CN106995584A - 电容膜组成物和电容膜及该电容膜之制备和封装方法 - Google Patents

电容膜组成物和电容膜及该电容膜之制备和封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电容膜组成物和电容膜及该电容膜之制备和封装方法。本发明之高分子介电电容膜包含第一离形片及高分子介电电容层，该高分子介电电容层可直接黏着或积层于芯片以封装，特别系半导体芯片及指纹辨识芯片。本发明之高分子介电电容膜可提供优异的封装方法，无需额外的模具或网版，即可完成封装，具有无需清理模具或网版与使用有机溶剂、封装时间快及精密度高之优势。

Description

电容膜组成物和电容膜及该电容膜之制备和封装方法
技术领域
本发明提供一种高分子介电电容膜之组成物，其可做为高分子介电电容膜，用于封装电子组件，特别系用于半导体封装及指纹辨识芯片。
背景技术
电子产品的芯片必需经由封装包裹后才可配置在电子产品中，因此常用的封装材料必需提供高机械强度、耐温度变化、耐冲击、抗腐蚀及氧化等多种特性，以保护芯片。为了使芯片能适当运作及发挥功能，封装材料的选择系很重要的要素之一。常见的封装材料为高分子复合材料，其主要成分为塑料材质，例如环氧树脂，其可并搭配其它材料，例如陶瓷或金属等成分，以调整封装材料的特性。而常见的封装芯片方法则有真空热压成型及网版印刷成型。
真空热压成型系将芯片置入压模具中，并使用粉状、粒状、片状、或团粒状的塑料或金属涂积在芯片上，在真空下经高温高压成型以封装芯片。网版印刷系将在芯片上覆盖网版后，将液状封装材料倒入该网版中，使封装材料硬化后即可封装芯片。
现今，高分子介电电容膜系一种常用的封装材料，特别系封装半导体芯片。由于科技的发展，电子产品越来越小型化，而电子组件也得同步缩小，因此电子电路得有高密度化及高集成化，才可满足电子组件越来越精细的需求。高分子介电电容膜因具有介电常数高的特性，可将用于电子组件中的电容膜小型化，且具有较高的容量，即可满足电子组件精细化的需求。
然而，本发明者发现常用的真空热压成型及网版印刷成型之封装方法，虽然可封装芯片，却存有制程复杂需要清理模具、封装时间长、精密度低及使用大量有机溶剂之问题。主要因素在于使用粉状类封装材料搭配真空热压成型封装芯片时，会使用高温高压成型，而材料经热熔时黏度会瞬间降低，造成材料外溢，因此需要清理模具，精密度为模具公差；而使用液状类封装材料搭配网印刷成型封装芯片时，液状材料因含有有机溶剂，使得网版需常清洗，而制程周期时间长，精密度为网/刮刀公差。
发明内容
鉴于上述封装方法之缺点，本发明提供一种用于制备高分子介电电容膜之组成物，并使用其制备一种高分子介电电容膜，可用于封装芯片，特别系但不限于半导体芯片及指纹辨识芯片。
即，本发明之目的在提供一种用于制备高分子介电电容膜之组成物，其包含：热固性树脂、紫外光硬化树脂、至少一种硬化剂及高介电材料粉末。
于较佳实施例中，该高介电材料粉末系选自由氧化铝、钛酸钡、氧化锆或二氧化钛所组成之群组。
于较佳实施例中，该热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末之比例为20～40wt％:5～15wt％:45～75wt％。
本发明之另一目的在于提供一种高分子介电电容膜，包括一第一离形片及一高分子介电电容膜层，该高分子介电电容膜层系形成于该第一离形片之可剥离面上，且包含如本发明之组成物。
于较佳实施例中，该高分子介电电容膜层之厚度为5至250微米。
于较佳实施例中，该高分子介电电容膜系用于指纹辨识芯片或半导体封装之用途。
于较佳实施例中，该高分子介电电容膜进一步包含一第二离形片之可剥离面附于该高分子介电电容膜层上。
本发明之另一目的在于提供一种制备上述之高分子介电电容膜之方法，其包含：(a)提供一第一离形片；(b)混合热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末，获得一高分子介电电容浆液；(c)将该高分子介电电容浆液涂覆于该第一离形片之可剥离面上，形成一湿膜，并烘烤形成一高分子介电电容膜层。
本发明之另一目的在于提供一种半导体芯片封装之方法，该方法包含上述之高分子介电电容膜之高分子介电电容膜层黏着于一表面具有电路之半导体切割基板任意面，剥离该第一离形片，就各电路连同高分子介电电容膜层切割该切割基板。
本发明之另一目的在于提供一种指纹辨识芯片封装之方法，该方法包含：(a)提供一基板，该基板具有一对表面以及多个接垫，该对表面分别位于该基板的两侧，而该些接垫裸露于其中一该表面；(b)设置一指纹辨识芯片于该基板上；将至少一导线利用反向打线的方式电性连接其中至少一该接垫以及该指纹辨识芯片；(c)完成打线之后，将上述之高分子介电电容膜层，积层于该基板上，该高分子介电电容膜层覆盖该指纹辨识芯片以及该导线。
本发明提供一种用于制备高分子介电电容膜之组成物，并使用其制备一种高分子介电电容膜，该高分子介电电容膜系一种精密涂覆的高介电胶带，其包含一第一离形片及一高分子介电电容膜层，在封装时可直接黏着或积层于芯片，提供短封装周期时间、高精密度、操作方便及不需要额外清洁动作之封装方法。
附图说明
图1为本发明之制备高分子介电电容膜之方法示意图。
图2(a)为本发明之高分子介电电容膜经预先切割之示意图；
图2(b)为本发明之高分子介电电容膜经预先切割后使用之示意图。
图3为真空热压成型及网版印刷成型之封装方法示意图。
图4为本发明之半导体芯片封装之方法示意图。
图5为本发明之指纹辨识芯片封装之方法示意图。
其中，
1 高分子介电电容膜
1.1 高分子介电电容浆液/高分子介电电容膜组成物
3 高分子介电电容膜层
5 第一离形片
9 芯片
11 基板
13 封装材料
14 电容膜
15 模具或网印
17 半导体切割基板
19 电路
21 接垫
23 导线
25 指纹辨识芯片
具体实施方式
本发明提供一种用于制备高分子介电电容膜之组成物，其包含：热固性树脂、紫外光硬化树脂、至少一种硬化剂及高介电材料粉末。
上述之热固性树脂系选自聚苯醚树脂、聚亚酰胺树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯酚树脂、聚丙烯酸酯树脂、环氧树脂、聚胺基甲酸酯树脂、含氟高分子树脂、聚硅氧烷树脂、聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚苯乙烯树脂或聚乙烯树脂所组成之群组。且，上述之树脂可进一步具有反应性官能基团，例如羟基、羧基、烯基、胺基、酸酐基、马来酸酐基等。其中，具有反应性官能基的聚苯醚树脂包含具有丙烯酸基的聚苯醚树脂、具有乙烯基的聚苯醚树脂及具有羟基的聚苯醚树脂等；具有反应性官能基的苯乙烯共聚物或寡聚物包含苯乙烯-马来酸酐共聚物；具有反应性官能基的丁二烯共聚物或寡聚物包含聚丁二烯及丁二烯-苯乙烯等；环氧树脂包含双酚A型环氧树脂、溴化环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、乙内酰脲型环氧树脂、脂环式环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂、双-二甲酚型或双酚型环氧树脂或该些之混合物、双酚S型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、四苯基酚醇(PHENYLOL)乙烷型环氧树脂、杂环式环氧树脂、二缩水甘油基苯甲酸脂树脂、四缩水甘油基二甲酚基乙烷树脂、含有萘基之环氧树脂、含氮之环氧树脂、具有二环戊二烯骨架之环氧树脂、缩水甘油基甲基丙烯酸酯共聚合系环氧树脂、环己基马来酰亚胺与缩水甘油基甲基丙烯酸酯之共聚合环氧树脂、CTBN改质环氧树脂等。
上述之紫外光硬化树脂之聚合单体可以系选自聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧基(甲基)丙烯酸酯所组成之群组；此类(甲基)丙烯酸酯可以系由聚醇直接丙烯酸酯化，或由二异氰酸酯而胺基甲酸酯丙烯酸酯化之丙烯酸酯类。实例如N,N-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基胺基丙基丙烯酰胺等之丙烯酰胺类；2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯等羟基烷基丙烯酸酯类；乙二醇、甲氧基四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇等之二醇之二丙烯酸酯类；己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、参-羟基乙基异三聚氰酸酯等之多元醇或此等之环氧乙烷加成物、环氧丙烷加成物、或ε-己内酯加成物等之多价丙烯酸酯类；苯氧基丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯及此等酚类之环氧乙烷加成物、或环氧丙烷加成物等之多价丙烯酸酯类；丙三醇二环氧丙基醚、丙三醇三环氧丙基醚、三羟甲基丙烷三环氧丙基醚及三环氧丙基异三聚氰酸酯等之环氧丙基醚之多价丙烯酸酯类；N,N-二甲基胺基乙基丙烯酸酯、N,N-二甲基胺基丙基丙烯酸酯等之胺基烷基丙烯酸酯类。
上述之硬化剂系选自胺系硬化剂、胍胺系硬化剂、咪唑系硬化剂、酚系硬化剂、萘酚系硬化剂、酸酐系硬化剂所组成之群组，可为一种或并用二种以上，硬化剂之种类会依据热固型树脂或紫外线硬化树脂而适当选择。例如二胺基二苯基甲烷、二乙三胺、三乙四胺、二胺基二苯砜、异佛酮二胺、咪唑、胍衍生物、双氰胺、酞酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、顺丁烯二酸酐、四氢酞酸酐、甲基四氢酞酸酐、甲基纳迪克酸酐、六氢酞酸酐、甲基六氢酞酸酐、二胺基二苯基甲烷、二乙三胺、三乙四胺、二胺基二苯基砜、异佛尔酮二胺、二氰二胺、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、顺丁烯二酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基耐地酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、双酚A、双酚F、双酚S、茀双酚、萜烯二苯酚、4,4'-联苯酚、2,2'-联苯酚、3,3',5,5'-四甲基-[1,1'-联苯]-4,4'-二醇、对苯二酚、间苯二酚、萘二醇、三-(4-羟基苯基)甲烷、1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷、苯酚、烷基取代苯酚、萘酚、烷基取代萘酚、二羟基苯或二羟基萘等。
上述之高介电材料粉末系选自由氧化铝、钛酸钡、氧化锆或二氧化钛所组成之群组。
上述之热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末之比例为20～40wt％:5～15wt％:45～75wt％，例如：20wt％:5wt％:75wt％、25wt％:5wt％:70wt％、30wt％:5wt％:65wt％、35wt％:5wt％:60wt％、40wt％:5wt％:55wt％、20wt％:10wt％:70wt％、20wt％:15wt％:65wt％、25wt％:10wt％:65wt％、25wt％:15wt％:60wt％、30wt％:5wt％:65wt％、30wt％:10wt％:60wt％、30wt％:15wt％:55wt％、35wt％:5wt％:60wt％、35wt％:10wt％:55wt％、35wt％:15wt％:50wt％、40wt％:5wt％:55wt％、40wt％:10wt％:50wt％或40wt％:15wt％:45wt％。已经过实验确认，若采用比例之配方，则可使所获得之高分子介电电容膜介电常数(DK)介于5以上，25以下；若未落在此范围内之比例，则无法达成上述所欲之介电常数；而具有上述5已上25以下之介电常数，可使电子组件中的电容膜小型化，且具有较高的容量，即可满足电子组件精细化。
上述之高分子介电电容膜之组成物亦包含光起始剂，其可选自苯偶姻及其烷基醚、苯乙酮、蒽醌、噻吨酮、缩酮、二苯甲酮、α-胺基苯乙酮类、酰基膦系、酰基氧化膦类、肟酯所组成之群组，例如1-羟基环己基-1-苯基酮，2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮、,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦化氧、2,6-二甲基苯甲酰基二苯基膦化氧、2,6-二甲氧基苯甲酰基二苯基膦化氧、2,6-二环苯甲酰基二苯基膦化氧、2,3,5,6-四甲基苯甲酰基二苯基膦化氧、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦化氧、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)2,4,4-三甲基-戊基膦化氧、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸苯酯等。该光起始剂之含量相对于紫外线硬化性树脂100重量份，较佳为0.01～3重量份，更佳为0.1～1.5重量份。
本发明提供一种高分子介电电容膜，包括一第一离形片及一高分子介电电容膜层，该高分子介电电容膜层系形成于该第一离形片之可剥离面上，且包含上述之组成物。
上述之高分子介电电容膜层之厚度为5至250微米，例如5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、55微米、60微米、65微米、70微米、75微米、80微米、85微米、90微米、95微米、100微米、105微米、110微米、115微米、120微米、125微米、130微米、135微米、140微米、145微米、150微米、160微米、165微米、170微米、175微米、180微米、185微米、190微米、195微米或200微米。上述之厚度，如小于100微米者，可用于精密组件之封装，如晶圆级封装，而若厚度大于100微米者，则可应用于打线封装；低于5微米之厚度，无法达成封装保护之效果，而高于200微米，厚度过厚，不适合用于精密组件。
上述高分子介电电容膜，其系用于封装之用途，较佳但不限于指纹辨识芯片或半导体封装之用途。
本发明提供一种制备上述之高分子介电电容膜之方法，其包含：(a)提供一第一离形片；(b)混合热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末，获得一高分子介电电容浆液；(c)将该高分子介电电容浆液涂覆于该第一离形片之可剥离面上，形成一湿膜，并烘烤形成一高分子介电电容膜层。参阅图1，高分子介电电容浆液(即高分子介电电容膜组成物)1.1可经涂覆于该第一离形片5，而经烘烤形成高分子介电电容膜层3，完成该高分子介电电容膜1。
另外，上述之高分子介电电容膜在黏着或积层于芯片前，可预先切割(precut)成不同形状。如图2(a)所示，高分子介电电容膜1可预先切割成不同形状后，如图2(b)所示，其可黏着或积层于基板11之芯片9上使用，以封装芯片9。
上述之第一离型片可为卷状、片装或胶状之结构，材质可由下列材料制成之薄膜组成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚乙烯基氯、乙烯基氯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酸酯、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、离子交联聚合物树脂、乙烯/(甲烯)丙烯酸共聚物、乙烯/(甲烯)丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚酰亚胺及含氟树脂。其中，以聚甲基戊烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素及聚酰亚胺薄膜为较佳，原因在于其具较佳耐热性。此外，该第一离形片具有表面张力40毫牛顿/米或以下，较好为37毫牛顿/米或以下，更佳为35毫牛顿/米或以下，其低表面张力可经由选择适当材质的片材而达成。离型片1之厚度通常为5至300微米，较好为10至200微米，更佳为20至150微米。
上述之步骤(c)中，该涂覆之方法包含旋转涂覆、狭缝涂覆、流延涂覆、辊式涂覆、棒式涂覆、喷墨等涂覆方法来涂覆，并以旋转涂覆为佳，可使用的涂覆机包含辊刀涂覆机、凹版涂覆机、压模涂覆机及反向涂覆机等；其中，该烘烤条件为70～120℃，5～12分钟，例如70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、110℃及120℃；5分、6分、7分、8分、9分、10分、11分或12分钟；较佳为90℃，10分钟。低于该温度及时间，可能造成高分子介电电容膜无法烘干为干膜，而高于该温度及时间则可能使高分子介电电容膜形成干膜后，过热造成干膜卷曲或破裂
本发明提供一种半导体芯片封装之方法，该方法包含将上述之高分子介电电容膜之高分子介电电容膜层黏着于一表面具有电路之半导体切割基板任意面，剥离该第一离形片，就各电路连同高分子介电电容膜层切割该切割基板。其中，高分子介电电容膜层之黏着方式系使用热贴合黏着，温度为80℃～140℃，以热压机完成。
本发明提供一种指纹辨识芯片封装之方法，该方法包含：(a)提供一基板，该基板具有一对表面以及多个接垫，该对表面分别位于该基板的两侧，而该些接垫裸露于其中一该表面；(b)设置一指纹辨识芯片于该基板上；将至少一导线利用反向打线的方式电性连接其中至少一该接垫以及该指纹辨识芯片；(c)完成打线之后，将本发明之高分子介电电容膜层，积层于该基板上，该高分子介电电容膜层覆盖该指纹辨识芯片以及该导线。其中，高分子介电电容膜层之积层方式系使用热贴合积层，温度为80℃～140℃，以热压机完成。
习知常用的真空热压成型及网版印刷成型之封装方法，如图3所示，需要使用模具或网印15以固定融熔状态之封装材料13，才可封装芯片9于基板11，其往往会产生封装材料13溢出模具或网印15之状况，影响形成电容膜14之精密度。此外，还需要复杂的清理程序清洗模具或网印15，进而延长封装作业时间。相较之下，本发明之半导体芯片封装之方法及指纹辨识芯片封装之方法为优异之封装方法，由于封装方法系使用本发明之高分子介电电容膜，因此在封装时不会有封装材料溢出而降低精密度之情形，且无须复杂清洗模具或网印。
具体实施例
在下文中，将利用具体实施例特别描写本发明所揭示之内容。然而，本发明所揭示之内容不限制于下列范例。
实施例1-本发明之高分子介电电容膜之组成物及其高分子介电电容膜
将600g CTBN改质环氧树脂、52g双酚A二甲基丙烯酸酯、600g酚醛硬化剂、2800g氧化铝粉及0.5g阳离子型光起始剂均匀混合，形成高分子介电电容膜组成物1.1。
将该高分子介电电容膜组成物1.1涂覆至聚对苯二甲酸乙二醇酯之第一离型片5上，以连续式烘箱烘烤90℃、10分钟，且可同时使用紫外光照射辅助至少30秒(波长365nm)，形成高分子介电电容膜1，如图1所示。
实施例2-本发明之高分子介电电容膜封装半导体芯片
请参阅图4。
将实施例1所制得之高分子介电电容膜1系使用热压机，以130℃热贴黏着于一表面具有电路19之半导体切割基板17任意面，剥离该第一离形片5后，而高分子介电电容膜层3会完整黏着具有电路19之半导体切割基板17，即完成封装。
实施例3-本发明之高分子介电电容膜封装指纹辨识芯片
请参阅图5。
在一基板11之具有多个接垫21的表面上，设置一指纹辨识芯片25，并设置导线23电性连接该接垫21与指纹辨识芯片25后，将实施例1之高分子介电电容膜1以热压机于130℃热贴方式积层于该基板11上，使该高分子介电电容膜层覆3盖该指纹辨识芯片25以及该导线25，剥离第一离形片5，以完成封装指纹辨识芯片25。
本发明之高分子介电电容膜由于可直接热贴于芯片，因此不需要额外的模具或网版，无需有清理模具或网版等操作，一次达到欲指定的封装厚度，即可快速完成高精密的封装。

Claims (10)

1.一种用于制备高分子介电电容膜之组成物，其特征在于包含：热固性树脂、紫外光硬化树脂、至少一种硬化剂及高介电材料粉末。
2.根据权利要求1所述的用于制备高分子介电电容膜之组成物，其特征在于：该高介电材料粉末系选自由氧化铝、钛酸钡、氧化锆或二氧化钛所组成之群组。
3.根据权利要求1所述的用于制备高分子介电电容膜之组成物，其特征在于：该热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末之比例为20～40wt％:5～15wt％:45～75wt％。
4.一种高分子介电电容膜，其特征在于：包括一第一离形片及一高分子介电电容膜层，该高分子介电电容膜层系形成于该第一离形片之可剥离面上，且包含如权利要求1至3任一项之组成物。
5.根据权利要求4所述的高分子介电电容膜，其特征在于：该高分子介电电容膜层之厚度为5至250微米。
6.根据权利要求4所述的高分子介电电容膜，其特征在于：系用于指纹辨识芯片或半导体封装之用途。
7.根据权利要求4所述的高分子介电电容膜，其特征在于：包含一第二离形片之可剥离面附于该高分子介电电容膜层上。
8.一种制备如权利要求4至6任一项的高分子介电电容膜之方法，其特征在于包含：
(a)提供一第一离形片；
(b)混合热固性树脂、紫外光硬化树脂及高介电材料粉末，获得一高分子介电电容浆液；
(c)将该高分子介电电容浆液涂覆于该第一离形片之可剥离面上，形成一湿膜，并烘烤形成一高分子介电电容膜层。
9.一种半导体芯片封装之方法，其特征在于：该方法包含将权利要求4至6任一项之高分子介电电容膜之高分子介电电容膜层黏着于一表面具有电路之半导体切割基板任意面，剥离该第一离形片，就各电路连同高分子介电电容膜层切割该切割基板。
10.一种指纹辨识芯片封装之方法，其特征在于：该方法包含：
(a)提供一基板，该基板具有一对表面以及多个接垫，该对表面分别位于该基板的两侧，而该些接垫裸露于其中一该表面；
(b)设置一指纹辨识芯片于该基板上；将至少一导线利用反向打线的方式电性连接其中至少一该接垫以及该指纹辨识芯片；
(c)完成打线之后，将权利要求4至6任一项之高分子介电电容膜层，积层于该基板上，该高分子介电电容膜层覆盖该指纹辨识芯片以及该导线。
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