WO2007036524A1 - Uv-härtender klebstoff, verfahren zur herstellung, verklebtes halbleiterbauelement und verfahren zum verkleben - Google Patents

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Definitions

  • UV-curing adhesive for manufacture, bonded semiconductor device and method of bonding
  • the invention relates to a UV-curing adhesive with organic clay minerals for bonding and encapsulating semiconductor devices, a process for producing such an adhesive, bonded or encapsulated Halbleiterbau- elements and a method for bonding or encapsulation.
  • the adhesives should not only ensure a secure and rapid bonding of the individual components, but they should also reliably prevent the penetration of, for example, water, moisture and harmful gases. This is of particular importance in particular for organic, light-emitting diodes (OLEDs).
  • OLEDs organic, light-emitting diodes
  • OLEDs comprise organic monomers or polymers interposed between electrodes, with one electrode being transparent. When a voltage is applied to the electrodes, the emission of light takes place.
  • OLEDs include an organic electroluminescent material (emitter), an organic hole transporting material, and an organic electron transporting material. These materials, as well as the cathode material, must be protected from degradation by air (oxygen) and water, which requires efficient encapsulation or packaging.
  • Various encapsulations are described, for example, in European Patent 1 218 950 Bl, which, however, all have specific disadvantages, as illustrated below.
  • the OLEDs are enclosed by a glass housing, wherein the glass parts must be connected to each other.
  • Glass soldering i. the bonding of glass parts through a glass solder, has the disadvantage of heating the diode, which may cause the polymer materials can be destroyed.
  • EP 1 218 950 B1 also discloses an epoxy adhesive.
  • This adhesive is a UV-curable reactive adhesive and does not require any heating of the adhesive to cure. However, it still has the disadvantage that the penetration of noxious gases and moisture can not be reliably prevented.
  • US Pat. No. 2003/39812 proposes epoxy resins which are mixed with organic clay materials, so-called organoclays, in order to reduce the permeability to noxious gases and moisture and to reduce the hygroscopic properties of the resin.
  • organoclays organic clay minerals
  • thermosetting plastics since only by a slow curing process, as in the case of thermosetting plastics
  • Plastics is present, a substantial or complete exfoliation of the phyllosilicates is possible.
  • the curing in UV-curable resins takes place within a few seconds. This period of time is not sufficient for the exfoliation of the clay minerals.
  • Thermosetting plastics in turn have the disadvantage that the parts to be bonded must be heated to cure the plastic. This can cause damage to the partially sensitive components.
  • a UV-curable adhesive comprising at least one UV-curable resin and a plurality of organic clay particles having a high aspect ratio with respect to a height to a length of a particle.
  • a process for producing a UV-curable resin containing a plurality of organic clay particles having a high aspect ratio with respect to a height to a length of a particle comprising the steps of: a) providing a resin ; b) dispersing an organic clay material in the resin; c) swelling the organic clay in the resin for a predetermined period of time; d) homogeneous mixing of the swollen mixture.
  • a semiconductor device having a substrate and a semiconductor structure integrated with the substrate or mounted on a surface of the substrate is provided with a semiconductor structure protection package and an adhesive as claimed in any of claims 1-6 ,
  • a method for bonding substrates comprising the following steps:
  • Curing in the adhesive to exfoliate Such an adhesive, which already contains exfoliated clay minerals, has a reduced permeability to moisture or noxious gases and is not detrimental to heat-sensitive parts, since curing takes place via UV irradiation.
  • the adhesive is well storable. Since at least one dimension of the particles is in the nanometer range, they show no or no significant light scattering and thus do not affect the adhesive with respect to the light transmission.
  • the adhesives can be produced solvent-free and are thus very good for the environment. Reducing the volumetric fill of inorganic material over conventional fillers improves adhesion to the substrate surfaces. It also reduces mechanical stress and the modulus of elasticity, which reduces the formation and propagation of cracks.
  • the exfoliated clay minerals dispersed in the adhesive have an aspect ratio of greater than 10, preferably greater than 100, more preferably greater than 1000.
  • an exfoliated clay mineral particle is characterized by its greatly differing extents. These particles have a height of typically a few nanometers. In contrast, the width and the length of the particles can be in the range of micrometers. To determine the dimensions of a particle, its height, width and length are used. The height is the shortest and the length is the longest extent. The particles correspond to isolated crystal lamellae.
  • an epoxy resin is preferably used. This epoxy resin may be an aliphatic and / or cycloaliphatic epoxy resin. The use of bisphenol A has proven particularly advantageous.
  • Diglycidyl ether exposed as an epoxy resin.
  • the organic clay minerals that form the particles can be obtained from natural and / or synthetic clay mineral. These can be prepared by intercalation and / or exfoliation. During the intercalation, the alkali metal and / or alkaline earth metal ions, which are located between the crystalline layers, are exchanged for suitable ammonium compounds and / or carboxylic acids. During this process, the layer compounds are made oranophilic and thus plastic compatible. The layer compounds prepared in this way are called organoclays.
  • Bentonite, hectorite, montmorillonite and / or hydrotalcite are preferably used as organic clay material.
  • the adhesive preferably additionally comprises further substances. These may e.g. Adhesion promoter, photoinitiator and / or filler.
  • Adhesion promoters can be silane-based, for example.
  • alkoxy-functional silanes which are generally methoxy- and ethoxy-functional silanes, can be used to advantage.
  • the silanes usually carry at least one other group that over
  • the coupling agent may preferably be added to the adhesive in an amount of 0.05 to 2% by mass.
  • the photon initiator used is advantageously an onium salt, in particular a triarylsulfonium salt with hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate or hexafluoroantimonate as anion, for example triphenylsulfonium hexafluoroantimonate.
  • the photoinitiator is preferably tiator used in a proportion of 0.01 to 5 mass%.
  • fillers may be included. These fillers can be used, for example, to adjust the flow properties.
  • suitable fillers are quartz flours or other mineral fine flours, in particular based on silicic acid.
  • other known additives or additives can be added. These may include, for example, dyes, pigments, wetting aids, leveling agents, adhesion promoters, thixotropic agents, defoamers, flow modifiers, stabilizers and flame retardants.
  • the adhesive can be given additional properties such as color, special rheological properties and high flammability.
  • the adhesive may also contain a polyol. The polyols are used to modify the mechanical properties of the cured
  • the reaction adhesive may additionally contain a surface-active compound, in particular a surface-active siloxane.
  • Such additives serve as defoamers and leveling agents.
  • the proportion of surface-active compounds is low. It is generally only 0.1 to 0.5 mass%.
  • the process for producing a UV-curable resin involves dispersing the organoclays in the resin. Subsequently, the organoclay is exfoliated in a swelling phase.
  • the swelling can be carried out at a temperature in the range of 20-120 0 C, preferably in the range of 40-100 0 C.
  • the swelling time is from 1 to 10 hours, preferably from 4 to 12 hours.
  • the mixture is then homogenized again. In this case, further substances such as a UV-hardener or photoinitiator can be added.
  • the adhesive can be advantageously used in encapsulating semiconductor devices in several embodiments.
  • the adhesive may be used to bond a capping be used with a substrate or as encapsulation itself. It can also be used wherever adhesive properties are required together with an airtight or gas-tight seal. Therefore, the adhesives of the present invention can be preferably used in the encapsulation of OLEDs.
  • the adhesive is applied to at least one surface of at least one of the substrate parts.
  • the UV-curable adhesive is cured by irradiation with UV light.
  • light is used here in the absorption maximum or close to the absorption maximum of the UV photoinitiator.
  • light in the absorption maximum of the ultraviolet curable resin itself may be used as far as it absorbs in the ultraviolet region. Wavelengths shorter than 400nm are used for this.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of an encapsulated OLED
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a power device encapsulated with an adhesive.
  • the filler was first in the desired concentration with the aid of a dispersing machine in 100 parts by mass of a Bisphenol A diglycidyl ether resin dispersed. After a swelling period of 8 hours at a temperature of 80 0 C 3 mass parts of UVI were UCC (Union Carbide Chemicals) as a UV curing agent is added 6974 to the mixture after cooling. The mixture was then stirred for a further 15 minutes at room temperature, degassed and then applied by screen printing on a substrate surface in a layer thickness of about 0.25 mm.
  • UCC Union Carbide Chemicals
  • the curing takes place under a commercially available UV lamp from Hönle by irradiation for a period of 30 seconds.
  • UV curing agent UV 6974
  • UV curing agent UV 6974
  • the water vapor permeability (WDD) of the epoxy resin nanocomposite molding materials was investigated by means of a Ca-level.
  • a Ca-mirror is deposited in a glass cavity with a thickness of about 1 micron.
  • the adhesive used is the epoxy resin nanocomposite according to the invention.
  • the diffusion takes place through the adhesive layer.
  • a measure of the diffusion is the fading of the Ca-level by diffusing moisture when stored in a climate of 70 0 C and 90% relative humidity. The results of the tests are shown in Table 1.
  • Table 1 Time to fade of Ca level as a measure of water vapor permeability.
  • the water vapor permeability of the samples according to the invention is superior to that of the comparative example.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an encapsulated OLED.
  • two layers 2 and 3 are applied to form the OLED on a substrate 1.
  • the two layers are surrounded by an encapsulation 4.
  • This encapsulation 4 is bonded to the substrate via an adhesive 5.
  • the substrate 1 is the two organic layers 2, 3 for the production the OLED applied.
  • an adhesive 5 is applied to the contact region of the encapsulation 4 with the substrate 1.
  • the encapsulation 4 is placed on the substrate 1 with the applied adhesive 5, so that the OLED is encapsulated by the encapsulation 4.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of an encapsulated with an adhesive power device 6.
  • the adhesive 7 is poured over the applied to a substrate 1 device 6, whereby this is encapsulated.
  • the power device may be, for example, a MOSFET, a JFET or a thyristor.
  • the present invention has been described above with reference to a preferred embodiment, it is not limited thereto, but modifiable in many ways.
  • the invention is not limited to the specific structure of an OLED shown in the preceding figure. Rather, the adhesive may also be used to encapsulate other semiconductor devices.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen UV-härtenden Klebstoff enthaltend zumindest ein UV-härtbares Harz und eine Vielzahl von Partikeln aus organischem Tonmaterial, welche ein hohes Aspektverhältnis bezogen auf eine Höhe zu einer Länge der Partikel aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Klebstoffs, verklebte oder verkapselte Halbleiterbauelemente sowie ein Verfahren zum Verkleben oder Verkapseln.

Description

Beschreibung
UV-härtender Klebstoff, Verfahren zur Herstellung, verklebtes Halbleiterbauelement und Verfahren zum Verkleben
Die Erfindung betrifft einen UV-härtenden Klebstoff mit organischen Tonmineralien zur Verklebung und Verkapselung von Halbleiterbauelementen, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Klebstoff, verklebte oder verkapselte Halbleiterbau- elemente sowie ein Verfahren zum Verkleben oder Verkapseln.
Häufig werden bei der Montage von Halbleiterbauelementen diverse Teile des Halbleiterbauelements durch Klebemassen miteinander verbunden bzw. im Rahmen eines so genannten Bauele- ment-Packaging gekapselt. Mit den steigenden Anforderungen an die Halbleiterbauelemente steigen auch die Anforderungen an derartige Klebemassen. So sollen die Klebstoffe nicht nur ein sicheres und schnelles Verkleben der einzelnen Komponenten sicherstellen, sondern sie sollen des Weiteren auch das Ein- dringen von beispielsweise Wasser, Feuchtigkeit und Schadgasen zuverlässig verhindern. Dies ist insbesondere bei organischen, lichtemittierenden Dioden (OLEDs) von besonderer Bedeutung. Die Erfindung soll nachfolgend am Beispiel von OLEDs beschrieben werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
OLEDs weisen organische Monomere oder Polymere auf, die zwischen Elektroden angeordnet sind, wobei eine Elektrode transparent ist. Beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden erfolgt die Emission von Licht. OLEDs weisen dazu typischerwei- se ein organisches elektrolumineszierendes Material (Emitter) , ein organisches Löcher transportierendes Material und ein organisches Elektronen transportierendes Material auf. Diese Materialien sowie das Kathodenmaterial müssen vor einer Degradation durch Luft (Sauerstoff) und Wasser geschützt wer- den, wozu eine effiziente Kapselung oder ein Gehäuse erforderlich ist. Verschiedene Verkapselungen sind beispielsweise in dem Europäischen Patent 1 218 950 Bl beschrieben, die jedoch alle spezifische Nachteile aufweisen, wie im Folgenden dargestellt wird.
Bevorzugt werden die OLEDs durch ein Glasgehäuse eingefasst, wobei die Glasteile miteinander verbunden werden müssen. Das Glaslöten, d.h. das Verbinden von Glasteilen durch ein Glaslot, hat dabei den Nachteil, die Diode zu erwärmen, wodurch unter Umständen die Polymermaterialien zerstört werden können .
Auch die Verklebung von Glasteilen, wie Glassubstraten, Glasplatten oder Glasverkapselungen, mit unterschiedlichen, zu- meist wärmehärtenden Klebstoffen ist bekannt. Die hierfür eingesetzten Klebstoffe weisen jedoch alle den Nachteil auf, dass der Ausschluss von Feuchtigkeit nicht vollständig gewährleistet werden kann. Daher werden oftmals so genannte Gettermaterialien eingesetzt, um eindringende Feuchtigkeit abzufangen und zu binden. Da diese Materialien mit der Zeit verbraucht werden, verlieren sie im Verlauf der Zeit an Effektivität, sodass das OLED nicht mehr vor eindringender Feuchtigkeit geschützt werden kann.
In der EP 1 218 950 Bl wird auch ein Epoxidharz-Klebstoff offenbart. Dieser Klebstoff ist ein UV-härtbarer Reaktionsklebstoff und erfordert zum Aushärten keine Erwärmung des Klebstoffs. Er besitzt jedoch nach wie vor den Nachteil, dass ein Eindringen von Schadgasen und Feuchtigkeit nicht zuverlässig verhindert werden kann.
In der US-Offenlegungsschrift US 2003/39812 werden dagegen Epoxidharze vorgeschlagen, die mit organischen Tonmaterialien, so genannten Organoclays, versetzt werden, um die Durchlässigkeit für Schadgase und Feuchtigkeit zu vermindern sowie die hygroskopischen Eigenschaften des Harzes zu verringern. Als organophile Tonmineralien oder organische Tonmineralien werden Tonmineralien bezeichnet, bei denen die in den Schichten vorliegenden Alkali- und Erdalkaliionen durch sperrigere Kationen wie substituierte Ammoniumionen ausgetauscht sind. Dies wird allgemein als Interkalation bezeichnete. Durch diese Interkalation wird der Schichtabstand in den Schichtsilikaten vergrößert. Die Schichten können dabei auch vollständig voneinander abgetrennt werden (Exfolierung) .
Die Verwendung von organischem Ton in Kunststoffen ist bisher jedoch auf wärmehärtbare Kunststoffe beschränkt, da nur durch einen langsamen Aushärtprozess, wie er bei wärmehärtbaren
Kunststoffen vorliegt, eine weitgehende oder vollständige Ex- folierung der Schichtsilikate möglich ist. Die Aushärtung in UV-härtbaren Harzen erfolgt jedoch innerhalb weniger Sekunden. Diese Zeitdauer ist für die Exfolierung der Tonminera- lien nicht ausreichend. Wärmehärtbare Kunststoffe weisen wiederum den Nachteil auf, dass die zu verklebenden Teile zum Aushärten des Kunststoffs erhitzt werden müssen. Dadurch kann eine Schädigung der teilweise empfindlichen Bauteile verursacht werden.
Derzeit besteht somit der Bedarf nach einem Klebstoff insbesondere für empfindliche Halbleiterbauelemente wie OLEDs, der einen verbesserten Schutz vor Feuchtigkeit aufweist und nicht durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet werden muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein UV-härtbares Harz und ein entsprechendes Herstellungsverfahren für das Harz bereitzustellen, wobei das Harz eine verminderte Durchlässigkeit für Feuchtigkeit aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verkleben von Materialien sowie ein verklebtes Material bereitzustellen, wobei ein UV-härtbares Harz, das eine verminderte Durchlässigkeit für Feuchtigkeit aufweist, als Klebstoff verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird zumindest eine diese Aufgaben durch einen Klebstoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Eine weitere Aufgaben wird durch das Verfahren zum Verkleben von Materialien nach Anspruch 10 sowie ein Substrat nach Anspruch 11 gelöst.
Gemäß eines ersten Aspekts ist ein UV-härtender Klebstoff vorgesehen, der zumindest ein UV-härtbares Harz und eine Vielzahl von Partikeln aus organischem Tonmaterial, welche ein hohes Aspektverhältnis bezogen auf eine Höhe zu einer Länge eines Partikels aufweisen, enthält.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines UV-härtbaren Harzes vorgesehen, das eine Vielzahl von Partikeln aus organischem Tonmaterial enthält, welches ein hohes Aspektverhältnis bezogen auf eine Höhe zu einer Länge eines Partikels aufweisen, mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Harzes; b) Dispergieren eines organischen Tonmaterials in dem Harz; c) Quellen des organischen Tons in dem Harz für eine vor- gegebene Zeitdauer; d) homogenes Vermischen der gequollenen Mischung.
Nach noch einem weiteren Aspekt ist ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat und mit einer Halbleiterstruktur, die in dem Substrat integriert ist oder auf einer Oberfläche des Substrats angebracht ist, mit einem Gehäuse zum Schutz der Halbleiterstruktur und mit einem Klebstoff nach einem der Ansprüche 1-6 vorgesehen.
Gemäß einem vierten Aspekt ist ein Verfahren zum Verkleben von Substraten vorgesehen, das folgende Schritte aufweist:
(A) Bereitstellen eines ersten Substrates;
(B) Aufbringen eines Klebstoffes nach einem der Ansprüche 1-6 auf das Substrat; (C) Aufbringen eines zweiten Substrates auf das erste
Substrat; (D) Aushärten zumindest des Klebstoffes durch UV-Licht. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, einen Klebstoff durch das Einbringen von interkalier- tem bzw. exfoliertem organischem Tonmaterial undurchlässig für Feuchtigkeit bzw. Wasser und/oder Schadgase zu machen. Es wurde ein Verfahren entwickelt, die Tonmineralien vor der
Aushärtung in dem Klebstoff zu exfolieren. Ein solcher Klebstoff, der bereits exfolierte Tonmineralien enthält, besitzt eine verminderte Durchlässigkeit für Feuchtigkeit bzw. Schadgase und ist für wärmeempfindliche Teile nicht abträglich, da eine Aushärtung über UV-Bestrahlung erfolgt. Zudem ist der Klebstoff gut lagerfähig. Da mindestens eine Dimension der Partikel im Nanometerbereich liegt, zeigen sie keine oder keine wesentliche Lichtstreuung und beeinträchtigen somit den Klebstoff bezüglich der Lichtdurchlässigkeit nicht. Die Kleb- Stoffe könne lösungsmittelfrei hergestellt werden und sind damit sehr gut umweltverträglich. Die Verringerung des Volumenfüllgrades an anorganischem Material gegenüber den herkömmlichen Füllmitteln verbessert die Haftung gegenüber den Substratoberflächen. Ebenso werden dadurch mechanische Span- nungen und der E-Modul gesenkt, wodurch die Bildung und Ausbreitung von Rissen reduziert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschrei- bung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Die exfolierten Tonmineralien, die in dem Klebstoff disper- giert sind, besitzen ein Aspektverhältnis von größer als 10, bevorzugt größer als 100, noch bevorzugter größer als 1000. Ein exfoliertes Tonmineralpartikel zeichnet sich also durch seine stark unterschiedlichen Ausdehnungen aus. Diese Partikel besitzen eine Höhe von typischerweise wenigen Nanometern. Dagegen können die Breite und die Länge der Partikel im Bereich von Mikrometern liegen. Zur Bestimmung der Ausmaße ei- nes Partikels werden dessen Höhe, Breite und Länge verwendet. Dabei ist die Höhe die kürzeste und die Länge die längste Ausdehnung. Die Partikel entsprechen vereinzelten Kristalllamellen . Als UV-härtbares bzw. UV-härtendes Harz wird bevorzugt ein Epoxidharz verwendet. Dieses Epoxidharz kann ein aliphati- sches und/oder cycloaliphatisches Epoxidharz sein. Als beson- ders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Bisphenol-A-
Diglycidylether als Epoxidharz herausgestellt. Es lassen sich jedoch auch andere bekannte Epoxidharze oder auch andere Duroplasten verwenden.
Die organischen Tonmineralien, die die Partikel bilden, können aus natürlichen und/oder synthetischen Tonmineral gewonnen werden. Diese können durch Interkalation und/oder Exfo- lierung aufbereitet werden. Bei der Interkalation werden die Alkali- und/oder Erdalkaliionen, die sich zwischen den kri- stallinen Schichten befinden, durch geeignete Ammoniumverbindungen und/oder Carbonsäuren ausgetauscht. Während dieses Vorgangs werden die Schichtverbindungen oranophil und damit kunststoffverträglich gemacht. Die derart hergestellten Schichtverbindungen bezeichnet man als Organoclays.
Bevorzugt werden Bentonit, Hectorit, Montmorillonit und/oder Hydrotalcit als organisches Tonmaterial verwendet.
Der Klebstoff weist vorzugsweise zusätzlich weitere Stoffe auf. Diese können z.B. Haftvermittler, Photoinitiator und/oder Füllstoff sein. Haftvermittler können beispielsweise silanbasiert sein. Insbesondere alkoxyfunktionelle Silane, die im Allgemeinen methoxy- und ethoxyfunktionelle Silane sind, können vorteilhaft verwendet werden. Die Silane tragen üblicherweise mindestens eine weitere Gruppe, die über ein
Si-C-Bindung gebunden ist, wie dies beispielsweise bei Glyci- dyloxipropyltrimethoxysilan der Fall ist. Der Haftvermittler kann dem Klebstoff vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2 Masse-% zugesetzt werden. Als Photoninitiator wird vorteil- hafterweise ein Oniumsalz, insbesondere ein Triarylsulfonium- salz mit Hexafluorophosphat, Hexafluoroarsenat oder Hexafluo- roantimonat als Anion, wie beispielsweise Triphenylsulfonium- hexafluoroantimonat, eingesetzt. Bevorzugt wird der Photoini- tiator in einem Anteil von 0,01 bis 5 Masse-% eingesetzt. Weiterhin können Füllstoffe enthalten sein. Diese Füllstoffe können beispielsweise zur Anpassung der Fließeigenschaften verwendet werden. Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Quarzmehle oder andere mineralische Feinmehle, insbesondere auf Kieselsaurebasis . Daneben können weitere bekannte Zusatzstoffe bzw. Additive zugefugt werden. Diese können beispielsweise Farbstoffe, Pigmente, Netzhilfsmittel, Verlaufshilfsmittel, Haftvermittler, Thixotropierungsmittel, Entschäumer, Fließmodifikatoren, Stabilisatoren und Flammschutzmittel umfassen. Dadurch können dem Klebstoff zusatzliche Eigenschaften, wie Farbe, spezielle rheologische Eigenschaften und schwere Entflammbarkeit verliehen werden. Der Klebstoff kann auch zusatzlich ein Polyol enthalten. Die Polyole dienen zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften des geharteten
Klebstoffs und werden je nach Molmasse und OH-Gehalt in einer derartigen Menge eingesetzt, dass kein Uberschuss von OH- Gruppen über Epoxidgruppen besteht. Ferner kann der Reaktionsklebstoff zusatzlich eine oberflächenaktive Verbindung enthalten, insbesondere ein oberflächenaktives Siloxan. Derartige Additive dienen als Entschäumer und Verlaufshilfsmittel. Der Anteil an oberflächenaktiven Verbindungen ist gering. Er betragt im Allgemeinen lediglich 0,1 bis 0, 5 Masse-% .
Das Verfahren zur Herstellung eines UV-hartbaren Harzes beinhaltet das Dispergieren des Organoclays in dem Harz. Anschließend wird in einer Quellphase der Organoclay exfoliert. Das Quellen kann bei einer Temperatur im Bereich von 20-1200C, bevorzugt im Bereich von 40-1000C durchgeführt werden. Die Quelldauer betragt von 1-10 Stunden, bevorzugt von 4-12 Stunden. Anschließend wird die Mischung erneut homogenisiert. Dabei können weitere Stoffe wie z.B. ein UV-Harter bzw. Photoinitiator zugegeben werden.
Der Klebstoff kann beim Verkapseln von Halbleiterbauelementen vorteilhaft in mehreren Ausgestaltungen verwendet werden. Beispielsweise kann der Klebstoff zum Verkleben einer Verkap- seiung mit einem Substrat oder auch als Verkapselung selbst verwendet werden. Eine Verwendung ist auch überall dort möglich, wo klebende Eigenschaften zusammen mit einem luft- oder gasdichten Verschluss nötig sind. Daher können die Klebstoffe der vorliegenden Erfindung bevorzugt bei der Verkapselung von OLEDs eingesetzt werden.
Zum Verkleben von Substraten wird der Klebstoff auf mindestens eine Oberfläche mindestens eines der Substratteile auf- gebracht. Nach Zusammenbringen und Ausrichten der Oberflächen wird der UV-härtbare Klebstoff durch Bestrahlung mit UV-Licht ausgehärtet. Bevorzugt wird hier Licht im Absorptionsmaximum oder nahe bei dem Absorptionsmaximum des UV-Photoinitiators verwendet. Es kann jedoch auch Licht im Absorptionsmaximum des UV-härtbaren Harzes selbst verwendet werden, sofern dieses im ultravioletten Bereich absorbiert. Hierfür werden Wellenlängen kürzer als 400nm verwendet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len und anhand der schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1 eine Querschnittsansicht einer verkapselten OLED; Figur 2 eine Querschnittsansicht eines mit einem Klebstoff verkapselten Leistungsbauelement.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Zur Herstellung von Epoxidharz-Nanocompositen wurde als Nano- composite-Füllstoff (Organoclay) der synthetische Bentonit EXM 857 der Firma Süd-Chemie AG, Moosburg, verwendet. Als organische Modifizierung ist in diesem Produkt ein Ammoiniumka- tion enthalten. Epoxidharz-Bentonit-Mischungen mit verschie- denen EXM 857-Konzentrationen wurden wie folgt hergestellt.
Der Füllstoff wurde zunächst in der gewünschten Konzentration mit Hilfe eines Dispergiergerätes in 100 Masseteile eines Bisphenol-A-diglycidylether-Harz dispergiert. Nach einer Quellphase von 8 Stunden bei einer Temperatur von 800C wurden zu der Mischung nach Abkühlung 3 Massenteile UVI 6974 der Firma UCC (Union Carbide Chemicals) als UV-Härter zugegeben. Die Mischung wurde dann weitere 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, entgast und anschließend mittels Siebdruck auf einer Substratoberflächen in einer Schichtdicke von ca. 0,25 mm appliziert .
Die Aushärtung erfolgt unter einer kommerziell erhältlichen UV-Lampe der Firma Hönle durch Bestrahlung für die Dauer von 30 Sekunden.
Es wurden verschiedene Formulierungen hergestellt.
Probe 1 :
Präparation wie oben beschrieben.
Formulierung:
5 Massenteile Organoclays (EXM 857) 100 Massenteile Bisphenol-A-Diglycidylether (EP 0162)
3 Massenteile UV-Härter (UVI 6974)
Probe 2:
Präparation wie oben beschrieben. Formulierung:
10 Massenteile Organoclays (EXM 857)
100 Massenteile Bisphenol-A-Diglycidylether (EP 0162;
3 Massenteile UV-Härter (UVI 6974)
Probe3:
Präparation wie oben beschrieben. Formulierung:
10 Massenteile Organoclays (EXM 857)
100 Massenteile Bisphenol-A-Diglycidylether (EP 0162) 10 Massenteile Bisphenol-A-Diglycidylether modifiziert (77- 02, Fa. Leuna-Harze) 3 Massenteile UV-Härter (UVI 6974) Probe 4 :
Präparation wie oben beschrieben. Formulierung :
10 Massenteile Organoclays (EXM 857) 100 Massenteile Bisphenol-A-Diglycidylether (EP 0162)
10 Massenteile Epoxyphenol-Novolak (DEN 438, Dow Chemical) 3 Massenteile UV-Härter (UVI 6974)
Die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) der Epoxidharz- Nanocomposite-Formstoffe wurde mittels eines Ca-Spiegels untersucht. Dabei wird in einer Glaskavität ein Ca-Spiegel mit einer Dicke von ca. 1 μm abgeschieden. Auf diese wird ein Glasdeckel geklebt. Als Klebstoff wird das erfindungsgemäße Epoxidharz-Nanocomposite eingesetzt. Die Diffusion erfolgt durch die KlebstoffSchicht . Als Maß für die Diffusion dient das Verblassen des Ca-Spiegels durch eindiffundierende Feuchtigkeit bei Lagerung in einem Klima von 700C und 90 % relativer Feuchte. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in Tabelle 1 dargestellt.
Figure imgf000011_0001
Tabelle 1: Zeit bis zum Verblassen des Ca-Spiegels als Maß für die Wasserdampfdurchlässigkeit .
Wie aus dem Vergleichsbeispiel ersichtlich ist, ist die Wasserdampfdurchlässigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Proben der des Vergleichsbeispiels überlegen.
Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer verkapselten OLED. Dabei sind auf einem Substrat 1 zwei Schichten 2 und 3 zur Ausbildung des OLEDs aufgebracht. Die beiden Schichten sind von einer Verkapselung 4 umgeben. Diese Verkapselung 4 ist mit dem Substrat über einen Klebstoff 5 verklebt.
Zur Herstellung einer solchen verkapselten OLED wird das Substrat 1 die beiden organischen Schichten 2, 3 zur Erzeugung der OLED aufgebracht. Zur Verkapselung der Anordnung wird ein Klebstoff 5 auf den Kontaktbereich der Verkapselung 4 mit dem Substrat 1 aufgebracht. Anschließend wird die Verkapselung 4 mit dem aufgebrachten Klebstoff 5 auf das Substrat 1 aufge- setzt, so dass das OLED durch die Verkapselung 4 verkapselt wird.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit einem Klebstoff verkapselten Leistungsbauelement 6. Dabei wird der Klebstoff 7 über das auf einem Substrat 1 aufgebrachte Bauelement 6 gegossen, wodurch dieses verkapselt wird. Das Leistungsbauelement kann beispielsweise ein MOSFET, ein JFET oder ein Thyristor sein.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. So sei die Erfindung nicht auf den in der vorstehenden Figur dargestellten, speziellen Aufbau einer OLED beschränkt. Vielmehr kann der Klebstoff auch zum Verkapseln anderer Halbleiterbauelemente verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. UV-härtbarer Klebstoff enthaltend zumindest ein UV- härtbares Harz und eine Vielzahl von Partikeln aus organi- schem Tonmaterial, welche ein hohes Aspektverhältnis bezogen auf eine Höhe zu einer Länge der Partikel aufweisen.
2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aspektverhältnis größer als 10, bevorzugt größer als 100 beträgt.
3. Klebstoff nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das UV-härtbare Harz ein Epoxidharz, bevorzugt ein a- liphatisches und/oder cycloaliphatisches Epoxidharz, ist.
4. Klebstoff nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff Partikel aus natürlichen und/oder synthetischen, interkalierten und/oder exfolierten Schichtverbindungen enthält.
5. Klebstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlichen und/oder synthetischen Schichtverbindungen aus interkaliertem und/oder exfoliertem Bentonit, Hecto- rit, Montmorillonit oder Hydrotalcit ausgewählt sind.
6. Klebstoff nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zusätzlich einen Haftvermittler und/oder einen Photoinitiator und/oder einen Füllstoff enthält.
7. Verfahren zum Herstellen eines UV-härtbaren Klebstoffs, insbesondere eines UV-härtbaren Klebstoffs nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, der eine Vielzahl von Partikeln aus organischem Tonmaterial enthält, welche ein hohes Aspektver- hältnis bezogen auf eine Höhe zu einer Länge der Partikel aufweisen, mit den Schritten:
(a) Bereitstellen eines Harzes;
(b) Dispergieren eines organischen Tonmaterials in dem Harz;
(c) Quellen des organischen Tons in dem Harz für eine vorge- gebene Zeitdauer;
(d) homogenes Vermischen der gequollenen Mischung.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellen für eine Zeitdauer von 1 bis 20 Stunden, bevorzugt von 4 bis 12 Stunden durchgeführt wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellen bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 120°C, bevorzugt im Bereich von 40-1000C, durchgeführt wird.
10. Halbleiterbauelement mit einem Substrat (1) und mit einer Halbleiterstruktur (6), die in dem Substrat (1) integriert ist oder auf einer Oberfläche des Substrats (1) angebracht ist, mit einem Gehäuse (4,7) zum Schutz der Halbleiterstruktur (6) und mit einem Klebstoff nach einem der Ansprüche 1-6.
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zumindest teilweise das Gehäuse ausbildet.
12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4,7) als Verkapselung ausgebildet ist und dass der Klebstoff das Gehäuse mit dem Substrat verklebt.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterstruktur (6) zumindest eine OLED aufweist.
14. Verfahren zum Verkleben von Substraten mit den Schritten:
(A) Bereitstellen eines ersten Substrates;
(B) Aufbringen eines Klebstoffes nach einem der Ansprüche 1- 6 auf das Substrat;
(C) Aufbringen eines zweiten Substrates auf das erste Sub- strat;
(D) Aushärten des Klebstoffes durch UV-Licht.
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