CN113897163A - 一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法,涉及芯片封装技术领域,该粘接剂包括环氧树脂、苯氧树脂、茚低聚物、填料、固化剂;以质量份数计,环氧树脂为20~60份,苯氧树脂为20~30份,茚低聚物为5~10份,填料为15~30份,固化剂为1~5份。本申请还提供了一种芯片键合膜及其制备方法。本申请提供的粘接剂以环氧树脂、苯氧树脂和茚低聚物作为可固化基质,改善粘接剂固化后的热应力,使其制备芯片键合膜在温度变化的过程中不宜发生翘曲,减少基于该芯片键合膜的半导体器件在生产制造过程中的分层、断裂。
Description
技术领域
本申请涉及芯片封装技术领域,具体涉及一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法。
背景技术
随着半导体封装的高功能化和半导体封装内部的高密度安装化,芯片键合膜(DieAttach Film, DAF)在半导体封装中的使用频率逐渐增加。作为半导体器件中的芯片和支架、芯片和芯片之间的粘接材料,DAF的机械强度、粘接强度、耐热及导热性能的好坏直接影响半导体器件的可靠性,在整个半导体器件的粘接材料中占有重要地位。
在半导体器件的生产制造过程中,为了评价、分析和提高半导体器件的环境适应性,常需要对半导体器件进行冷热冲击实验。该实验通过对半导体器件施加周期性瞬变的冷热温度循环,试验其所能承受的因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。在该实验中,堆叠的芯片和DAF极易产生应力集中,进而导致芯片和DAF发生分层、断裂。而随着半导体器件向微型化、高效化发展,半导体器件中所采用的晶圆的厚度与日俱减、堆叠的芯片的数量不断增加,导致堆叠设置的芯片和DAF在冷热冲击实验中更易发生翘曲,进而更易发生芯片和DAF的分层、断裂。
发明内容
本申请实施例提供一种粘接剂,改善粘接剂固化后的热应力,提高粘接剂固化后的粘接性能。
另一目的,本申请实施例提供一种芯片键合膜。
再一目的,本申请实施例还提供一种芯片键合膜的制备方法。
本申请的技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供一种粘接剂,包括环氧树脂、苯氧树脂、茚低聚物、填料、固化剂;以质量份数计,环氧树脂为20~60份,苯氧树脂为20~30份,茚低聚物为5~10份,填料为15~30份,固化剂为1~5份;
其中,茚低聚物的化学结构式为:
其中,n,m为整数,且1≤n≤10,1≤m≤6。
可选的,在本申请的一些实施例中,以质量份数计,环氧树脂为45~50份,苯氧树脂为25~30份,茚低聚物为8~10份,填料为20~25份,固化剂为2~3份。
可选的,在本申请的一些实施例中,环氧树脂包括双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂;双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂的质量比为1:1~2:0.25~0.67。
可选的,在本申请的一些实施例中,双酚环氧树脂的环氧当量为160~180g/eq;和/或
聚氨酯改性环氧树脂的环氧当量为210~250g/eq。
可选的,在本申请的一些实施例中,双酚环氧树脂选自于双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的一种或多种。
可选的,在本申请的一些实施例中,固化剂选自于双氰胺、萘酚类固化剂、酚醛树脂中的一种或多种。
可选的,在本申请的一些实施例中,粘接剂还包括促进剂,以质量份数计,促进剂为0.1~0.5份。
第二方面,本申请实施例还提供一种芯片键合膜,利用第一方面的粘接剂制备得到。
第三方面,本申请还提供一种芯片键合膜的制备方法,包括:
提供第一方面的粘接剂的原料;以及
将原料混合后,平整,干燥,得到芯片键合膜。
本申请实施例提供的一种粘接剂,采用环氧树脂、苯氧树脂和茚低聚物作为可固化基质,提高粘接剂固化后的玻璃化温度,改善粘接剂的耐热性、稳定性、耐潮湿性、耐化学性,使其适用范围更广。苯氧树脂还可以改善粘接剂固化后的支撑性和熔融粘度,使粘接剂固化成膜时易于剥离或者切割,同时减少粘接剂固化后形成的树脂的热应力,进而减少基于粘接剂的膜层的翘曲;此外粘接剂中还添加有填料,可以改善粘接剂的强度和热膨胀系数。
本申请实施例还提供一种芯片键合膜,该芯片键合膜采用以环氧树脂、苯氧树脂和茚低聚物作为可固化基质的粘接剂制备得到,使茚低聚物在固化剂的作用下可以与环氧树脂、苯氧树脂形成交联,进而使粘接剂固化得到的树脂在应力状态下能起到应力释放的作用,减轻应力集中的程度,使粘接剂固化形成的交联网链能均匀地承受较大的应力,提高DAF的应力释放性能;同时,通过可固化基质、固化剂和填料,使基于该粘接剂的DAF具有较高的玻璃化温度和拉伸强度,较低的热膨胀系数和储能模量,降低DAF的热应力,减少基于该芯片键合膜的半导体器件在冷热冲击实验中的芯片和DAF的分层、断裂的概率,提高半导体器件的性能。同时,本申请提供的芯片键合膜还具有良好的耐热性、稳定性、耐潮湿性、耐化学性,提高基于该芯片键合膜的半导体器件的稳定性和适用范围。
本申请实施例还提供一种芯片键合膜的制备方法,该制备方法简单,得到的芯片键合膜表面平整,性能优异。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法。以下分别进行详细说明。需说明的是,以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外,在本申请的描述中,术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用,并没有强加数字要求或建立顺序。本发明的各种实施例可以以一个范围的型式存在;应当理解,以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁,不应理解为对本发明范围的硬性限制;因此,应当认为的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如,应当认为从1到5的范围描述已经具体公开子范围,例如从1到2、从1到3,从1到4,从1到5,从2到3、从2到4,从2到5、从3到4,从3到5、从4到5等,以及所数范围内的单一数字,例如1、2、3、4及5,此不管范围为何皆适用。另外,每当在本文中指出数值范围,是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
第一方面,本申请提供一种粘接剂,包括环氧树脂、苯氧树脂、茚低聚物、填料、固化剂;以质量份数计,环氧树脂为20~60份,苯氧树脂为20~30份,茚低聚物为5~10份,填料为15~30份,固化剂为1~5份;
其中,茚低聚物的化学结构式为:
其中,n,m为整数,且1≤n≤10,1≤m≤6。
需要说明的是,本申请中的茚低聚物为具有茚基(-C9H8-)的聚合物;其分子式为:CH3(C9H8)n(CH2)x(C6H5CH)mC6H5O;其中x为整数,且x≥0。本申请所提供的粘接剂中添加有茚低聚物,在固化过程中与环氧树脂形成交联,使固化后得到的产物在应力状态下能起到应力释放的作用,减轻应力集中的程度,使固化后形成的交联网链能均匀地承受较大的应力,提高粘接剂的应力释放性能;同时,茚低聚物的添加,还可以提高粘接剂的玻璃化温度,改善粘接剂的耐热性、稳定性、耐潮湿性、耐化学性,使其适用范围更广。
在一些实施例中,环氧树脂为45~50份,苯氧树脂为25~30份,茚低聚物为8~10份,填料为20~25份,固化剂为2~3份,使得到粘接剂的性能更优。
在一些实施例中,环氧树脂为50份,苯氧树脂为25份,茚低聚物为10份,填料为25份,固化剂为2份。
在一些实施例中,茚低聚物中茚基的占比为60%~70%,避免因为茚低聚物中的茚基含量太高而导致粘接剂的固化后变脆,影响粘接剂的拉伸强度;同时避免因为茚低聚物中的茚基含量太低而导致无法起到改善粘接剂的应力释放性能、粘接性能、玻璃化温度的技术效果。
在一些实施例中,环氧树脂包括双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂;双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂的质量比为1:1~2:0.25~0.67。
在一些实施例中,双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂的质量比为3:5:2。
需要说明的是,本申请中的环氧树脂均为具有环氧基的热固化树脂。
在一些实施例中,双酚环氧树脂的环氧当量为160~180g/eq;和/或聚氨酯改性环氧树脂的环氧当量为210~250g/eq。需要说明的是,在本申请中,环氧当量是指含有1当量的环氧基的树脂的克数(g/eq)。
粘接剂采用双酚环氧树脂作为固化基质,可以降低粘接剂的粘度,提高成膜性,使粘接剂应用于芯片键合膜时成膜性更好,进而提高半导体的性能。粘接剂采用聚氨酯改性环氧树脂引入聚氨酯,使其固化后的树脂形成互穿聚合物网络结构,提高粘接剂固化后的附着力和拉伸强度。粘接剂采用萘环环氧树脂引入不易转动的萘环,使固化得到的树脂具有很强的内聚力,且分子取向性好,降低固化后形成的树脂的吸湿性能和热膨胀系数、提高拉伸强度和玻璃化温度,使粘接剂固化后形成的膜层具有良好的耐热性能、耐湿性能、耐化学性能和稳定性。
在一些实施例中,双酚环氧树脂选自于双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的一种或多种,使粘接剂固化时的结晶性低,固化后得到的树脂具有良好的表面外观。
在本申请中,环氧树脂可以采用液体、固体或半固体中的任一种。
在一些实施例中,本申请的苯氧树脂是重均分子量为30000~60000的热塑性树脂,降低粘接剂固化得到的树脂的脆性,改善固化得到的树脂的支撑性和熔融粘度,使粘接剂固化成膜时易于剥离或者切割,同时减少粘接剂固化后形成的膜层的热应力,减少翘曲。
在一些实施例中,固化剂选自于双氰胺、萘酚类固化剂、酚醛树脂中的一种或多种。
在一些实施例中,固化剂选自于萘酚类固化剂,其中,萘酚类固化剂中羟基的当量为100~120g/eq,使粘接剂固化后得到的树脂具有良好的耐热性能和耐湿性能。需要说明的是,在本申请中,羟基的当量是指含量有1当量的羟基的萘酚类固化剂的克数(g/eq)。
萘酚类固化剂可以选择2-萘酚、1-咪唑甲基-2-萘酚以及其他萘酚衍生物。
在一些实施例中,粘接剂还包括促进剂,以质量份数计,促进剂为0.1~0.5份。本申请中的促进剂为固化促进剂,用于提高固化剂与环氧树脂、苯氧树脂反应的速率,提高固化效率,控制粘接剂的固化时间,提高生产效率。
在一些实施例中,促进剂可以选择咪唑类固化促进剂、胺类固化促进剂。其中,咪唑类固化促进剂可以选择2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4,5-二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑等。胺类固化剂可以选择叔胺及其盐、脂肪胺等;优选为叔胺。
在一些实施例中,填料可以选择粒径为1~100μm的粒子,其具体可以选择二氧化硅、碳酸钙、氧化铝、硅藻土等常规的填料粒子。
在一些实施例中,填料优选为球形的二氧化硅,其成膜性良好,具有良好的绝缘性能,同时有利于改善粘接剂固化得到的树脂的热膨胀系数。需要说明的是,在本申请中,球形的二氧化硅是指二氧化硅的颗粒的形状为球状或者近似球状。
在一些实施例中,二氧化硅为经过硅烷偶联剂处理的二氧化硅,使粘接剂在固化得到的树脂的吸水性更低、热应力更低。
其中,硅烷偶联剂可以选择硅烷单体系、乙烯基硅烷系、甲基丙烯酸基硅烷系、环氧硅烷系、硫基硅烷系、硫化硅烷系、氨基硅烷系、脲基硅烷系、异氰酸酯基硅烷系等,优选为不具有亲水性强的基团的硅烷偶联剂,如给乙烯基硅烷偶联剂,如A171、A172、A151。
在一些实施例中,二氧化硅用硅烷偶联剂通过以下步骤处理:
提供硅烷偶联剂的溶液,并将硅烷偶联剂的溶液与二氧化硅混合,得到表面处理后的二氧化硅。
其中,硅烷偶联剂的溶液中的溶剂可以选择甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、甲乙酮、单聚醚、二聚醚等。硅烷偶联剂的溶液中硅烷偶联剂的浓度没有特别限制。
第二方面,本申请还公开一种芯片键合膜,利用第一方面提供的粘接剂制备得到。在本申请中,芯片键合膜通过第一方面所提供的粘接剂通过成膜工艺得到,该芯片键合膜具有较高的玻璃转化温度和拉伸强度,较低的热膨胀系数和储能模量,使其热应力较低,减少DAF翘曲,减少半导体器件生产制造过程中因芯片键合膜的热应力和翘曲而导致芯片、DAF的分层和断裂,进而提高半导体器件的性能。
第三方面,本申请还提供一种芯片键合膜的制备方法,包括:
提供第一方面所提供的粘接剂的原料;以及
将原料混合后,平整,干燥,得到芯片键合膜。
需要说明的是,此处的“平整”是指:使原料混合均匀后的混合物形成表面平整的膜层。其具体可以采用以下步骤:
将原料混合均匀后的混合物涂覆在基材上,形成表面平整的膜层。
在一些实施例中,芯片键合膜的制备方法,包括以下步骤:
提供基材和第一方面的粘接剂的原料;以及
将粘接剂的原料混合后,涂覆在基材上,干燥,在基材上形成DAF。
在一些实施例中,粘接剂的原料在溶剂中混合。优选地,混合后形成的浆料中,固含量为70wt%~85wt%。其中,溶剂可以选择甲苯、二甲苯、甲基异丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、PMA等。
其中,基材可以选择离型膜,其根据材料类型可以选择PET膜、PE膜等。
在一些实施例中,混合物涂覆在基材上后,在烘箱烘干。其中,涂敷有混合物的基材在145℃的烘箱中烘烤两分钟,实现烘干。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解,以及本发明实施例的粘接剂、芯片键合膜的进步性能显著的体现,以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
以下具体实施例中所采用的苯氧树脂购自于厦门爱珂玛化工有限公司,其型号为PKHM-301,重均分子量为30000-60000;
以下具体实施例中所采用的双酚F型环氧树脂购自于南亚环氧树脂(昆山)有限公司,其型号为NPEF-170,环氧当量EEW(g/eq):160~180;
以下具体实施例中所采用的双酚A型环氧树脂购自于南亚环氧树脂(昆山)有限公司,其型号为NPEL-128,环氧当量EEW(g/eq):180~190;
以下具体实施例中所采用的聚氨酯改性环氧树脂购自于络合高新材料(上海)有限公司,其型号为EPU-133,环氧当量EEW(g/eq):210~250;
以下具体实施例中所采用的萘环环氧树脂购自于DIC株式会社,其型号为HP-4770,环氧当量EEW(g/eq):195-210;
以下具体实施例中所采用的茚低聚物购自于新日铁住金化学株式会社,其型号为I-100;
以下具体实施例中所采用的二氧化硅购自于DENKA株式会社,其型号为20M,粒径为0.1-5um;
以下具体实施例中萘酚类固化剂购自于肯美特材料科技股份有限公司,其型号为SN-395;
以下具体实施例中4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑购自于SK化研株式会社,其型号为2PHZ。
实施例1
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂10份、苯氧树脂20份、茚低聚物为5份、二氧化硅17.5份、DICY(双氰胺)4份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.1份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备步骤如下:
提供PET离型膜,
以甲基异丁酮为溶剂,将上述粘接剂的原料与甲基异丁酮混合均匀,得到混合物,将混合物用涂布机涂覆在PET离型膜上,放入烘箱中,烘干后,在PET离型膜上得到芯片键合膜A。
实施例2
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂30份、萘环环氧树脂15份、苯氧树脂30份、茚低聚物为10份、二氧化硅20份、DICY(双氰胺)3份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.2份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜B。
实施例3
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂10份、苯氧树脂30份、茚低聚物为10份、二氧化硅25份、萘酚类固化剂1份,2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)0.2份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜C。
实施例4
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂5份、苯氧树脂30份、茚低聚物为10份、二氧化硅25份、萘酚类固化剂2份,2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)0.1份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜D。
实施例5
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂10份、苯氧树脂25份、茚低聚物为10份、二氧化硅25份、萘酚类固化剂2份,2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)0.5份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜E。
实施例6
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚A型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂10份、苯氧树脂25份、茚低聚物为10份,二氧化硅25份、萘酚类固化剂2份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.2份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜F。
实施例7
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚A型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂10份、苯氧树脂25份、茚低聚物为10份,二氧化硅25份、双氰胺2份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.2份。
采用本实施例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜H。
对比例1
相较于实施例1,本对比例中的粘接剂不包括茚低聚物,其他粘接剂的原料与实施例1相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB1。
对比例2
相较于实施例1,本对比例中的粘接剂不包括萘环环氧树脂,其他粘接剂的原料与实施例1相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB2。
对比例3
相较于实施例1,本对比例中的粘接剂不包括萘环环氧树脂和茚低聚物,其他粘接剂的原料与实施例1相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB3。
对比例4
相较于实施例1,本对比例中的粘接剂不包括双酚F型环氧树脂,其他粘接剂的原料与实施例1相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB4。
对比例5
相较于实施例1,本对比例中的粘接剂不包括聚氨酯改性环氧树脂,其他粘接剂的原料与实施例1相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB5。
对比例6
相较于实施例3,本对比例中的粘接剂采用n=10、m=9的茚聚合物替换实施例3中的茚低聚物,其他粘接剂的原料与实施例3相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB6。
对比例7
相较于实施例3,本对比例中的粘接剂采用n=1、m=8的茚聚合物替换实施例3中的茚低聚物,其他粘接剂的原料与实施例3相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB7。
对比例8
相较于实施例3,本对比例中采用重均分子量为10000~20000的苯氧树脂替换实施例3中的苯氧树脂,其他粘接剂的原料与实施例3相同。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB8。
对比例9
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂25份、萘环环氧树脂5份、苯氧树脂20份、二氧化硅15份、双氰胺2份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.1份。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB9。
对比例10
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂15份、聚氨酯改性环氧树脂20份、苯氧树脂25份、二氧化硅30份、双氰胺3份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.1份。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB10。
对比例11
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂20份、聚氨酯改性环氧树脂20份、苯氧树脂30份、二氧化硅25份、双氰胺2份、4,5-二(羟甲基)-2-苯基-1H-咪唑0.2份。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB11。
对比例12
一种粘接剂,以质量份数计,包括:双酚F型环氧树脂20份、聚氨酯改性环氧树脂20份、苯氧树脂30份、二氧化硅25份、双氰胺2份。
采用本对比例提供的粘接剂的原料制备芯片键合膜,其具体制备方法与实施例1中的芯片键合膜A的制备方法相同,得到芯片键合膜DB12。
将上述实施例1~7、对比例1~12得到的芯片键合膜在165℃下固化1h,并裁取为尺寸55mm×10mm×2mm的样品。
分别进行储能模量、热膨胀系数、玻璃化温度、膜拉伸强度、吸湿率、阻燃性的测定,其测定结果如表1所示。
其中,储能模量:将固化后的样品按照ASTM E2254-2018进行测定,其测量模式为dual cantilever mode,振动频率:1Hz,振幅:10μm,升温速率:3℃/min;
热膨胀系数和玻璃化温度:将固化后的样品按照ASTM E831-2019进行测定,其测定参数为:预加载力:0.05N,第一次扫描:室温—250℃(升温速率 10℃/min)第二次扫描:室温—250℃(升温速率10℃/min),取第二次升温段曲线数据;
膜拉伸强度:利用万能材料试验机进行测试,其测试步骤为:将固化后的样品裁取成10mm×50mm的芯片键合膜作为样品,撕去离型膜中的轻离膜,样品两端用胶带粘好,用万能材料试验机的夹具分别夹住两端的胶带,撕去离型膜中的重离膜,测试膜的拉伸强度;
吸湿率:将实施例1~8、对比例1~12得到的芯片键合膜裁取为尺寸50mm×50mm的芯片键合膜作为样品,并转贴在硅片上,165℃固化1h后称重m1。然后将硅片垂直地完全浸入盛有25±1℃蒸馏水的玻璃容器中,表面不应附有气泡,与容器壁不接触;浸水24h后,用镊子将其取出,迅速用滤纸吸干膜表面水分,立即称重m2;按照吸湿率=(m2-m1)/m1×100%的计算式,计算得到吸湿率;
阻燃性,将实施例1~8、对比例1~8得到的芯片键合膜在165℃下固化1h,并裁取为尺寸130mm×100mm×3mm的样品,本生灯置于样品下方正中心位置,本生灯管口距样品底端10mm,点火时间为10s,点火10s后以300mm/sec的速度移开本生灯150mm,同时开始记录余焰时间t1,余焰停止时应立即点燃10s,点火10s后以300mm/sec的速度移开本生灯150mm,同时记录余焰时间t2,通过t1和t2得到阻燃性。
硅片粘着力:将两片25um厚度的5mm*5mm的膜片转贴在硅片上,经 150℃固化1h后,用万能拉力机测试剪切粘结强度。
表1
储能模量(GPa) | 玻璃化温度(℃) | 膜拉伸强度(MPa) | 热膨胀系数(ppm/℃) | 吸湿率(%) | 硅片粘着力(MPa) | 阻燃性 | |
实施例1 | 3.3 | 110 | 9 | 55/163 | 0.18 | 15 | V-2 |
实施例2 | 3.3 | 115 | 8 | 52/155 | 0.19 | 17 | V-2 |
实施例3 | 3.0 | 118 | 12 | 50/153 | 0.18 | 16 | V-1 |
实施例4 | 2.8 | 120 | 13 | 45/150 | 0.17 | 17 | V-1 |
实施例5 | 2.3 | 130 | 18 | 40/145 | 0.15 | 18 | V-0 |
实施例6 | 3.3 | 120 | 17 | 45/145 | 0.17 | 17 | V-0 |
实施例7 | 3.4 | 115 | 15 | 48/147 | 0.16 | 16 | V-1 |
对比例1 | 4.2 | 100 | 5 | 55/158 | 0.24 | 10 | HB |
对比例2 | 3.5 | 105 | 6 | 60/160 | 0.26 | 15 | HB |
对比例3 | 4.5 | 98 | 4 | 65/164 | 0.32 | 10 | HB |
对比例4 | 3.5 | 105 | 11 | 52/155 | 0.2 | 13 | V-1 |
对比例5 | 3.5 | 108 | 8 | 58/160 | 0.2 | 12 | V-1 |
对比例6 | 3.6 | 110 | 11 | 53/155 | 0.18 | 17 | V-2 |
对比例7 | 3.4 | 108 | 7 | 55/153 | 0.15 | 15 | V-2 |
对比例8 | 3.5 | 112 | 6 | 55/162 | 0.2 | 16 | V-2 |
对比例9 | 3.5 | 105 | 8 | 58/162 | 0.2 | 12 | V-2 |
对比例10 | 4.0 | 95 | 7 | 60/165 | 0.3 | 10 | HB |
对比例11 | 3.8 | 95 | 5 | 65/170 | 0.26 | 10 | HB |
对比例12 | 3.6 | 100 | 4 | 67/169 | 0.24 | 12 | HB |
从表1可以看出,采用本申请提供的粘接剂制备得到的芯片键合膜,采用茚低聚物作为可固化基质之一,相较于基于不包含茚低聚物的粘接剂制备的芯片键合膜,其玻璃化温度和拉伸强度更高、热膨胀系数和储能模量更低、吸湿率更低、硅片粘着力更强、阻燃性更好。由此可见,本申请提供的粘接剂制备的芯片键合膜在应力状态下,其热应力更低、耐热性、稳定性、耐潮湿性和耐化学性能更优,在冷热冲击实验中不易翘曲,进而可以降低芯片和DAF的分层、断裂情况,提高基于该芯片键合膜的半导体器件的性能。由此可见,本申请提供的粘接剂采用环氧树脂、苯氧树脂和茚低聚物作为可固化基质,在固化剂的作用下,茚低聚物与可以与环氧树脂、苯氧树脂形成交联,进而使固化得到的DAF在应力状态下能起到应力释放的作用,减轻应力集中的程度,使固化形成的交联网链能均匀地承受较大的应力,提高DAF的应力释放性能,进而降低DAF在冷热冲击实验中产生的热应力,减少DAF及其粘接的芯片的翘曲情况。
此外,从实施例3和对比例6~8得到的芯片键合膜的性能可以知道,茚低聚物中茚基的含量不宜过高也不宜过低,过高或过低的茚基含量均会影响粘接剂及基于改粘接剂的芯片键合膜的性能;苯氧树脂的重均分子量也不宜过低。
此外,本申请提供的粘接剂的环氧树脂采用双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂,通过交联固化,实现高粘着力和拉伸强度。
以上对本申请实施例所提供的一种粘接剂、芯片键合膜及其制备方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的粘接剂,其特征在于,以质量份数计,所述环氧树脂为45~50份,所述苯氧树脂为25~30份,所述茚低聚物为8~10份,所述填料为20~25份,所述固化剂为2~3份。
3.根据权利要求1所述的粘接剂,其特征在于,所述环氧树脂包括双酚环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、萘环环氧树脂;
所述双酚环氧树脂、所述聚氨酯改性环氧树脂、所述萘环环氧树脂的质量比为1:1~2:0.25~0.67。
4.根据权利要求3所述的粘接剂,其特征在于,所述双酚环氧树脂的环氧当量为160~180g/eq;和/或
所述聚氨酯改性环氧树脂的环氧当量为210~250g/eq。
5.根据权利要求3所述的粘接剂,其特征在于,所述双酚环氧树脂选自于双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的粘接剂,其特征在于,所述固化剂选自于双氰胺、萘酚类固化剂、酚醛树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的粘接剂,其特征在于,所述粘接剂还包括促进剂,以质量份数计,所述促进剂为0.1~0.5份。
8.根据权利要求7所述的粘接剂,其特征在于,所述促进剂选自于咪唑类固化促进剂、胺类固化促进剂。
9.一种芯片键合膜,其特征在于,利用权利要求1~8任一项所述的粘接剂制备得到。
10.一种芯片键合膜的制备方法,其特征在于,包括:
提供权利要求1~8任一项所述的粘接剂的原料;以及
将所述原料混合后,平整,干燥,得到所述芯片键合膜。
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