CN103571367B - 一种晶圆减薄压敏胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆减薄压敏胶及其制备方法。该胶由塑料基材和涂布于该基材上的胶黏剂层、覆盖胶黏剂层的离型膜组成。这种晶圆减薄压敏胶的制备方法，包含如下步骤：A)预聚体的制备；B)胶黏剂的制备；C)胶带的制备。与现有技术相比，发明通过控制引发剂的用量及加入方法、聚合温度来做到尽量大的分子量，以实现高的内聚强度。传统的压敏胶具有较高的剥离强度，很小的剪切强度。而本发明的压敏胶通过硬单体的加入实现高的剪切强度，满足晶圆减薄的需要。与其他晶圆减薄胶带不同之处在于把用于提供耐水性的硅烷偶联剂直接参加聚合在聚合物分子链上，而不是通过直接添加。这样防止了储存过程中小分子的迁移而影响效果或引起在晶片上的残留。

Description

一种晶圆减薄压敏胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压敏胶，具体涉及一种涂布于塑料基材用于晶圆减薄时的固定及保护晶圆正面不受污染的压敏胶，此压敏胶为丙烯酸树脂类，并含有一定量的可光固化的丙烯酸酯双键，此胶在光固化前对各种粗糙度的晶圆都具有很好的粘接力，当用紫外光照射后粘接力迅速减小，甚至几乎没有粘接力，使晶圆很容易捡起。

背景技术

通常在集成电路封装前，要把2层或2层以上芯片堆叠在一起进行系统封装，这样需要将晶圆片减薄到150um甚至150um以下，由于晶圆片背面没有实际作用，因此可以对晶圆片背面多余的基体材料去除一定的厚度。这一工艺过程称之为晶片背面减薄工艺，对应的装备就是晶片减薄机。

目前普遍采用紫外光固化胶带固定进行减薄，一般先用胶带固定晶片正面，然后用砂轮对晶圆的背面进行研磨减薄，减薄到规定厚度后，通过UV光照射胶带，使胶带失去粘接力，从而方便地将晶圆片从胶带上取下，这样不仅不容易损伤晶片，晶片也不会翘曲变形。而且可保护正面在砂磨过程中免受水洗的影响，以及避免砂磨过程中产生的碎屑污染正面。

这种胶带不同于传统用的胶带，传统的胶带都要求有较大的剥离强度，而晶圆减薄胶带则需要有较高的剪切强度。因为在背面砂磨减薄时胶带会受到一个平行于它的剪切力，因此这种胶带需要具备足够高的剪切力使圆片在砂磨过程中不会发生移动。根据实际情况统计，这种胶带的剪切强度要大于等于10kg/cm²。

同时，在背面砂磨期间，会产生热量，此热量会传到胶带的胶粘剂层，使胶粘剂层温度上升，普通胶带的胶粘剂层容易因加热而变软，剪切强度下降，以致引起晶片的移动。

因而,目前市场上迫切需要一种在40℃时剪切强度至少为10kg/cm²的粘合剂，以防止晶片的移动。而且由于在磨砂减薄期间为防止温度过高，需要用水冷却，因此该粘合剂还要有较好的耐水性，以防冷却水进入界面使粘接力下降引起晶片移动。同时由于不同晶圆的粗糙度不同，因此该粘合剂还要对不同粗糙程度的表面都要有稳定的粘接力。当晶圆减薄到目标值后，用紫外光照射，粘接力迅速下降到足够低，一般为0.3N/25mm以下，使晶片容易捡起。并且晶圆表面应无胶残留，这就要求胶光固化后还要有足够的内聚力。

发明内容

本发明的目的正是提供这样一种晶圆减薄专用胶带所适用的压敏胶聚合物及利用该聚合物制得的压敏胶粘剂。为实现该目的，本发明公开的技术方案是：

这种晶圆减薄压敏胶带，由塑料基材和涂布于该基材上的胶黏剂层、覆盖胶黏剂层的离型膜组成，其特征在于所述的胶黏剂层由包含如下重量份的原料聚合所得：丙烯酸酯软单体24-31份，丙烯酸酯硬单体11-16份，丙烯酸羟基酯5-14份，带羧基的丙烯酸或丙烯酸酯单体0-1份，带双键的硅烷偶联剂0.5-1份，自由基热引发剂0.05-0.085份，稀释剂130-210份，多官能团的聚氨酯丙烯酸酯预聚物或多官能团的丙烯酸酯单体4-10份，光引发剂0.44-1.1份。

这种晶圆减薄压敏胶的制备方法，包含如下步骤，各原料的重量份按照权利要求1所述：

A) 预聚体的制备：先将丙烯酸酯软单体，丙烯酸酯硬单体，丙烯酸羟基酯，带羧基的丙烯酸或丙烯酸酯，带双键的硅烷偶联剂，自由基热引发剂重量份的63%搅拌均匀形成混合单体待用；在带有搅拌、冷凝管、温度计的反应釜中加入稀释剂重量份的67%，然后加入混合单体总量的10%，开始搅拌加热，当温度达到60度时加入自由基热引发剂重量份31%，继续保持温度搅拌30min，用滴液漏斗滴加剩余的混合单体，2.5-3小时内滴完；滴完后继续保持温度反应3小时，然后补加剩余的自由基热引发剂，保持温度再反应一个小时，温度升高到70度继续反应两小时，继续搅拌等温度降到室温后结束；

B) 胶黏剂的制备：将上述预聚体再加入剩余的的稀释剂，再加入多官能团的聚氨酯丙烯酸酯预聚物或多官能团的丙烯酸酯单体，最后加入光引发剂，混合搅拌均匀；

C) 胶带的制备：将上述胶黏剂胶用涂胶机均匀涂敷在厚度为50微米的塑料基材上，然后用离型膜覆盖涂胶面。

进一步地：

所述的丙烯酸酯软单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯中的一种或多种；

所述的丙烯酸酯硬单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸中的一种或多种；

所述的丙烯酸羟基酯包括（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯、（甲基）丙烯酸羟丁酯中的一种或多种；

所述的带羧基的丙烯酸或丙烯酸酯包括（甲基）丙烯酸和/或β-羧基丙烯酸酯；

所述的带双键的硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷；

所述的自由基热引发剂为偶氮二异丁腈；

所述的稀释剂为乙酸乙酯；

所述的多官能团的聚氨酯丙烯酸酯为DBC的87A；多官能团的丙烯酸酯单体为三羟基丙烷三丙烯酸酯或烷氧基三羟基丙烷三丙烯酸酯；

所述的光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173）、1-羟基-环己基苯酮（184）、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦（TPO）。

与现有技术相比，本发明是通过自由基热引发剂的引发丙烯酸酯单体的溶液聚合得到的，采用丙烯酸酯软单体和硬单体的配合实现高剪切力，利用长链烷烃的丙烯酸酯单体及尽量做大分子量来提高压敏胶的内聚力，利用丙烯酸羟基酯和带羧基的丙烯酸或丙烯酸酯单体提高粘接力，利用带双键的硅烷偶联剂实现耐水性和对不同粗糙度的晶圆的好的粘接力。

本发明与传统压敏胶的不同之处还在于，本发明不是通过交联剂来增大内聚强度而是通过控制引发剂的用量及加入方法、聚合温度来做到尽量大的分子量，以实现高的内聚强度。传统的压敏胶具有较高的剥离强度，很小的剪切强度。而本发明的压敏胶通过硬单体的加入实现高的剪切强度 ，满足晶圆减薄的需要。与其他晶圆减薄胶带不同之处在于把用于提供耐水性的硅烷偶联剂直接参加聚合在聚合物分子链上，而不是通过直接添加。这样防止了储存过程中小分子的迁移而影响效果或引起在晶片上的残留。

具体实施方式

实施例1-4：

按下表配方设计的各丙烯酸酯单体的量加入到烧瓶中，再加0.1克的偶氮二异丁腈（AIBN）；，常温搅拌均匀待用。将80克乙酸乙酯加入带有搅拌、温度计和冷凝管的磨口四口瓶中，开始加热搅拌，当温度升到60度时，加入5克混合单体，接着加0.05克AIBN继续保持温度搅拌30分钟，保持温度在60度开始滴加剩余单体，2.5-3小时内滴完。滴加完后再保持温度反应三个小时，再滴加0.01克AIBN溶于10克乙酸乙酯的溶液，10分钟内滴完，再继续保持温度反应一个小时，把温度升高到70度反应两个小时，反应结束。

当所得树脂温度降到室温时，加入30克乙酸乙酯，10克DBC的六官能的聚氨脂丙烯酸酯预聚物87A，1.8克2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦（TPO），3.6克的1-羟基-环己基苯酮（184）。混合均匀，用实验室的小涂布机把胶水涂布在经过电晕处理的50微米的PET膜上，然后用离型膜覆盖，避光保存。

不同单体配比对胶带性能的影响

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					丙烯酸异冰片酯	8	10	12	10
丙烯酸丁酯	24.5	24.5	24.5	31
					丙烯酸羟基酯	13.5	11.5	9.5	5
丙烯酸	3.5	3.5	3.5	3.5
					硅烷偶联剂	0.5	0.5	0.5	0.5
光固化后180度剥离强度N/25mm	0.15	0.12	0.12	0.12
					常温剪切强度MPa	17.4	18	18.6	19
40℃剪切强度MPa	15.0	15.3	16.2	16.5
					40℃浸泡12小时后的剪切强度MPa	17.1	18.3	18.3	19.5
残胶情况	无	无	无	无

注：测试方法：

1、光固化前剪切强度：裁剪25mm*100mm的胶带，与玻璃粘接，搭接面积为25mm×12.5mm，搭接完后用重量为2公斤的滚子在搭接处滚动一个来回，在25度恒温下放置16小时以上，然后在电子拉力机上测其拉剪强度，拉力机的速度是300mm/min。每个样需要做5个试片。40℃时的剪切强度是把试片放在40℃的恒温箱内恒温半个小时测试其拉剪强度，试片制作方法与常温的相同；

2、光固化后180度剥离强度：裁剪宽为25mm长度大于100mm的胶带，将其粘接在25mm×100mm的载玻片上，用重量为两公斤的滚子滚动一个来回，在25度恒温下放置16小时以上，用紫外光照射使其脱粘后在拉力机上测其180度剥离强度，拉力机的速度为300mm/min。需要做五个试片；

3、耐水性：将按“1”的方法做好的试片在40℃水中浸泡12小时，然后测其拉剪强度；

4. 残胶量：裁剪25mm×100mm的胶带，粘接在同样面积的载玻片上，用重量为两公斤的滚子滚动一个来回，在25度恒温下放置16小时以上，用紫外光照射使其脱粘，用手把胶带剥掉，用红外光谱仪扫描脱胶的载玻片，与空白的载玻片的红外谱图比较看是否有变化来确定是否有残胶。

从表中测试结果可以看出增加硬单体丙烯酸异冰片酯的量对剪切强度有一定的影响，但在本发明的实施例的配比范围内都能达到要求，硅烷偶联剂的加入使在浸泡后剪切强度无变化，确保在研磨过程中粘接牢固。大分子量的丙烯酸树脂加多官能度的聚氨脂丙烯酸酯预聚物使光固化后剥离力减小到可以轻易捡起，并且无残胶。

Claims (2)

1.一种晶圆减薄压敏胶，由塑料基材和涂布于该基材上的胶黏剂层、覆盖胶黏剂层的离型膜组成，所述的胶黏剂层由24-31份丙烯酸酯软单体、11-16份丙烯酸酯硬单体、5-14份丙烯酸羟基酯、0-1份丙烯酸或带羧基的丙烯酸酯、0.5-1份带双键的硅烷偶联剂、0.05-0.085份自由基热引发剂、130-210份稀释剂、4-10份多官能团的聚氨酯丙烯酸酯预聚物或多官能团的丙烯酸酯单体和0.44-1.1份光引发剂聚合所得,其特征在于其制备方法包含如下步骤：

A) 预聚体的制备：先将丙烯酸酯软单体，丙烯酸酯硬单体，丙烯酸羟基酯，丙烯酸或带羧基的丙烯酸酯，带双键的硅烷偶联剂，自由基热引发剂重量份的63%搅拌均匀形成混合单体待用；在带有搅拌、冷凝管、温度计的反应釜中加入稀释剂重量份的67%，然后加入混合单体总量的10%，开始搅拌加热，当温度达到60度时加入自由基热引发剂重量份31%，继续保持温度搅拌30min，用滴液漏斗滴加剩余的混合单体，2.5-3小时内滴完；滴完后继续保持温度反应3小时，然后补加剩余的自由基热引发剂，保持温度再反应一个小时，温度升高到70度继续反应两小时，继续搅拌等温度降到室温后结束；

B) 胶黏剂的制备：将上述预聚体再加入剩余的的稀释剂，再加入多官能团的聚氨酯丙烯酸酯预聚物或多官能团的丙烯酸酯单体，最后加入光引发剂，混合搅拌均匀；

C) 胶带的制备：将上述胶黏剂胶用涂胶机均匀涂敷在塑料基材上，然后用离型膜覆盖涂胶面。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆减薄压敏胶，其特征在于：

所述的丙烯酸酯软单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯中的一种或多种；

所述的丙烯酸酯硬单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸中的一种或多种；

所述的丙烯酸羟基酯包括（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯、（甲基）丙烯酸羟丁酯中的一种或多种；

所述的丙烯酸或带羧基的丙烯酸酯包括（甲基）丙烯酸和/或β-羧基丙烯酸酯；

所述的带双键的硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β -甲氧基乙氧基）硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷；

所述的自由基热引发剂为偶氮二异丁腈；

所述的稀释剂为乙酸乙酯；

所述的多官能团的聚氨酯丙烯酸酯为DBC的87A；多官能团的丙烯酸酯单体为三羟基丙烷三丙烯酸酯或烷氧基三羟基丙烷三丙烯酸酯；

所述的光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173）、1-羟基-环己基苯酮（184）、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦（TPO）。