TW574738B - Nano composite material selective package - Google Patents

Description

574738 五、發明說明（l) 發明領域： 本案係為一自行研發無機奈米粒子之高分子複合材料 前驅物’並利用微胞分散法將無機奈米粒子之複合高分子 前驅物分散於有機溶液中，並利用電泳沉積方法將無機奈 米粒子之高分子複合材料前驅物沉積於基材表面，並將此 發明應用於電子元件封裴，微機電科技產業。 發明背景： 隨著電子產品輕、薄、短、小趨勢的發展，半導體製 程技術飛快地進展，迫使〖c封裝技術必須不斷的提昇，朝 向更先進技術發展，其中材料性能的突破是相當重要的一 環，否則未來封裝階段將成為半導體產業的瓶頸，而減緩 整體半導體產業技術發展的速度。但如何在環保及性能上 兼顧，是目前積極克服的技術重點。 由於針對環境保護的考量，避免戴奥辛的產生和對臭 氧層進一步的破壞，歐洲已通過2〇 〇4年以後禁用含鹵素的 印刷電路板材料的草案，因此在封裝（含PCB、IC封裝）技 術、製程上所爻到的衝擊很大，因此在新材料的開發上， 是目前刻不容緩的新課題。 近十年奈米高分子複合材料的發展快速，以溶膠方 法製成之有機/無機複合材料，具有優異之耐磨性、附著 性、熱安定性、機械性，以及低介電性，由Yan chen，κ WU等人所證實，但是郤會因填充粒子無法達到奈米 ，而造成複合材料無機相與有機相的界面造成相分離 Η· 級

574738 五、發明說明（2) 使得複合材料無法發揮其特有的性質， 拉力性質等。而本實驗室自行研發出奈米級粒子=於^ Π =子除：具有以上優異Μ之外，並由 面：分離的問冑Η避免其複合材料無機相與有機相間界 主由Λ·外/歐洲專利，專利號卯1 09 1 371 Α2 11西元200 1 ，有提到在水溶液系統加入二氧化鈦顆粒可增加高分 子顆粒在水溶液系統的分散安定性，並在水溶液系:力统二 入〇rganosllane形成Slllca吸附在高分子顆粒上，再利用 將其沉積於基材形成高分子複合材料。而本發明 的石夕i奈米高分子複合材料前驅物於有機溶液中 $成微胞，而奈米粒子則包覆在微胞内部以及吸附於微胞 3 ’此法不但可以增加石夕氧奈米粒子於有機溶液中的安 ^ 並且可以增加矽氧奈米粒子於沉積絕緣膜中的均勻 2，而不致於降低複合材料的優異性能。而在日本專利， ^號JP079769 A2 27，西元200 1年中，有提到利用不銹 、導體作為基材，將高分子複合材料沉積於基材上，在説 =其沉積膜具有其良好之耐磨性及化學阻抗性，可應用於 =車工業、航太工業之抗化學腐蝕、耐磨損的表面塗裝 。而本發明不僅僅可以用導體作為基材，也可以利用半 體作為基材，以及利用奈米粒子分散技術，可以得到一 $機相/無機相均勻分佈，兩相界面之間沒有相分離之沉 八膜，大大地改善均勻性。並有前二項專利未有優異之低 電性、高附著性、熱安定性、高耐磨性、機械強度大等

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優點，並將此法更廣泛的應用於電子元件 以及微機電科技上。 展九電科技 目前半導體廠或LCD廠使用的方法大多是使用旋轉塗 ，法、，滾筒或刮刀式塗佈法將高分子塗佈在基材上，但這 ，方法仍有不少缺點，如··無法有效控制膜厚、溶劑消耗 夏大、無法選擇性封裝。其中旋轉塗佈法雖能利用轉速來 有效控制膜厚，但是不能選擇性封裝，而利用選擇性電泳 的方式’可徹底改進其傳統塗佈方法等之選擇性缺點。 本發明主要是利用電泳沉積的方法，在矽基材上沉 積一層含無機奈米粒子複合材料，利用電泳沉積形成絕緣 2的方法，能選擇性封裝，非常適合於微小化的元件製 ^ ’能有效的改善目前塗裝方法的技術限制及材質缺點。 發明概要： ^ 本發明為一自行研發無機奈米粒子，例如含矽氧奈 f粒子之高分子複合材料前驅物，並利用微胞分散法將矽 氧奈米粒子之複合高分子分散於有機溶液中，並利用外加 電場將·含矽氧奈米粒子之複合高分子微胞電泳沉積於被鍍 基材上’再經過脫水環化的過程形成高分子複合膜的製 程。該電泳沉積系統主要是以矽晶片作基材，並將此電極 置於反應槽中。除此之該系統尚包括一對電極，將二電極 一同置放至電泳沉積反應槽中，進行電泳沉積反應，其實 驗細節敘述如下。 一·反應槽中陽極基材為矽晶片，其可以是銅箔、

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。對極並不限 化學反應即 ，、鋁-銅合金等導體以及半導體作為基材 定種類，只要是一導體且不與系統參與任何 可’如：石墨、白金等。 二.錢液中含有沉殿劑以及改質劑，其目的為使 並能夠將石夕氧微粒包覆在並能约順 = 基材表面，本發明中所使用的沉 歲劑為丙酮專，而改質劑為三乙胺等。 ^發明所稱之含石夕&無機化合物之複合高分子材料，豆益 機化合物係指由化合物Si(〇R)n，其中R為烧基，含碳數'可'、 從心吒〗5 , n可從卜4，經由水解縮合形成之無機化合物。立 南分子前驅物為-般商用之材料，#聚醯亞胺樹脂、環氧 樹脂、含函素之高分子樹脂、或含磷、矽、硫之耐陳 分子樹脂。 關於本發明之實際操作實例可經由下列實施例進一步了 解，但此些實施例則不限專利之範圍。另外，本專利得由 熟悉本技術之士任施匠思而為諸般修飾，然皆不如附件申 請專利範圍所欲保護者。 實施例之一 (1)工作電極的前處理·· 配製40 wt % ΚΟΗ水溶液，加熱溶液至85，將矽晶 片置入水溶液中，反應時間大約一小時，目的在於洗去石夕

574738 五、發明說明（5) 晶片上的氧化層，以增加基材的導電度。 (2 )電鍍液的配製： 取些許複合高分子前驅物溶解於溶劑nmp(n-Met hy卜2-pyrrol i done)中，並添加三乙胺，及丙_等化 合物，配製成0.42wt〇/。高分子固體含量、5x 10 —5wt%三乙 胺、及73· 58wt %丙酮。 ~ 實施例之二 本實施例比較於不同 面積沉積量的關係， 如實施例一之電泳裝置與方法， 施加電壓下，其電泳沉積時間與單位 結果如圖一所示。 實施例之三 如實施例一之電泳裝置與方法’本實施例比較於不 施加電壓下，其電泳沉積時間與沉積速率的關係，結果如 實施例之四 如實施例一 < 電泳裝置與方法，漁！量其+同施加電壓 下之電泳沉積時間與膜厚的變化，結果如圖三所示。 實施例之五 不同 結果 如實施例—之電泳裝置與方法，本實施例比較於 沉積時間下’其外加電壓與單位面積沉積量的關係

第9頁 574738 五、發明說明（6) 如圖四所示。 實施例之六 如實施例一之電泳裝置與方法，研究其不同施加電壓 與平均沉積速率的關係，結果如圖五所示。 實施例之七 如實施例一之電泳裝置與方法，本實施例比較於不同 沉積時間下，其外加電壓與沉積膜厚的關係，結果如圖六 所示。 實施例之八 如實施例一之電泳裝置與方法，本實施例為觀察不 同絕緣膜之掃描式電子顯微鏡影相圖，結果如圖七所示。 圖（1 )為聚醯亞胺樹脂，製備方法為旋轉塗佈法，轉速約 為每分鐘1 000轉。圖（2)為含二氧化石夕顆粒聚醯亞胺複合

=分子，製備方法為電泳沉積法，外加電壓為100V 時間為60sec，從圖中可看ψ 谓 B八处仏h 丁 J有出顆粒大小大約為30〜4〇nm，並 且分佈均勻。 實施例之九 如實施例一之電泳裝置與 骐之掃描式電子顯微鏡影/ ’本實施例為觀察不同絕緣 為聚醯亞胺樹脂，製備^、目圖’結果如圖八所示。圖（1) 去為旋轉塗佈法，轉速約為每分 頁 第ίο 574738

鐘1 000轉。圖 制供七、i )為含氧化銘顆粒聚醯亞胺複合高分子， CA , 冰，儿積法，外加電壓為1 ο ον，沉積時間為 60sec，從圖主， T J看出顆粒大小大約為6〇〇〜8〇〇nm。 實施例之十 is] @ t例一之電泳裝置與方法，本實施例為觀察不 ' ' 描式探針顯微鏡影相圖’結果如圖九所示c /、、1醜亞胺樹脂，製備方法為旋轉塗佈法，轉速約 刀里〇〇轉。圖（2)為含二氧化矽顆粒聚醯亞胺複合 =刀子其顆粒大小約30〜40nm，製備方法為電泳沉積 法，外加電壓為70V，沉積時間為12() sec。 、 實施例之十一 如實施^一之電泳裝置與方法，本實施例為觀察不 、邑緣膜之掃描式探針顯微鏡影相圖，結果如圖十所示。冋 ?)為聚醯亞胺樹脂，製備方法為旋轉塗佈法，轉。圖 每分鐘1 0 00轉。圖（2)為含氧化鋁顆粒聚醯亞胺複合古二 子，其顆粒大小約60 0〜80 0nm，製備方法為電泳沉 外加電壓為100V，沉積時間為60 sec。 …

574738 圖式簡單說明 ΙϋϋΙ 第12頁

Claims (1)

1. 574738 六、申請專利範圍 5 ·如申明專利範圍第i項之製程，該矽氧無機奈米粒子係 溶膠-凝膠法水解縮合而成，其合成溫度為〇〜8〇t ’ …化合物Si (〇R)n，其中R為烷基，含碳數可從C1〜C15，η 攸1 4，並添加醇類R —〇Η，其中R為烷基，含碳數可從& iq ’ Si(〇R)n與醇類的重量比範圍可從〇· i〜丨⑽忖％ ，水與 R)n的重量比範圍可從〇〜1〇〇wt%，經由縮合反應形 之奈米級無機化合物泛 圍可從0 8(TC ^第員之製程，該電鍍溶液溫度操作範 80 C ’電鍍溶液攪拌速率範圍可從〇1〇〇〇〇 Γ⑽，電泳沉積電位操作範 7 ·如申請專利範圍第1工菌 制 ^ ^ 矽氧盔機太丰私：！ 製程，其包括沉積於基材上的 細作範圍可從0.1〜25t/mina 升概速革 8故如申請專利範圍第！項之製程，該製 材當作陽極’二導電金屬當作陰極，及電永 沉積反應槽可容納上述之電極及電鍍溶液Q ϋ:?專利範圍第1項之製程，其陽極可為可移動犬遠 續式電極以及固定式電極。 j移動式連 第14頁 574738 六、申請專利範圍 1 0.如申請專利範圍第1項之製程，其電鍍溶液可為非流動 系統以及流動系統。

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