Brevet FR2676595A1 — publié le 19921120

La présente invention concerne un procédé pour former un revêtement protecteur sur des dispositifs à semi-conducteur Elle concerne en particulier l'utilisation de compositions de silicone contenant du peroxyde de di(p-méthylbenzoyle) pour la formation de tels revêtements protecteurs. Des dispositifs à semi-conducteur, par exemple des redresseurs, transistors et circuits intégrés, sont largement utilisés dans de nombreuses applications électroniques Étant donné que les surfaces et jonctions de ces dispositifs sont sensibles à des agents contaminants, il est nécessaire de munir une partie au moins du dispositif d'un revêtement qui le protège contre les effets de ces agents contaminants Un type de matière de revêtement actuellement employée à cet effet est une composition d'élastomère de silicone durcissable comprenant un polysiloxane, une charge et un agent durcisseur, typiquement un peroxyde de chlorobenzoyle, qui est capable d'effectuer le durcissement à chaud de la20 composition en l'absence de pression. Il a cependant été constaté que, dans certaines applications, l'utilisation de ces compositions engendre une corrosion sur des substrats, tels que le cuivre et d'autres métaux, qui sont présents dans le dispositif On a donc eu besoin d'un procédé perfectionné pour former un revêtement protecteur sur la totalité ou une partie d'un dispositif à semi-conducteur. Selon la présente invention, il est fourni un procédé de formation d'un revêtement protecteur sur un dispositif à semi-conducteur, qui consiste à appliquer à une partie au moins d'un dispositif à semi-conducteur une composition durcissable comprenant un diorganopolysiloxane dans lequel les substituants organiques liés au silicium sont choisis parmi des groupes35 méthyle, des groupes phényle et des groupes vinyle, au moins 70 pour cent des substituants totaux étant des groupes méthyle et 0,01 à 2 pour cent étant des groupes vinyle, une charge et du peroxyde de di(p- méthylbenzoyle), puis à chauffer la composition appliquée. Dans les diorganopolysiloxanes utilisés dans le procédé de la présente invention, au moins 70 pour cent des substituants totaux liés au silicium sont des groupes méthyle et 0,01 à 2 pour cent, de préférence 0, 04 à 1 pour cent, des substituants totaux sont des groupes vinyle. Tous les autres substituants éventuels peuvent être des groupes phényle Ces diorganopolysiloxanes durcissables sont bien connus dans la technologie des élastomères de silicone et des exemples de diorganopolysiloxanes utilisables sont des copolymères de motifs diméthylsiloxane et méthylvinylsiloxane, des copolymères de motifs diméthylsiloxane, méthylvinylsiloxane et méthylphénylvinylsiloxane, des copolymères de motifs diméthylsiloxane, méthylvinylsiloxane et triméthylsiloxane et des copolymères de motifs diméthylsiloxane, méthylvinylsiloxane et diphénylsiloxane. Les compositions utilisées selon le procédé de la présente invention peuvent contenir l'une ou plusieurs des charges couramment employées dans la fabrication des élastomères de silicone, à condition qu'elles soient sensiblement inertes vis-à-vis des substrats existant dans le dispositif à semi-conducteur Des charges appropriées comprennent les silices de renforcement, l'oxyde de magnésium, une argile, la terre de diatomées et le carbonate de calcium En considération des propriétés physiques et électriques souhaitées pour le revêtement durci, la Demanderesse a constaté que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la charge est du quartz finement broyé La proportion de la matière de charge utilisée dans les compositions n'est pas très critique, mais la Demanderesse préfère incorporer la charge en une proportion de 5 à 200 parties en poids pour 100 parties du poids du diorganopolysiloxane. Les charges peuvent éventuellement être traitées pour modifier leur compatibilité avec les autres constituants de la composition ou pour améliorer sa stabilité au stockage Les charges peuvent être traitées préalablement ou être traitées "in situ" par addition d'un ou plusieurs agents de traitement pendant le mélange de la composition Des agents de traitement de charge appropriés apparaîtront au spécialiste de la technologie de fabrication des élastomères de silicone et comprennent des silanes, tels que le diméthyldichlorosilane et le triméthyléthoxysilane, des siloxanes tels que des siloxanes cycliques et des polydiméthylsiloxanes de bas poids moléculaire terminés par des groupes hydroxyle, et des silazanes tels que l'hexaméthyldisilazane. L'agent durcisseur, le peroxyde de di(p- méthylbenzoyle), est un composé connu qui est décrit dans le brevet des E U A N O 4 743 671 Ce brevet enseigne également l'utilisation du peroxyde comme agent durcisseur pour élastomères de silicone, mais n'enseigne ni ne suggère l'emploi de ces élastomères comme revêtements protecteurs pour dispositifs à semi- conducteur Afin de faciliter le mélange du peroxyde avec les autres constituants de la composition, il est préférable d'utiliser le peroxyde à l'état de pâte dans un liquide convenablement inerte, de préférence un polydiméthylsiloxane, qui est compatible avec ces autres constituants Le peroxyde est incorporé en des proportions qui sont classiques pour le durcissement par peroxyde des élastomères de silicone, en général de 0,5 à 6 parties pour 100 parties du poids total du diorganopolysiloxane et de la charge. Les compositions durcissables utilisées selon la présente invention peuvent être préparées en utilisant un matériel de mélange classique pour élastomères de silicone En considérant l'usage projeté des compositions comme matières de revêtement, les compositions35 durcissables doivent avoir une viscosité telle qu'elles puissent être distribuées et/ou étalées à l'aide de l'appareillage approprié Il est donc préférable que les compositions, avant durcissement, aient une viscosité d'environ 10 000 à environ 500 000 m Pa S à 250 C La viscosité désirée peut être atteinte en choisissant convenablement la viscosité du diorganopolysiloxane et la proportion de la charge et de tous les autres constituants épaississants éventuels qui sont incorporés En général, il est préférable que la viscosité du diorganopolysiloxane soit comprise entre 5 et 50 Pa S à 250 C et que la charge soit utilisée en une proportion de 30 à 160 parties en poids pour 100 parties en poids du diorganopolysiloxane. Toute technique appropriée peut être employée pour appliquer un revêtement sur des dispositifs à semi- conducteur selon le procédé de la présente invention. Normalement, la technique d'application consiste simplement à extruder une goutte de la composition de revêtement sur le dispositif à semiconducteur à partir d'une buse de distribution Après avoir été appliquée, la composition est au moins partiellement durcie par cuisson à des températures élevées Une exposition à une température d'environ 100 OC à 200 C pendant environ 5 secondes à environ 5 minutes est habituellement suffisante pour effectuer le durcissement de la composition. L'exposition à des températures élevées peut être directe, comme au moyen de lampes ou autres sources de chaleur rayonnantes, mais on l'effectue de la façon la plus commode en faisant passer les dispositifs revêtus dans un tunnel à air chaud L'étape de cuisson initiale peut être éventuellement suivie par une post-cuisson à plus haute température. L'Exemple suivant, dans lequel les parties sont exprimées en poids, illustre l'invention. Dans un mélangeur classique, on place 42,0 parties d'un polydiméthylsiloxane comportant un groupe vinyle fixé à chaque atome de silicium terminal et ayant une viscosité de 9000 m Pa S à 250 C, et 55, 0 parties de quartz broyé traité par un silane, et on mélange le tout pour former une pâte lisse A ce mélange, on ajoute ensuite 3 parties d'une pâte à 50 % en poids de peroxyde de di(p- méthylbenzoyle) dans un polydiméthylsiloxane liquide, et l'on continue à mélanger jusqu'à ce que le peroxyde soit dispersé de façon homogène dans le mélange. Des portions d'environ 1 g du mélange pâteux ainsi obtenu sont placées sur (i) une plaque de cuivre et (ii) une plaque de cuivre étamé, et exposées à l'air chaud à OC pendant 2 heures pour effectuer une cuisson et une post-cuisson du mélange Après refroidissement, on détache les portions de caoutchouc durci et l'on examine les substrats On n'observe ni corrosion ni coloration sur les substrats ou sur les surfaces de caoutchouc qui avaient été en contact avec les substrats. A titre de comparaison, on prépare une composition formatrice d'élastomère similaire, mais en remplaçant le peroxyde de di(p- méthylbenzoyle) par la même quantité de peroxyde de 2,4-dichlorobenzoyle Une portion d'environ 1 g de la composition est placée sur une plaque de cuivre et durcie par cuisson à l'air chaud à 1500 C pendant 2 heures On laisse refroidir la plaque de cuivre et l'on détache la portion d'élastomère durci On constate une corrosion évidente sur le cuivre, et la surface de l'élastomère qui avait été en contact avec le cuivre présente une intense coloration verte. REVENDICATIONS 1 Procédé de formation d'un revêtement protecteur sur un dispositif à semi-conducteur, qui comprend l'application à une partie au moins du dispositif à semi- conducteur d'une composition durcissable comprenant un diorganopolysiloxane dans lequel les substituants organiques liés au silicium sont choisis parmi des groupes méthyle, des groupes phényle et des groupes vinyle, au moins 70 pour cent des substituants totaux étant des10 groupes méthyle et 0,01 à 2 pour cent étant des groupes vinyle, une charge et un peroxyde organique, caractérisé en ce que le peroxyde organique est le peroxyde de di(p- méthylbenzoyle). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge est du quartz finement broyé. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la viscosité à 250 C de la composition durcissable est de 10 000 à 500 000 m Pa s.