[发明专利]表面处理和涂层

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理和涂层领域，特别是减少粘结剂在基体上扩散的表 面处理和涂层。

背景技术

液体粘结剂广泛应用在电子和光电子元件的制造中。由于环氧树脂粘结 剂在苛刻的或其他要求高的环境中牢固和有长寿命，因此通常使用环氧树脂 粘结剂。通常使用紫外光或加热使它们固化。由于元件变得更小巧，粘结剂 的控制变得更为重要。粘结剂流动的控制可以通过例如粘度、温度和固化时 间参数的控制获得。粘结剂从结合材料之间的结合区域扩散的越少，使用的 粘结剂就越少。这相应地导致电子/光电子产品中被粘贴的元件与相邻器件间 的干扰较少。

使用粘结剂的问题是粘结剂一旦应用，它们便在表面上“散开”。这在 图1中示例说明。陶瓷表面1有滴粘结剂2放置在上面。粘结剂液滴2有例 如1.5mm的直径，粘结剂会在典型的未处理的陶瓷上散开并且扩散到给出 从粘结剂液滴2的边界更进一步的1.5mm的散开区域3。因此粘结剂散开区 域比粘结剂的面积大得多，而这是不希望的因为它对其他附近的元件会有不 利的影响。

众所周知，通过调节表面的表面能可以影响液体在表面的扩散，并且实 现这点的一个途径是处理表面，因此为了改变表面的表面能会在表面上放置 层或涂层。然而，这种类型的处理对于应用粘结剂于其上的元件没有使用， 因为它们也阻止了粘结剂粘结到元件的表面上。

在电子和光电子中通常使用的材料是陶瓷例如氧化铝(Al₂O₃)和氮化铝 (AlN)，和金属例如铜和金。这些材料的表面与材料的主体组合物不同。例 如，铜和AlN会有通过空气氧化的氧化物表面涂层。因此任何用于改变陶瓷 或金属表面特性的处理都需要考虑当在工业上使用时材料的表面组合物。

由于上面提到的原因，在光电子组件中使用的镀金属的陶瓷基体的润湿 特性并不由供应商或光电子模块制造商客户确定或控制。已知氧化铝和氮化 铝基体材料在接受状态中的润湿性能是广泛变化的。还显示出变化取决于被 基体的供应商和客户实施的储存和处理步骤。表面组合物中的变化导致组装 过程中较差的材料相互作用的过程控制，例如用于互相连络的金属履带的粘 结性和粘结剂的流动行为。陶瓷和金属有固有的高表面能，这对于用于元件 安装和互相连络的环氧树脂粘结剂促成了低的平衡接触角。在极端的情况下 发生环氧树脂元件分离和在表面散开，干扰邻近元件和污染敏感地区例如电 线连接垫。由于通过减少有效表面能的润湿陶瓷基体的表面污染趋向限制扩 散。然而，由于收到表面的表面污染程度的变化到目前为止已使这成为不可 靠的解决办法。

自组装单分子膜（SAM）（selfassembledmonolayer）是单分子厚的化学 层，它在给定的表面上自发形成。涂覆之后，表面特性从主体材料的表面特 性改变为SAM化学紧挨的涂层的表面特性。两性物质的分子（有亲水性头 部和疏水性尾部的分子）化学吸附在合适的固体表面，亲水端通常在固体表 面，留下暴露的疏水性尾部作为新表面。疏水性尾部基团作为新表面的暴露 和固体表面的均一覆盖减少了亲水性固体表面的表观表面能。表面能是固体 表面的化学和物理特性的效应，是发生液体/固体相互作用的区域。此表面能 的减少能增加液体在表面的接触角并因此减少润湿。众所周知SAM由硅烷 制造，例如用三甲基氯硅烷处理表面。处理有时公知为硅烷化（silanisation）

重要的实际问题是为连接准备的表面常常由不止一种材料组成。例如， 表面可以由有嵌入的铜轨迹的陶瓷组成并且可能需要环氧树脂结合到陶瓷 和金属两个表面。因此表面处理能够有效地应用到陶瓷和金属两个元件是重 要的。

在光电子设备制造中，需要准备被结合材料的复杂表面的手段和方法， 从而使粘结剂散开减少和最小化。对于整个由各种材料，例如陶瓷和金属组 成的复杂表面，使表面能均匀也是令人满意的，因此整个表面使得粘结剂散 开最小化。

发明内容

发明人开发了用于涂覆由陶瓷和/或金属组成的基体的涂层和系统，通 过粘结剂减少基体表面的润湿，同时仍然允许粘结剂充分结合到基体的表 面。

根据第一个方面，提供一种处理待与粘结剂结合的用于电子或光电子元 件的表面的方法，该表面至少含有陶瓷，该方法包括施覆（apply）造成所述 表面的表面能减少的涂层。