專利名稱：：一種用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知，半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化是提高半導(dǎo)體器件電性能、合格率、穩(wěn)定性和可靠性的重要環(huán)節(jié)。用于表面鈍化的材料分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩大類，無(wú)機(jī)材料有二氧化硅、三氧化二鋁、磷硅玻璃、氮化硅等，有機(jī)材料有硅酮樹(shù)脂、聚酯膠、環(huán)氧樹(shù)脂、硅橡膠、聚酰亞胺等。通常認(rèn)為無(wú)機(jī)材料的鈍化效果優(yōu)于有機(jī)材料，但鈍化工藝復(fù)雜，需要高溫處理，對(duì)設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本高，而有機(jī)材料的鈍化工藝簡(jiǎn)單，成本低，更便于批量化生產(chǎn)，但鈍化效果比較差，高溫穩(wěn)定性也不如無(wú)機(jī)材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)成本低、鈍化效果好的用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目第一個(gè)目的的技術(shù)方案是一種用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料，它是由聚酰亞胺、無(wú)機(jī)鈍化材料和偶聯(lián)劑組成的混合物，每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有2003000重量份的聚酰亞胺和0.25.0重量份的偶聯(lián)劑；所述無(wú)機(jī)鈍化材料是三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種，其粒徑范圍在微米級(jí)至納米級(jí)；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。上述無(wú)機(jī)鈍化材料的粒徑范圍在《50微米至^10納米較好。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種易于操作，能確保產(chǎn)品質(zhì)量的制備用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是一種制備用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料的方法，其具體操作步驟如下①按以下配比準(zhǔn)備原料每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有2003000重量份的聚酰亞胺和0.25.0重量份的偶聯(lián)劑，其中無(wú)機(jī)鈍化材料是三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種，其粒徑范圍在微米級(jí)至納米級(jí)，其中偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；②將配方量無(wú)機(jī)鈍化材料放入高速攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌下將配方量的偶聯(lián)劑以霧狀噴到高速攪拌機(jī)內(nèi)的無(wú)機(jī)鈍化材料中，噴完再繼續(xù)攪拌至少30分鐘后，攪拌下加入配方量的聚酰亞胺，攪拌均勻后，引入超聲波分散裝置與高速攪拌機(jī)的機(jī)械攪拌一起再攪拌分散至少0.5小時(shí)，制得混合物；③將步驟②制得的混合物裝入壓力容器中抽真空，去除溶解在混合物中的氣泡即制得本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料。上述復(fù)合保護(hù)涂料的制備方法中，所述具體操作步驟的每一步驟，均在潔凈環(huán)境條件下進(jìn)行，所用設(shè)備和容器均保持潔凈且烘干。上述復(fù)合保護(hù)涂料的制備方法中，所述無(wú)機(jī)鈍化材料的粒徑范圍在《50微米至>10納米。本發(fā)明的技術(shù)效果是①本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料是適當(dāng)配比的聚酰亞胺、無(wú)機(jī)鈍化材料和偶聯(lián)劑的混合物，偶聯(lián)劑的存在確保無(wú)機(jī)鈍化材料能均勻分布在聚酰亞胺(有機(jī)鈍化材料)中并且能使兩者因化學(xué)作用而偶聯(lián)。無(wú)機(jī)鈍化材料的熱穩(wěn)定性、耐熱性、耐氧化性得到充分發(fā)揮，與半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)合牢度提高，進(jìn)而使鈍化效果得到提高，可有效阻擋a-粒子，阻止可動(dòng)Na離子、金屬離子遷移。當(dāng)本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化時(shí)，只要涂覆在半導(dǎo)體臺(tái)面，就可以達(dá)到單純使用無(wú)機(jī)材料的鈍化效果，克服了單純使用無(wú)機(jī)材料鈍化時(shí)，設(shè)備昂貴操作復(fù)雜的缺點(diǎn)，也克服了單純使用聚酰亞胺有機(jī)鈍化材料的鈍化效果不如無(wú)機(jī)材料的缺點(diǎn)(見(jiàn)表2-1和表2-2)，還可降低生產(chǎn)成本；②本發(fā)明在制備復(fù)合保護(hù)涂料時(shí)，適量的偶聯(lián)劑以噴霧狀加入，使得偶聯(lián)劑能與無(wú)機(jī)鈍化材料充分接觸，再同時(shí)采用機(jī)械攪拌和超聲波兩種分散方法進(jìn)行分散，使無(wú)機(jī)鈍化材料充分分散在聚酰亞胺中形成均勻的混合物。因此，使得有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的鈍化作用得到最大的發(fā)揮，而且無(wú)需昂貴的設(shè)備，也不需要特殊的操作技巧，容易推廣。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但不受此限制。實(shí)施例中使用的原料均為適合半導(dǎo)體行業(yè)使用的市售品。實(shí)施例15制備復(fù)合保護(hù)涂料15#(—)復(fù)合保護(hù)涂料配方按每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有2003000重量份的聚酰亞胺和0.25.0重量份的偶聯(lián)劑的配比配制復(fù)合保護(hù)涂料，其中無(wú)機(jī)鈍化材料是三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種，其粒徑范圍在微米級(jí)至納米級(jí)，其中偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；具體配方見(jiàn)表1(涂料各組分的用量均為重量份)。表1涂料組分用量實(shí)施例1用量實(shí)施例2用量實(shí)施例3用量實(shí)施例4用量實(shí)施例5聚酰亞胺ZKPI-305IIA,1000ZKPI-307，500ZKPI-309，200Au進(jìn)PD450，3000GCPI-J43AG，2500無(wú)機(jī)鈍化材料Si3N4，100A1203，100Si02100A1203，40Si02，60A1203，80SiC，20偶聯(lián)劑硅垸偶聯(lián)劑KH-550，0.20硅垸偶聯(lián)劑A-1100，0.80硅垸偶聯(lián)劑KH-843，0.55硅垸偶聯(lián)劑A-1120，鈦酸酯偶聯(lián)劑Z-6020，2.004注1:表1中所用Si3N4粒徑為600納米;A1203粒徑為80納米;SiC粒徑為2000納米，Si02粒徑為4500納米;注2:表1中的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-843均為南京曙光化工集團(tuán)產(chǎn)品牌號(hào)；鈦酸酯偶聯(lián)劑Z-6020為道康寧公司產(chǎn)品牌號(hào)；但不受此限制，可用同類產(chǎn)品替換，例如硅烷偶聯(lián)劑還可用KH-570、SG-Si900(均為南京曙光化工集團(tuán)產(chǎn)品牌號(hào))等替換；鈦酸酯偶聯(lián)劑還可用NDZ-130、NDZ-401(均為南京曙光化工集團(tuán)產(chǎn)品牌號(hào))、YB-201(常州亞邦亞宇公司產(chǎn)品牌號(hào))等替換；注3:表1中的聚酰亞胺ZKPI-309、ZKPI-307、ZKPI-30511A均為北京波米公司的產(chǎn)品牌號(hào)；GCPI-J43AG為常州廣成新型塑料有限公司的產(chǎn)品牌號(hào)；AurumPD450為三井化學(xué)公司產(chǎn)品牌號(hào)；但不受此限制，可用同類產(chǎn)品替換；(二)具體操作①按表1的配比準(zhǔn)備原料并且將所用設(shè)備和容器均洗凈且烘干；②將配方量無(wú)機(jī)鈍化材料放入高速攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌下將配方量的偶聯(lián)劑以霧狀噴到高速攪拌機(jī)內(nèi)的無(wú)機(jī)鈍化材料中，噴完再繼續(xù)攪拌30分鐘后，攪拌下加入配方量的聚酰亞胺，攪拌均勻后，引入超聲波分散裝置與高速攪拌機(jī)的機(jī)械攪拌一起再攪拌分散0.5小時(shí)，制得混合物；③將步驟②制得的混合物裝入壓力容器中抽真空，去除溶解在混合物中的氣泡，即分別制得實(shí)施例15的本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料1#5#。應(yīng)用例對(duì)半導(dǎo)體臺(tái)面進(jìn)行鈍化保護(hù)在潔凈環(huán)境下，將已形成的半導(dǎo)體臺(tái)面采用現(xiàn)有方法進(jìn)行預(yù)處理后，分別用實(shí)施例15制得的復(fù)合保護(hù)涂料1#5#，采用刷涂、滾涂或浸漬方法均勻涂覆在半導(dǎo)體臺(tái)面的表面，然后置于真空干燥箱中，在壓力O.1MPa0.3MPa條件下，采用階梯升溫法固化即40。C60。C恒溫lh4h，80°C1l(TC恒溫lh2h，130°C180°C恒溫lh2h，200°C23(TC恒溫lh2h，260。C30(TC恒溫lh4h，完成固化后，自然冷卻到80。C以下即完成鈍化，送入后續(xù)工序繼續(xù)處理。根據(jù)實(shí)際需要，如果復(fù)合保護(hù)涂料的涂層要求較厚時(shí)，需要多次涂覆，避免一次涂覆的涂層過(guò)厚易產(chǎn)生氣泡而影響鈍化效果的缺點(diǎn)，每次涂覆的涂層都要采用階梯升溫法固化后，才能涂覆下一層，以確保每層涂層均勻固化且無(wú)氣泡。對(duì)比例用現(xiàn)有硅橡膠保護(hù)涂料和聚酰亞胺(不合無(wú)機(jī)鈍化材料)保護(hù)涂料分別對(duì)半導(dǎo)體臺(tái)面(與應(yīng)用例的半導(dǎo)體臺(tái)面相同)進(jìn)行鈍化保護(hù)后，保存，備檢測(cè)性能使用。檢測(cè)臺(tái)面性能將用實(shí)施例5制得的復(fù)合保護(hù)涂料5#涂覆得到的鈍化的半導(dǎo)體臺(tái)面和對(duì)比例得到的鈍化的半導(dǎo)體臺(tái)面進(jìn)行電性能檢測(cè)，分別按現(xiàn)行方法檢測(cè)鈍化后臺(tái)面的反向擊穿電壓及反向漏電流，平行檢測(cè)10個(gè)樣品，將測(cè)得的最大值、最小值及平均值分別列在表2-1和表2-2。表2-l反向擊穿電壓(測(cè)試條件IK=5iiA)5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2-1可以看出，用實(shí)施例5制得的本發(fā)明復(fù)合保護(hù)涂料5#鈍化的臺(tái)面，其反向擊穿電壓均高于對(duì)比例用硅橡膠、聚酰亞胺(不含無(wú)機(jī)鈍化材料)鈍化的臺(tái)面，產(chǎn)品的性能得到提高。表2-2反向漏電流(測(cè)試條件VK=1000V)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2-2看出，反向漏電流最小的是用磷硅玻璃鈍化的臺(tái)面；用實(shí)施例5制得的本發(fā)明復(fù)合保護(hù)涂料5#鈍化的臺(tái)面的反向漏電流明顯小于用硅橡膠和用聚酰亞胺(不含無(wú)機(jī)鈍化材料)鈍化的臺(tái)面，而與用磷硅玻璃鈍化的臺(tái)面接近?？傊c原來(lái)單純的聚酰亞胺(不合無(wú)機(jī)鈍化材料)保護(hù)材料相比，本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料能顯著地減少漏電流，提高耐壓水平，兼顧了器件的高性能和低成本的要求。在制備本發(fā)明復(fù)合保護(hù)涂料時(shí)，如果配入無(wú)機(jī)鈍化材料不采用偶聯(lián)劑而且也不用超聲波分散，用所制得的復(fù)合保護(hù)涂料對(duì)半導(dǎo)體臺(tái)面進(jìn)行鈍化后，當(dāng)進(jìn)行上述電性能檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其鈍化效果與不含無(wú)機(jī)鈍化材料的聚酰亞胺相同，證明了本發(fā)明制備復(fù)合保護(hù)涂料的方法對(duì)提高產(chǎn)品性能具有明顯的作用。權(quán)利要求一種用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料，其特征在于，它是由聚酰亞胺、無(wú)機(jī)鈍化材料和偶聯(lián)劑組成的混合物，每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有200～3000重量份的聚酰亞胺和0.2～5.0重量份的偶聯(lián)劑；所述無(wú)機(jī)鈍化材料是三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種，其粒徑范圍在微米級(jí)至納米級(jí)；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合保護(hù)涂料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鈍化材料的粒徑范圍在《50微米至^IO納米。3.—種制備用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料的方法，其特征在于，具體操作步驟如下①按以下配比準(zhǔn)備原料每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有2003000重量份的聚酰亞胺和0.25.0重量份的偶聯(lián)劑，其中無(wú)機(jī)鈍化材料是三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種，其粒徑范圍在微米級(jí)至納米級(jí)，其中偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；②將配方量無(wú)機(jī)鈍化材料放入高速攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌下將配方量的偶聯(lián)劑以霧狀噴到高速攪拌機(jī)內(nèi)的無(wú)機(jī)鈍化材料中，噴完再繼續(xù)攪拌至少30分鐘后，攪拌下加入配方量的聚酰亞胺，攪拌均勻后，引入超聲波分散裝置與高速攪拌機(jī)的機(jī)械攪拌一起再攪拌分散至少0.5小時(shí)，制得混合物；③將步驟②制得的混合物裝入壓力容器中抽真空，去除溶解在混合物中的氣泡即制得本發(fā)明的復(fù)合保護(hù)涂料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合保護(hù)涂料的制備方法，其特征在于，所述具體操作步驟的每一步驟，均在潔凈環(huán)境條件下進(jìn)行，所用設(shè)備和容器均保持潔凈且烘干。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合保護(hù)涂料的制備方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鈍化材料的粒徑范圍在《50微米至^10納米。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體臺(tái)面鈍化的復(fù)合保護(hù)涂料及其制備方法。它是由聚酰亞胺、無(wú)機(jī)鈍化材料和偶聯(lián)劑組成的混合物，每100重量份的無(wú)機(jī)鈍化材料配有200～3000重量份的聚酰亞胺和0.2～5.0重量份的偶聯(lián)劑；所述無(wú)機(jī)鈍化材料是粒徑在微米級(jí)至納米級(jí)的三氧化二鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種或幾種；所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。制備復(fù)合保護(hù)涂料時(shí)適量的偶聯(lián)劑以噴霧狀加入使得偶聯(lián)劑能與無(wú)機(jī)鈍化材料充分接觸，再采用機(jī)械攪拌和超聲波分散方法借助偶聯(lián)劑使無(wú)機(jī)鈍化材料充分分散在聚酰亞胺中形成均勻的混合物。鈍化效果與單純使用無(wú)機(jī)材料鈍化時(shí)相當(dāng)，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，生產(chǎn)成本降低，容易推廣。文檔編號(hào)C09D179/08GK101712845SQ20091018192公開(kāi)日2010年5月26日申請(qǐng)日期2009年7月23日優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日發(fā)明者莊建軍申請(qǐng)人:常州銀河電器有限公司