了較多的矽酮黏著劑組成物22、圖3b相較於圖3a使用了較高的溫度及/或壓力或前述原因的組合。
圖4a顯示一射出模80，其包括一半導體裝置對向該射出模80之垂直側而設置。矽酮黏著劑組成物22即將被利用一傳遞裝置98通過一傳遞通道99注入模穴82。之後可利用頂出銷88將模製及硬化後的封裝半導體裝置自射出模80取出。
圖4b顯示一射出模80，其包含一半導體裝置(圖未示)。矽酮黏著劑組成物22已被利用一傳遞裝置98通過一傳遞通道99注入模穴82。在完成模製及硬化後，可利用頂出銷88從模具80取下模製及硬化後的 封裝半導體裝置。
圖5顯示一刮塗組合體100，其包括一半導體晶圓110、一定量的矽酮黏著劑組成物22施用於帶體78預定厚度之間以及一刮塗棒105(例如刮漿板)，其中刮塗棒105即將以箭頭77所指方向刮塗半導體晶圓110，以使矽酮黏著劑組成物22於帶體78之間被垂直括塗，因此其間會形成矽酮黏著劑組成物22的塗層(尚未形成)於半導體晶圓110上，而使刮塗矽酮黏著劑組成物22塗層的厚度與帶體78之厚度相等。
不論是否使用上述刮塗組合體，可利用任何方法(包括浸漬、簾幕塗覆或刮塗)將矽酮黏著劑組成物塗覆於半導體裝置之至少一主要表面上。或是可將矽酮黏著劑組成物噴灑於半導體裝置之至少一主要表面上。
用於本發明的矽酮黏著劑組成物(例如22)係可硬化。矽酮黏著劑組成物可於硬化溫度50℃.至200℃下硬化。為達成特定硬化(例如交聯)度，硬化溫度越低則硬化時間越長，而硬化溫度越高則硬化時間越短。通常可據此平衡硬化溫度以及硬化時間。舉例而言，硬化溫度可為50℃.至100℃.，或100℃.至150℃.(例如130℃.)，或150℃.至200℃.。硬化時間可為1分鐘至200分鐘，或1分鐘至30分鐘，或30至120分鐘(例如60分鐘)，或120至200分鐘。於態樣2或3中，分別可於壓縮或射出模內硬化矽酮黏著劑組成物。可於硬化溫度下加熱此等模具以加熱矽酮黏著劑組成物，且模具溫度及硬化溫度彼此相等。
於態樣2及3之模製以及硬化步驟以及選擇性地之冷卻步驟期間，可分別利用壓縮或射出模所施加的壓力來壓縮矽酮黏著劑組成物。 若任何空隙形成於封裝半導體裝置的所得硬化矽酮體內，此壓縮可有利地達到較少數量、尺寸或程度的任何空隙。於模製以及硬化步驟以及選擇性地之冷卻步驟期間由模具施加的壓力可為如本文所述的表壓，其為0.8至140 MPa。於模製以及硬化步驟以及選擇性地之冷卻步驟期間的壓力可為相同或不同，且可被當成是類似靜壓力。在態樣3之注入步驟期間，射出模的矽酮黏著劑組成物可處於與態樣3的模製以及硬化步驟以及選擇性地之冷卻步驟期間不同的表壓下。態樣3之注入步驟期間之壓力可由一傳遞裝置(例如98)透過一傳遞通道(例如99)而施加。
雖然包括硬化矽酮體以及半導體裝置的封裝半導體裝置是在硬化步驟完成時及在冷卻步驟前完成，但為了實務上的原因，本發明之方法較佳仍包括該冷卻步驟。冷卻步驟可將封裝半導體裝置提供於一環境溫度下(例如20℃.至30℃.)。
於冷卻步驟中，可讓硬化矽酮體以及半導體裝置被動冷卻，例如將其放在環境溫度氛圍下，而使其自然且無外力介入地在被動冷卻速率下冷卻。環境溫度氛圍可為空氣或環境溫度惰性氣體氛圍。惰性氣體可為一氣態氮、氬或氦分子。或可使硬化矽酮體以及半導體裝置於高於被動冷卻速率的冷卻速率下被主動冷卻，例如將硬化矽酮體、半導體裝置或硬化矽酮體以及半導體裝置二者接觸一吸熱材料，而由吸熱材料以高於被動冷卻速率的速率接收熱能。或可使硬化矽酮體以及半導體裝置於低於被動冷卻速率的冷卻速率下被主動冷卻，例如將硬化矽酮體、半導體裝置或硬化矽酮體以及半導體裝置二者接觸一吸熱材料，而由吸熱材料控制其熱能損失速率。舉例而言，若是被動冷卻速率會使得硬化矽酮體以及半導體裝 置之溫度以例如每分鐘1℃.的速率從硬化溫度降到環境溫度，則可將其接觸至設定為140℃.且速率為每分鐘0.5℃.之固有或經控制冷卻的吸熱材料，以達成比被動冷卻速率更低的冷卻速率之主動冷卻。吸熱材料的一種實例為壓縮模或射出模，其中封裝半導體裝置在冷卻步驟期間仍位於模具內。若封裝半導體裝置在冷卻步驟前先自模具移除且之後與其他吸熱材料接觸，則可使用該其他吸熱材料。
於本文所述之方法的實施例中使用的矽酮黏著劑組成物可為具有黏著功能的密封膠或封裝膠矽酮黏著劑組成物。舉例而言，此等密封膠或封裝膠矽酮黏著劑組成物之特性可包括低動態黏度(於模製製程溫度下為50至3,000 cps)、低儲存模數(於模製溫度下為1至100 MPa)以及快速硬化時間(10秒至600秒)。低黏度可有利於射出模製，因為這可提升矽酮黏著劑組成物快速且全面地填充定義精密密封或封裝特徵及平滑表面的模具特徵之能力。快速硬化時間可減少矽酮黏著劑組成物在該方法之步驟(e)期間於該模具內的硬化時間，藉此達到快速的生產通量。藉由硬化密封膠或封裝膠矽酮黏著劑組成物而製備的硬化矽酮黏著劑組成物可具有低曲折或翹曲特性及高溫穩定性等特性。
矽酮黏著劑組成物可為一加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物。一例示性的加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物包括組分(A)至(E)：(A)5至150重量份的一聚二有機矽氧烷，其每分子平均具有至少二脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團；(B)100重量份的一分枝聚有機矽氧烷，其每分子平均具有至少一脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團； (C)1至60重量份的一聚有機氫矽氧烷，其每分子平均具有至少二與矽鍵結的氫原子以及至少一芳族基團；(D)10至850重量份的一填充劑；以及(E)一催化量的一加成反應催化劑。此加成可硬化有機聚矽氧烷組成物於該方法的步驟(e)中硬化以形成該封裝半導體裝置，其中該硬化矽酮體之特徵在於其蕭氏D硬度於25℃下為60至100且於150℃下為40至100，該蕭氏D硬度係根據ASTM D2240-86於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後進行測量而得。
組分(A)為一聚二有機矽氧烷，其每分子平均具有至少二脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團。組分(A)可為單一種聚二有機矽氧烷或包括兩種或更多種聚二有機矽氧烷之組合，不同聚二有機矽氧烷之至少一種以下特性彼此不同：結構、黏度、平均分子量、矽氧烷單元及順序。組分(A)的黏度並非關鍵；然而，黏度可為10至1,000,000 mPa．s於25℃下，或為100至50,000 mPa．s，以改善由矽酮黏著劑組成物製備而得(藉由硬化)的硬化矽酮樹脂之操作特性。於組成物中組分(A)的數量可為5至150或10至100重量份，以該加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物之總重量計。
組分(A)內的脂族不飽和有機基團可為烯基，例如但不限於乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基以及己烯基，抑或為乙烯基。脂族不飽和有機基團可為炔基，例如但不限於乙炔基、丙炔基以及丁炔基。組分(A)內的脂族不飽和有機基團可位於聚二有機矽氧烷分子的末端、懸掛或同時位於末端及懸掛位置。組分(A)內的一或多個芳族基團可位於聚二有機矽氧烷分子的末端、懸掛或同時位於末端及懸掛位置。芳族基團係例如但不限 於乙基苄基、萘基、苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基、苯乙烯基、1-苯基乙基以及2-苯基乙基，抑或為苯基。組分(A)每分子平均含有至少一芳族基團。然而，組分(A)可含有高於40 mol%或高於45 mol%的芳族基團。
組分(A)內若含有剩餘與矽鍵結的有機基團，則此有機基團可為無芳族且無脂族不飽和的單價取代及未取代烴基。單價未取代烴基係例如但不限於含有1至18個碳原子的烷基，例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一基以及十八基，以及環烷基，例如環己基。單價取代烴基係例如但不限於鹵化烷基，其中烷基含有1至18個碳原子，例如氯甲基、3-氯丙基以及3,3,3-三氟丙基、氟甲基、2-氟丙基、3,3,3-三氟丙基、4,4,4-三氟丁基、4,4,4,3,3-五氟丁基、5,5,5,4,4,3,3-七氟戊基、6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基以及8,8,8,7,7-五氟辛基。
組分(A)可具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，其中各R1與各R2係獨立選自於前述單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，且下標文字a為一整數，其具有一數值足以提供組分(A)一黏度，該黏度於25℃下係為10至1,000,000 mPa．s，惟其前提在於R1及/或R2平均至少二者為不飽和有機基團且R1及/或R2至少一者為一芳族基團。或是至少二R1為不飽和有機基團、至少一R2為一芳族基團且下標文字「a」之數值為5至1,000。或是式(1)為一α,ω-二烯基-官能性聚二有機矽氧烷。
組分(B)為一分枝聚有機矽氧烷，其每分子平均具有至少一不飽和有機基團以及至少一芳族基團。組分(B)可為單一種聚有機矽氧烷或包括兩種或更多種聚二有機矽氧烷之組合，不同聚二有機矽氧烷之至少一 種以下特性彼此不同：結構、黏度、平均分子量、矽氧烷單元及順序。組分(B)的分子量並非關鍵；然而，重量平均分子量(Mw)可為500至10,000克/每莫耳(g/mol)，或為700至3,000 g/mol。
組分(B)包括式R3SiO3/2之單元，其中各R3係獨立選自於前述單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，惟其前提在於平均每分子至少一R3為一脂族不飽和有機基團且至少一R3為一芳族基團。
組分(B)可具有單元式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，其中R3如上所述，X為一氫原子或一單價烴基(例如烷基)，下標文字b為一正數、下標文字c為0或一正數、下標文字d為0或一正數、下標文字e為0或一正數、下標文字f為0或一正數、c/b為0至10範圍內的數、d/b為0至0.5範圍內的數、e/(b+c+d+e)為0至0.3範圍內的數以及f/(b+c+d+e)為0至0.4範圍內的數。於式(2)中，聚有機矽氧烷每分子平均含有至少一脂族不飽和有機基團，然而0.1 mol%至40 mol%的R3可為不飽和有機基團。於式(2)中，聚有機矽氧烷每分子平均含有至少一芳族基團；然而，至少10 mol%的R3可為芳族基團。此外，於式R3 2SiO2/2的D單元中，至少30 mol%的R3可為芳族基團。
組分(B)佔加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物總重量的100重量份。
組分(C)為一聚有機氫矽氧烷，其每分子平均具有至少二與矽鍵結的氫原子以及至少一芳族基團。組分(C)可為單一種聚有機氫矽氧烷或包括兩種或更多種聚有機氫矽氧烷之組合，不同聚有機氫矽氧烷之至少 一種以下特性彼此不同：結構、黏度、平均分子量、矽氧烷單元及順序。組分(C)的黏度並非關鍵且可為1至1,000 mPa．s於25℃.下，或為2至500 mPa．s。芳族基團如上所述。組分(C)可含有至少15 mol%或至少30 mol%的芳族基團。
組分(C)可包括一通式(3)的線型聚有機氫矽氧烷：HR4 2SiO-(R4 2SiO)g-SiR4 2H，其中各R4獨立為一氫原子、一如上所述之芳族基團或一如上所述之無芳族且無脂族不飽和單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少一R4為一芳族基團，且下標文字g為一整數，其數值為1或更多。或者每分子至少一R4為苯基，且g可為1至20或1至10。
或者組分(C)可包括一單元式(3a)的分枝聚有機氫矽氧烷：(R5SiO3/2)h(R5 2SiO2/2)i(R5 3SiO1/2)j(SiO4/2)k(XO)m，其中X如上所述。各R5獨立為一氫原子、一如上所述之芳族基團或一如上所述之無芳族且無脂族不飽和單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少二R5為氫原子。於式(3a)中，聚有機氫矽氧烷平均每分子含有至少二與矽鍵結的氫原子，但0.1 mol%至40 mol%的R5可為氫原子。於式(3a)中，聚有機氫矽氧烷平均每分子含有至少一芳族基團，但至少10 mol%的R5可為芳族基團。此外，於式R5 2SiO2/2的D單元中，至少30 mol%的R5可為芳族基團。
於式(3a)中，下標文字h為一正數、下標文字i為0或一正數、下標文字j為0或一正數、下標文字k為0或一正數、下標文字m為0或一正數、i/h具有一數值範圍為0至10、j/h具有一數值範圍為0至5、k/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.3以及m/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.4。
組分(C)的添加量可為1至60重量份，以矽酮黏著劑組成物的總重量計。可選擇組分(C)的數量，以使此矽酮黏著劑組成物內與矽鍵結的氫原子數量為0.1 mol至10 mol，或0.1至5 mol，或0.5至2 mol，以此矽酮黏著劑組成物內每1莫耳的脂族不飽和有機基團計之。
組分(D)為一強化及延伸無機填充劑。前述無機填充劑(D)的實例如下：半導體等級熔融石英、玻璃纖維、礦物纖維、礬土纖維、含有礬土與矽土組分的陶瓷纖維、硼纖維、鋯土纖維、碳化矽纖維、金屬纖維或其他纖維狀填充劑；熔融矽土、晶態矽土、沉澱矽土、發煙矽土、烘烤矽土、氧化鋅、烘烤黏土、碳黑、玻璃珠、礬土、滑石、碳酸鈣、黏土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硫酸鋇、二氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、高嶺土、雲母、鋯及其他粉末狀填充劑。此等填充劑可以兩者或更多者之組合型式使用。或者填充劑(D)為球狀矽土，以光散射進行測量其平均粒徑為0.1至40微米(μm)。
填充劑組分(D)之存在量為10至850重量份或75至500重量份，以加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物之總重量計。
組分(E)為一矽氫化催化劑。組分(E)具有一催化量，即足以促進矽酮黏著劑組成物硬化的數量。組分(E)的催化量可大於0.01 ppm且可大於1,000 ppm(例如至多10,000 ppm或更多)。然而，由於實務上的因素，組分(E)的典型催化量為至多5,000 ppm，或至多2,000 ppm，或至多1,000 pm。然而，組分(E)的催化量可為0.01至1,000 ppm或0.01至100 ppm或0.01至50 ppm的鉑族金屬，以此矽酮黏著劑組成物之重量計。
適合的矽氫化催化劑已為本領域所知且為商業上可購得 者。組分(E)可包括一鉑族金屬，其係選自於由鉑、銠、釕、鈀、鋨或銥金屬或其有機金屬化合物及其組合所組成之群組。組分(E)之例子包括鉑黑，諸如氫氯鉑酸、氫氯鉑酸六水合物、氫氯鉑酸以及單羥醇之反應產物、雙(乙基乙醯乙酸鹽)鉑、雙(乙醯丙酮)鉑、二氯化鉑之化合物，以及該等化合物與烯烴或低分子量有機聚矽氧烷之錯合物，或微封裝於基質內的鉑化合物或核殼型結構。鉑與低分子量有機聚矽氧烷之錯合物包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷與鉑之錯合物。可將此等錯合物微封裝於樹脂基質內。或是催化劑可包括1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷與鉑之錯合物。若催化劑為鉑與低分子量有機聚矽氧烷之錯合物，則催化劑之數量可為0.02至0.2重量份，以該組成物之總重量計。
用於組分(E)的適合矽氫化催化劑係記載於例如美國專利3,159,601；3,220,972；3,296,291；3,419,593；3,516,946；3,814,730；3,989,668；4,784,879；5,036,117；以及5,175,325以及EP 0 347 895 B。微封裝矽氫化催化劑及其製備方法亦為本領域所知，例如可見於美國專利第4,766,176號；以及美國專利第5,017,654號。
可將非必要的組分添加至上述的加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物。可將一脫模劑添加至該組成物。適合的脫模劑可為不與組成物內的組分(A)、(B)、(C)、(D)及(E)反應的聚有機矽氧烷。適合的脫模劑可具有通式：R9 3SiO(R9 2SiO)x(R9R10SiO)ySiR9 3，其中各R9獨立為一羥基或一單價有機基團，且各R10獨立為一不與組成物內的組分(A)、(B)及(C)反應的單價有機基團，x具有一數值為0或更多， y具有一數值為1或更多，惟其前提在於x及y之數值足以使脫模劑在模製製程溫度下具有一黏度為50至3,000 cps。或是各R9可獨立為一烷基，例如甲基、乙基、丙基或丁基，或烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基，且各R10可獨立為一芳基，例如苯基、甲苯基或二甲苯基。或是各R9可為甲基，而各R10可為苯基。適合的脫模劑之實例包括三甲基矽氧基封端(二甲基矽氧烷/苯基甲基矽氧烷)共聚物，其具有一黏度為100至500 cps於25℃.下。組成物中脫模劑的數量可為0.2%至2%或0.25%至0.75%，以該組成物的重量計。脫模劑可促進封裝半導體裝置從模具脫離。
另一方面，或除此之外，可將一脫模劑或脫模膜施用至模具內表面以促進封裝半導體裝置從模具脫離。脫模劑或膜分別可為一有機氟聚合物或其膜。有機氟聚合物可為一聚四氟乙烯。可將脫模劑或膜施用至模具內表面，之後才將矽酮黏著劑組成物添加至模具。脫模劑可以溶液型式施用，之後並使其乾燥，之後才將矽酮黏著劑組成物添加至模具。脫模膜可形成至模具內表面。於兩種方式中，可獲得內表面上塗覆有脫模劑或膜的模具，且該模具可用於本方法中，包括其壓縮以及射出模製實施例。
為能達到較長的工作時間或「適用期」，可添加本發明之矽酮黏著劑組成物適合的硬化抑制劑以延阻或抑制環境條件下的催化劑活性。若使用鉑催化劑，則鉑催化劑抑制劑延阻本矽酮黏著劑組成物於環境溫度(例如20℃.至30℃.)下的硬化，但不會防止組成物在高溫(例如50°至200℃.)下的硬化。適合的鉑催化劑抑制劑包括各種「烯-炔」系統，例如3-甲基-3-戊烯-1-炔以及3,5-二甲基-3-己烯-1-炔；炔屬醇，例如甲基丁炔醇、二甲基己炔醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-環己醇以及2-苯基 -3-丁炔-2-醇；1,1-二甲基-2-丙炔基)氧基)三甲基矽烷、甲基(參(1,1-二甲基-2-丙炔基氧基))矽烷及其組合；環烯基矽氧烷，例如甲基乙烯基環矽氧烷，例如1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷及其組合，順丁烯二酸酯以及反丁烯二酸酯，例如已知的順丁烯二酸以及反丁烯二酸的二烷基酯、二烯基酯以及二烷氧基烷基酯；以及環乙烯基矽氧烷。炔屬醇構成本發明之矽酮黏著劑組成物的一類較佳抑制劑。炔屬醇的一實例為乙炔基環己醇。
添加至矽酮黏著劑組成物的抑制劑數量將取決於所使用的特定抑制劑以及交聯劑之組成與數量。然而，矽氫化硬化抑制劑之數量可為0.0025%至1.0%，以矽氫化可硬化組成物之重量計。
選擇性地而定，可將一助黏劑添加至加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物，以提供黏著性質給組成物。本發明的助黏劑係由以下平均式所表示：R11 ySiO(4-y)/2。於此式中，R11係選自以下基團：具有1至10個碳原子之選擇性地取代之烷基、具有2至20個碳原子之烯基、具有6至20個碳原子之芳基、具有1至10個碳原子之烷氧基或含有環氧基的有機基團。R11所表示的烷基可為例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、t-丁基、戊基、己基、環己基、庚基、辛基、壬基、癸基以及3,3,3-三氟丙基。其中最佳者為甲基以及乙基。R11所表示的烯基可為例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、戊烯基、庚烯基、己烯基以及環己烯基。其中最佳者為乙烯基、烯丙基以及己烯基。R11所表示的芳基可為例如苯基、甲苯基、二甲苯基以及萘基，其中最佳者為苯基。R11所表示的烷氧基可為例如甲氧基、乙氧基、丙氧基以及丁氧基。其中最佳者為甲氧基以 及乙氧基。R11所表示的含有環氧基的有機基團可為例如2-環氧丙氧基乙基、3-環氧丙氧基丙基、4-環氧丙氧基丁基或類似的環氧丙氧基烷基；2-(3,4-環氧基環己基)-乙基、3-(3,4-環氧基環己基)-丙基或類似的環氧基環己基烷基；4-環氧乙基丁基、8-環氧乙基辛基或類似的環氧乙基烷基，或環氧丙氧基烷基，或為3-環氧丙氧基丙基。
於上式中，下標文字y為一應滿足以下條件的數值：1.0≦y<4.0，較佳為以下條件：1.0≦y≦3.5，最佳為以下條件：2.0≦y≦3.0，以及又更較佳為以下條件：2.2≦y≦2.6。若下標文字y的數值小於所建議的下限，則將會破壞助黏劑的性質。另一方面，若下標文字y的數值超過所建議的上限，則將會降低助黏劑之分子量並導致助黏劑從組成物或從含有該助黏劑之組成物的硬化體滲出。建議助黏劑於室溫下為液體。其重量平均分子量應為500至5,000 g/mol，較佳為700至3,000 g/mol。助黏劑的黏度應為1至10,000 mPa．s於25℃.下。
助黏劑也可選自2,8-二氧雜-5-氮雜-1-矽雙環[3.3.3]十一烷、1-甲氧基-3,7-雙[(2-丙烯-1-基氧基)甲基]、2,8-二氧雜-5-氮雜-1-矽雙環[3.3.3]十一烷、1-甲氧基、2,8-二氧雜-5-氮雜-1-矽雙環[3.3.3]十一烷、1-乙氧基、2,8-二氧雜-5-氮雜-1-矽雙環[3.3.3]十一烷、1-甲基以及2,8-二氧雜-5-氮雜-1-矽雙環[3.3.3]十一烷、1-甲氧基-3,7-雙[[參甲氧基矽基]丙氧基]甲基]-。
可混合組分(A)至(E)以及任何非必要組分(若存在的話)來製備本發明的加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物。可預混合組分(A)至(D)並添加加成反應催化劑(E)，之後持續攪拌。一旦添加(E)後，反應時間為數秒至數分鐘，取決於批次量。
由上述方法製備的本發明之加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物會硬化以形成一硬化矽酮體，其具有一硬度為60至100於25℃.下以及40至100於150℃.下，若以D型硬度計根據ASTM D2240-86測量之。或是將加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物進行硬化而獲得的硬化矽酮體具有硬度為40至100或40至60，若以D型硬度計根據ASTM D2240-86測量之。ASTM D2240-86對應至JIS K 7215-1986，其具體描述塑膠之硬度計硬度的測試方法。
加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物於室溫(例如25℃.)下可為一液體。然而，為了提升模製性以及流動性，該組成物於25℃.下可具有動態黏度為>0至低於5,000 Pa．s，或黏度可為10至1,000 Pa．s，或黏度可為100至3,000 cps。加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物可保持在室溫下以逐漸硬化或利用加熱以快速硬化。組成物可單獨硬化或與另一材料接觸以形成具有其他材料的整合體(共模製)。
利用該方法所製備的封裝半導體裝置與用於該方法之模具可被彼此分離，以提供不含模具的封裝半導體裝置。舉例而言，可從模具移除封裝半導體裝置。脫模劑或膜及/或任何於該模具內之頂出銷可促進封裝半導體裝置及模具彼此分離。封裝半導體裝置可為一封裝形式的任何一種前述半導體裝置之實例。舉例而言，封裝半導體裝置的半導體裝置可為一多端半導體裝置；或為一IC、CCD、微處理器、RAM或ROM；或為一IC或微處理器；或為一CCD；或為RAM或ROM；或為一IC；或為一微處理器；或為一CCD；或RAM；或ROM。
通常配給台並不置於該方法態樣2中使用的壓縮模內。換言 之，於態樣2中，將該組合體放置於一壓縮模內的步驟通常不包括將配給台放置於壓縮模內，而是讓配給台保持在壓縮模外。於該方法態樣3的射出模製實施例中，可選擇性地使用配給台以及相關的放置步驟(a)及(b)，而於該實施例中配給台可被放置於射出模內。於此等實施例中，態樣3的方法可更包括從配給台分離該封裝半導體裝置，以提供不含模具以及配給台的封裝半導體裝置。
以下表1至3以及6至7列出本發明實例1至7的組成物以及性能數據。本發明實例的性能較佳可與非本發明之比較例1的一般聚二甲基矽氧烷組成物進行比較(表4及5)。
調合下表1所示組分以製備實例1至3之組成物。
將實例1至3的組成物在120℃.以及每平方英吋120磅(psi,0.83 MPa)的壓力下於一熱壓機中壓縮模製15分鐘，之後於150℃.烤爐中硬化1小時。所得之壓縮模製及硬化產物於25℃.、50℃.、100℃.以及150℃.下評估其儲存模數；斷裂伸長率；玻璃轉換溫度；以及熱膨脹係數。將結果彙整於下表2。
評估實例1至3之組成物於薄矽晶圓(80 μm厚)上的曲折或翹曲。以實例1至3的不同(尚未硬化)組成物利用文後刮塗方法分別 封裝長方形矽晶圓(大小為10 mm×50 mm，且為80 μm厚)，以提供具有該組成物之頂塗層的晶圓，藉此製備此評估所需的樣本。將該等經塗覆晶圓放置在兩片矽酸鹽玻璃之間，並以迴紋針固定所形成的組合體，將其放入150℃.的烤爐內1小時以硬化各塗層。將硬化後的組合體冷卻至大約25℃.以提供2 mm厚的封裝矽晶圓，其具有一硬化矽酮體層於該矽晶圓上。在150℃.硬化溫度下，封裝矽晶圓並無曲折或翹曲。然而，在矽晶圓冷卻後，存在少量的曲折或彎折(翹曲)，如下表3所示。
如表3所示，實例1至3的曲折或翹曲不足以使矽晶圓破裂。
為了比較，調合下表4所示組分以製備比較例1之組成物。
將比較例1的組成物在120℃.以及120 psi(0.83 MPa)的壓力下於熱壓機中壓縮模製15分鐘，從熱壓機移除，之後並於150℃.烤爐中硬化1小時。對比較例1所得的硬化組成物分別評估其楊氏模數(1.0%應變)；150℃.下最大扭矩。利用與上述實例1類似的方法製備比較例1之組成物以進行翹曲測試，不同處在於使用比較例1之組成物而非實例1之組成物，以產生2 mm厚的比較用封裝矽晶圓，其具有比較用硬化矽酮體層於矽晶圓上。結果彙整於下表5。
如表5所示，非本發明之比較例1的一般硬化聚二甲基矽氧烷組成物於冷卻後會使比較用封裝矽晶圓之矽晶圓發生曲折或翹曲，且其程度會導致矽晶圓破裂。
實例4至7之前述組成物如下表6所述。
將實例4至7的組成物在120℃.以及120 psi(0.83 MPa)的壓力下於熱壓機中壓縮模製15分鐘，從熱壓機移除，之後並於150℃.烤爐中硬化1小時。對所得之壓縮模製及硬化產物評估其楊氏模數(1%應變)；熱膨脹係數。結果彙整於下表7。
將實例4至7的組成物分別製備以進行曲折測量，使用圖5的刮塗組合體100以及直徑6英吋(直徑15.24 cm)的圓形矽晶圓。使用刮塗組合體100，將6英吋矽晶圓110置於一平坦表面上(例如實驗台頂面)。將彼此平行的兩條帶體78施用至矽晶圓110，距離矽晶圓110的周圍邊緣(未標示)約一英吋(2.54 cm)。各帶體78之厚度為約200 μm。將塗覆有效量的矽酮黏著劑組成物22施用至介於帶體78之間的矽晶圓110上部。以圖5中箭頭77所指方向使用刮漿板77刮塗以及成形該矽酮黏著劑組成物22。所得之矽酮黏著劑組成物22塗層約為200 μm厚，並且從上部至下方周圍邊緣部分對介於帶體78之間的矽晶圓110部分進行封裝。將包括矽晶圓110、帶體78以及矽酮黏著劑組成物22塗層之所得封裝矽晶圓放置於預熱過的150℃.加熱板上10分鐘，以使塗層的矽酮黏著劑組成物22硬化，並於之後冷卻至環境溫度，以產生包括硬化矽本體以及矽晶圓的封裝矽晶圓。使用測面儀測量硬化矽本體(塗層)的厚度，以排除曲折測量中觀察到的任何厚度變異，其可能來自塗層厚度之變異。利用Tencor Flexus-2320測量於硬化及冷卻步驟後矽晶圓110之曲折數量及類型。此儀器將雷射照射穿越矽晶圓表面並測量表面的偏斜角度而測量矽晶圓曲折。結果如表7所示。
本方法之優點之一在於該封裝半導體裝置之硬化矽酮體於從硬化溫度冷卻至室溫時的收縮現象較其他封裝材料更小。由於半導體裝置通常包括在冷卻期間不會收縮或收縮量極小的材料，此硬化矽酮體於冷卻期間的收縮量減少可有利於達成較低的半導體裝置曲折或翹曲。較低的曲折或翹曲優點在薄型半導體裝置中特別明顯，特別是半導體晶圓，更尤其是矽晶圓。本方法的另一個優點在於，相較於其他封裝材料，該硬化矽酮體可不含或僅含較少量(數量及/或體積)的空隙。硬化矽酮體內不含或僅含較少量空隙代表封裝半導體裝置之半導體裝置在可靠度測試(例如熱循環及濕氣敏感性測試)中可以表現的更好。
儘管本發明已搭配其較佳實施例或態樣進行解釋，本領域具有通常知識者於閱讀本文內容後可清楚了解其各種變化。因此，此處所揭示的本發明意欲涵蓋該等變化，且其係落入隨附之申請專利範圍所界定的範圍內。
舉例而言，該方法可為以下編號態樣之任一者：
4.態樣1、2或3所述的方法，其中該矽酮黏著劑組成物為一加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物。
5.態樣1、2或3所述的方法，其中該矽酮黏著劑組成物為一加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物，其中該加成可硬化有機聚矽氧烷 樹脂組成物包括組分(A)至(E)：(A)5至150重量份的一聚二有機矽氧烷，其每分子平均具有至少二脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團；(B)100重量份的一分枝聚有機矽氧烷，其每分子平均具有至少一脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團；(C)1至60重量份的一聚有機氫矽氧烷，其每分子平均具有至少二與矽鍵結的氫原子以及至少一芳族基團；(D)10至850重量份的一填充劑；以及(E)一催化量的一加成反應催化劑；其中於該方法的步驟(e)中，該加成可硬化有機聚矽氧烷組成物硬化以形成該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體，其中該硬化矽酮體之特徵在於其蕭氏D硬度於25℃下為60至100且於150℃下為40至100，該蕭氏D硬度係根據ASTM D2240-86於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後進行測量而得。
6.如態樣5所述之方法，其中：組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，其中各R1與各R2係獨立選自於由無芳族且無脂族不飽和的單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，下標文字a為一整數，其具有一數值足以提供組分(A)一黏度，該黏度於25℃下係為10至1,000,000 mPa．s，惟其前提在於R1及/或R2平均至少二者為不飽和有機基團且R1及/或R2至少一者為一芳族基團。
7.如態樣5所述之方法，其中組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，其中各R3係獨立選自於由無芳族且無脂族不飽和的單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，惟其前提在於平均每分子至少一R3為一脂族不飽和有機基團且至少一R3為一芳族基團；X為一氫原子或一單價烴基；b為一正數；c為0或一正數；d為0或一正數；e為0或一正數；f為0或一正數；c/b 為0至10範圍內的數；d/b為0至0.5範圍內的數；e/(b+c+d+e)為0至0.3範圍內的數；且f/(b+c+d+e)為0至0.4範圍內的數。
8.如態樣5所述之方法，其中組分(C)包括一通式(3)的線型聚有機氫矽氧烷：HR4 2SiO-(R4 2SiO)g-SiR4 2H，其中各R4獨立為一氫原子、一如上所述之芳族基團或一如上所述之無芳族且無脂族不飽和的單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少一R4為一芳族基團，且下標文字g為一整數，其數值為1或更多。
9.如態樣5所述之方法，其中組分(C)包括一通式(3a)的分枝聚有機氫矽氧烷：(R5SiO3/2)h(R5 2SiO2/2)i(R5 3SiO1/2)j(SiO4/2)k(XO)m，其中X為一氫原子或一單價烴基；各R5獨立為一氫原子、一芳族基團或一無芳族且無脂族不飽和的單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少二R5為氫原子且平均每分子至少一R5為一芳族基團；h為一正數；i為0或一正數；j為0或一正數；k為0或一正數；m為0或一正數；i/h具有一數值範圍為0至10；j/h具有一數值範圍為0至5；k/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.3；且m/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.4。
10.如態樣5所述之方法，其中該填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑。
11.如態樣5所述之方法，其中該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
12.如態樣5至11中任一者所述之方法，其中組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，組分(C)包括通式(3)的該線型聚有 機氫矽氧烷：HR4 2SiO-(R4 2SiO)g-SiR4 2H，填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑，以及該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
13.如態樣5至11中任一者所述之方法，其中組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，組分(C)包括通式(3a)的該線型聚有機氫矽氧烷：(R5SiO3/2)h(R5 2SiO2/2)i(R5 3SiO1/2)j(SiO4/2)k(XO)m，填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑，以及該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
14.如態樣5至13中任一者所述之方法，其中該無機填充劑係選自半導體等級熔融石英、玻璃纖維、礦物纖維、礬土纖維、含有礬土與矽土組分的陶瓷纖維、硼纖維、鋯土纖維、碳化矽纖維、金屬纖維或其他纖維狀填充劑；熔融矽土、晶態矽土、沉澱矽土、發煙矽土、烘烤矽土、氧化鋅、烘烤黏土、碳黑、玻璃珠、礬土、滑石、碳酸鈣、黏土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硫酸鋇、二氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、高嶺土、雲母、鋯。
15.如前述任一種態樣所述之方法，其中該封裝半導體裝置及該模具係彼此分離以提供不含模具的該封裝半導體裝置。或是如前述任一種態樣所述之方法，其中該封裝半導體裝置與該模具係彼此分離，且任何配給台與該半導體裝置係獨立彼此分離，以提供不含模具及任何配給台之該封裝半導體裝置。
圖1(非必要步驟)繪示一半導體裝置定位於一配給台上，其更具有一封裝膠組成物置於半導體裝置上。
圖2繪示一上方具有封裝膠且置於一開放壓縮模內之半導體裝置。
圖3a繪示圖2壓縮模之封閉狀態，其中封裝膠組成物塗覆半導體裝置頂部且部分塗覆其面對邊緣。
圖3b繪示圖2壓縮模之封閉狀態，其中封裝膠組成物塗覆半導體裝置頂部及面對側。
圖4a繪示在射出模內注入封裝膠組成物之前進入射出模之給料器系統，該射出模含有尚未塗覆之半導體裝置。
圖4b繪示在射出模內注入封裝膠組成物之後進入射出模之給料器系統。
圖5繪示一使用一矽晶圓型半導體裝置、一刮漿板以及一封 裝膠組成物之刮塗組合體，用以說明曲折測量。
10‧‧‧配給台組合體
22‧‧‧矽酮黏著劑組成物
25‧‧‧半導體裝置
50‧‧‧壓縮模
55‧‧‧上部
55a‧‧‧上部表面
60‧‧‧下部
60a‧‧‧下部表面

Claims (11)

  1. 一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(i)至(iii)：(i)成形一半導體裝置之一主要表面上之一矽酮黏著劑組成物，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；(ii)於50℃.至200℃.之溫度下硬化該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之硬化矽酮體；以及(iii)冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該成形步驟包括將該矽酮黏著劑組成物塗覆或噴灑於該主要表面上，或於一攝氏50度(℃.)至200℃.之模製溫度及一0.8百萬巴斯卡(MPa)至140 MPa之表壓下於一模具中模製該半導體裝置上之該矽酮黏著劑組成物，藉此以成形該半導體裝置之該主要表面上之該矽酮黏著劑組成物；且其中若該成形步驟係於該模具內進行，則該硬化步驟亦於該模具內進行。
  3. 一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(a)至(f)：a.將一半導體裝置放置於一配給台上； b.將一矽酮黏著劑組成物施用至位於該配給台上之該半導體裝置之該至少一主要表面，以形成一包括該半導體裝置之組合體，該半導體裝置具有施用至其至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物；c.將該組合體放置於一壓縮模內；d.於一攝氏50度(℃.)至200℃.之模製溫度及一0.8百萬巴斯卡(MPa)至140 MPa之表壓下，使該壓縮模內之該半導體裝置之該至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物進行壓縮模製，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；e.於一50℃.至200℃.之模製溫度下硬化該壓縮模內之該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之該硬化矽酮體；以及f.冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。
  4. 一種製造一封裝半導體裝置之方法，該封裝半導體裝置包括一半導體裝置封裝於具有一硬化矽酮體之至少一主要表面上，該方法包括步驟(c)至(f)且選擇性地包括(a)及(b)：a.選擇性地將一半導體裝置放置於一配給台上以形成一配給台組合體；以及b.選擇性地將該配給台組合體放置於一射出模內；c.將一矽酮黏著劑組成物注入該射出模以將該矽酮黏著劑組成物施用 至該半導體裝置之該至少一主要表面；d.於一攝氏50度(℃.)至200℃.之模製溫度及一0.8百萬巴斯卡(MPa)至140 MPa之表壓下，使該射出模內之該半導體裝置之該至少一主要表面上之該矽酮黏著劑組成物進行模製，以產生一封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之經成形矽酮黏著劑組成物；e.於一50℃.至200℃.之模製溫度下硬化該經成形矽酮黏著劑組成物，以產生封裝該半導體裝置之該至少一主要表面之該硬化矽酮體；以及f.冷卻該硬化矽酮體以及半導體裝置以提供該封裝半導體裝置；其中該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體之特徵可在於其在25℃.下之儲存模數為0.1十億巴斯卡(GPa)至10 GPa，且於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後其玻璃轉換溫度為0℃.至80℃。
  5. 如前述任一請求項所述之方法，其中該矽酮黏著劑組成物為一加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中該矽酮黏著劑組成物為一加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物，其中該加成可硬化有機聚矽氧烷樹脂組成物包括組分(A)至(E)：(A)5至150重量份的一聚二有機矽氧烷，其每分子平均具有至少二脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團；(B)100重量份的一分枝聚有機矽氧烷，其每分子平均具有至少一脂族不飽和有機基團以及至少一芳族基團；(C)1至60重量份的一聚有機氫矽氧烷，其每分子平均具有至少二與矽鍵結的氫原子以及至少一芳族基團； (D)10至850重量份的一填充劑；以及(E)一催化量的一加成反應催化劑；其中於該方法的步驟(e)中，該加成可硬化有機聚矽氧烷組成物硬化以形成該封裝半導體裝置之該硬化矽酮體，且其中該硬化矽酮體之特徵在於其蕭氏D硬度於25℃下為60至100且於150℃下為40至100，該蕭氏D硬度係根據ASTM D2240-86於為了測試目的而將該硬化矽酮體自該半導體裝置分離後進行測量而得。
  7. 如請求項6所述之方法，其中：組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，其中各R1與各R2係獨立選自於由無芳族且無脂族不飽和的單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，下標文字a為一整數，其具有一數值足以提供組分(A)一黏度，該黏度於25℃下係為10至1,000,000 mPa．s，惟其前提在於R1及/或R2平均至少二者為不飽和有機基團且R1及/或R2至少一者為一芳族基團；或其中組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，其中各R3係獨立選自於由無芳族且無脂族不飽和的單價取代及未取代烴基、脂族不飽和有機基團及芳族基團所組成之群組，惟其前提在於平均每分子至少一R3為一脂族不飽和有機基團且至少一R3為一芳族基團；X為一氫原子或一單價烴基；b為一正數；c為0或一正數；d為0或一正數；e為0或一正數；f為0或一正數；c/b為0至10範圍內的數；d/b為0至0.5範圍內的數；e/(b+c+d+e)為0至0.3範圍內的數；且f/(b+c+d+e)為0至0.4範圍內的數；或 其中組分(C)包括一通式(3)的線型聚有機氫矽氧烷：HR4 2SiO-(R4 2SiO)g-SiR4 2H，其中各R4獨立為一氫原子、一如上所述之芳族基團或一如上所述之無芳族且無脂族不飽和的單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少一R4為一芳族基團，且下標文字g為一整數，其數值為1或更多；或其中組分(C)包括一通式(3a)的分枝聚有機氫矽氧烷：(R5SiO3/2)h(R5 2SiO2/2)i(R5 3SiO1/2)j(SiO4/2)k(XO)m，其中X為一氫原子或一單價烴基；各R5獨立為一氫原子、一芳族基團或一無芳族且無脂族不飽和的單價取代或未取代烴基，惟其前提在於平均每分子至少二R5為氫原子且平均每分子至少一R5為一芳族基團；h為一正數；i為0或一正數；j為0或一正數；k為0或一正數；m為0或一正數；i/h具有一數值範圍為0至10；j/h具有一數值範圍為0至5；k/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.3；且m/(h+i+j+k)具有一數值範圍為0至0.4；或其中該填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑；或其中該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
  8. 如請求項7所述之方法，其中組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，組分(C)包括通式(3)的該線型聚有機氫矽氧烷：HR4 2SiO-(R4 2SiO)g-SiR4 2H，填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑，以及該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
  9. 如請求項8所述之方法，其中組分(A)具有通式(1)：R1 3SiO-(R2 2SiO)a-SiR1 3，組分(B)具有通式(2)：(R3SiO3/2)b(R3 2SiO2/2)c(R3 3SiO1/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f，組分(C)包括通式(3a)的該線型聚有機氫矽氧烷：(R5SiO3/2)h(R5 2SiO2/2)i(R5 3SiO1/2)j(SiO4/2)k(XO)m，填充劑(D)為一強化及延伸無機填充劑，以及該加成反應催化劑(E)為一矽氫化催化劑，且該矽氫化催化劑(E)包括一鉑與一有機聚矽氧烷之錯合物。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該無機填充劑係選自半導體等級熔融石英、玻璃纖維、礦物纖維、礬土纖維、含有礬土與矽土組分的陶瓷纖維、硼纖維、鋯土纖維、碳化矽纖維、金屬纖維或其他纖維狀填充劑；熔融矽土、晶態矽土、沉澱矽土、發煙矽土、烘烤矽土、氧化鋅、烘烤黏土、碳黑、玻璃珠、礬土、滑石、碳酸鈣、黏土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硫酸鋇、二氧化鈦、氮化鋁、氮化硼、碳化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、高嶺土、雲母、鋯。
  11. 如前述任一請求項所述之方法，其中該封裝半導體裝置及該模具係彼此分離以提供不含模具的該封裝半導體裝置。
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