CN117070173B - 一种高性能积层绝缘胶膜、封装晶圆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高性能积层绝缘胶膜、封装晶圆的制备方法，其中，高性能积层绝缘胶膜按重量份数计包括以下组分：双酚A型固态环氧树脂10‑20份，含有脂环的环氧树脂10‑25份，液态环氧树脂30‑55份，无机填料260‑450份，固化剂2‑8份，固化促进剂0.1‑5份和偶联剂0.1‑5份。本申请通过高性能积层绝缘胶膜中各组分在特定配比下的协同作用，使得制备的高性能积层绝缘胶膜具有较高的可见光透过率、较好的流动性和铜界面接着力，在封装晶圆的制作过程中，高性能积层绝缘胶膜可以紧紧贴合于晶圆，并能通过光学显微镜镜头对晶圆上的标识点实现准确定位，在积层绝缘胶膜上开孔、镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。

Description

一种高性能积层绝缘胶膜、封装晶圆的制备方法
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，特别涉及一种高性能积层绝缘胶膜、封装晶圆的制备方法。
背景技术
积层绝缘胶膜由于具有适合制作微细线路的绝对性能优势，从而在有限的立体空间中能够很好地把芯片内部致密的线路分散开，因此，积层绝缘胶膜成为半导体行业不可或缺的关键材料。
在半导体制造过程中，通常需要将积层绝缘胶膜贴合于晶圆或基板的表面后，然后在积层绝缘胶膜上进行开孔、镀铜、做线路等一系列操作。然而，随着5G通讯技术的发展，集成电路的层数越来越多，线路线宽要求越来越小，这也对积层绝缘胶膜的性能提出了更高的技术要求。
因此，如何提供一种高性能积层绝缘胶膜，以提高积层绝缘胶膜的可见光透过率和铜界面接着力，进而实现在积层绝缘胶膜上准确开孔、镀铜，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能积层绝缘胶膜、封装晶圆的制备方法，以至少解决上述一种技术问题。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种高性能积层绝缘胶膜，按重量份数计，所述积层绝缘胶膜包括以下组分：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份。
在第一方面中，所述双酚A型固态环氧树脂的环氧当量为400-2500g/eq。
在第一方面中，所述含有脂环的环氧树脂包括1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷；所述1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷的环氧当量为95-110g/eq。
在第一方面中，所述液态环氧树脂包括双酚F型液态环氧树脂；所述双酚F型液态环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；或者，所述液态环氧树脂包括双酚A型液态环氧树脂；所述双酚A型液体环氧树脂的环氧当量为175-195g/eq。
在第一方面中，所述无机填料包括球型二氧化硅。
在第一方面中，所述固化剂包括双氰胺和双氰胺衍生物中至少一种。
在第一方面中，所述固化促进剂包括咪唑类化合物。
在第一方面中，所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明第二方面提供了一种如第一方面所述的高性能积层绝缘胶膜的制备方法，所述制备方法包括：将各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；涂覆结束后，进行烘干；烘干结束后，除去所述基膜，得到高性能积层绝缘胶膜；其中，所述烘干条件包括：烘干温度为120℃，烘干时间为6min；所述基膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备而成。
本发明第三方面提供了一种封装晶圆的制备方法，所述制备方法包括：将如第一方面所述的高性能积层绝缘膜中各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；在120℃温度下烘干成膜，即在所述基膜上得到积层绝缘膜；获得带有芯片或线路的晶圆，所述晶圆上设置有若干个标识点；以真空热压的方式将所述积层绝缘膜覆盖在所述晶圆上；通过光学显微镜镜头识别所述标识点，并进行自动对位；在所述积层绝缘胶膜上进行激光开孔；在所述开孔内镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。
有益效果：
本发明提供的高性能积层绝缘胶膜，按重量份数计，包括以下组分：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；利用双酚A型固态环氧树脂的成膜性、含有脂环的环氧树脂具有较高的可见光透过率，以及液态环氧树脂具有高的透明度和可见光透过率，调节三者之间的比例，形成混合环氧树脂，同时通过无机填料降低积层绝缘胶膜的热膨胀系数，并利用偶联剂促进混合环氧树脂和无机填料的相容性，使得积层绝缘胶液具有良好的流动性，此外，还通过固化剂和固化促进剂的配合使用降低积层绝缘胶液的固化温度，使得本发明提供的高性能积层绝缘胶膜可应用于更多的电子元器件；也即，本申请通过高性能积层绝缘胶膜中各组分在特定配比下的协同作用，使得制备的高性能积层绝缘胶膜具有较高的可见光透过率、较好的流动性和铜界面接着力，在封装晶圆的制作过程中，高性能积层绝缘胶膜可以紧紧贴合于晶圆，并能通过光学显微镜镜头对晶圆上的标识点实现准确定位，在积层绝缘胶膜上开孔、镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种封装晶圆的制备方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
本申请提供的一种高性能积层绝缘胶膜，按重量份数计，所述积层绝缘胶膜包括以下组分：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份。
本发明提供的高性能积层绝缘胶膜，利用双酚A型固态环氧树脂的成膜性、含有脂环的环氧树脂具有较高的可见光透过率，以及液态环氧树脂具有高的透明度和可见光透过率，调节三者之间的比例，形成混合环氧树脂，同时通过无机填料降低积层绝缘胶膜的热膨胀系数，并利用偶联剂促进混合环氧树脂和无机填料的相容性，使得积层绝缘胶液具有良好的流动性，此外，还通过固化剂和固化促进剂的配合使用降低积层绝缘胶液的固化温度，使得本发明提供的高性能积层绝缘胶膜可应用于更多的电子元器件；也即，本申请通过高性能积层绝缘胶膜中各组分在特定配比下的协同作用，使得制备的高性能积层绝缘胶膜具有较高的可见光透过率、较好的流动性和铜界面接着力，在封装晶圆的制作过程中，高性能积层绝缘胶膜可以紧紧贴合于晶圆，并能通过光学显微镜镜头对晶圆上的标识点实现准确定位，在积层绝缘胶膜上开孔、镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。
在一些可能的实施例中，所述双酚A型固态环氧树脂的环氧当量为400-2500g/eq。
采用的双酚A型固态环氧树脂为大分子量环氧树脂，并控制双酚A型固态环氧树脂的环氧当量为400-2500g/eq，有利于涂覆成膜，优选地，双酚A型固态环氧树脂的环氧当量为900-1800g/eq。双酚A型固态环氧树脂可以通过制备的方式获得或者通过市场购得的方式获得，例如可以为南亚环氧树脂（昆山）有限公司的产品。
在一些可能的实施例中，所述含有脂环的环氧树脂包括1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷；所述1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷的环氧当量为95-110g/eq。
1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷为四官能缩水甘油胺类特种环氧树脂。该环氧树脂分子结构中含有脂环及多个环氧基团，具有较高的反应活性，在固化过程可形成较高的交联密度，其固化物表现出耐候性及耐热性好、等特点。而且饱和脂肪烃骨架的分子结构中的所有碳-碳键都是单键，具有较高的可见光透过率。1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷可以通过制备的方式获得或者通过市场购得的方式获得，例如可以为三菱气体化学股份有限公司的TETRAD-C产品。
在一些可能的实施例中，所述液态环氧树脂包括双酚F型液态环氧树脂；所述双酚F型液态环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；或者，所述液态环氧树脂包括双酚A型液态环氧树脂；所述双酚A型液体环氧树脂的环氧当量为175-195g/eq。
双酚A型液态环氧树脂或者双酚F型液态环氧树脂均为低总氯低结晶性的环氧树脂，环氧树脂经过纯化的处理，具有更高的纯度和较少的杂质，以确保其具有高透明度和可见光透过率。双酚A型液态环氧树脂和双酚F型液态环氧树脂可以通过制备的方式获得或者通过市场购得的方式获得，例如双酚A型液态环氧树脂可以为艾迪科株式会社的EP-4100HF产品，双酚F型液态环氧树脂可以为艾迪科株式会社的EP-4901HF产品。
在一些可能的实施例中，所述无机填料包括球型二氧化硅。
球型二氧化硅作为无填料，用于降低热膨胀系数和导热系数。
在一些可能的实施例中，所述固化剂包括双氰胺和双氰胺衍生物中至少一种。
双氰胺的固化机理较复杂,除双氰胺上的4个氢可参加反应外,氰基也具有一定的反应活性。双氰胺单独用作环氧树脂固化剂时固化温度很高,一般在150～170℃之间,在此温度下许多器件及材料由于不能承受这样的温度而不能使用,或因为生产工艺的要求而必须降低单组分环氧树脂的固化温度。可以采用两种方式降低固化温度，第一种方式：加入促进剂,在不过分损害双氰胺的贮存期和使用性能的前提下,降低其固化温度至120℃左右；第二种方式：通过分子设计的方法对双氰胺进行化学改性，在双氰胺分子中引入胺类,特别是芳香族胺类结构,以制备双氰胺衍生物，不仅可以提高与环氧树脂的相容性，还能降低固化温度。也就是说，本申请的固化剂可以使用双氰胺，也可以使用双氰胺衍生物。
在一些可能的实施例中，所述固化促进剂包括咪唑类化合物。
为了与双氰胺固化剂相适配，本实施例采用咪唑类化合物作为固化促进剂，优选地，咪唑类化合物包括4,5-二(羟甲基)-2-苯基咪唑。
在一些可能的实施例中，所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，用于促进二氧化硅与混合环氧树脂的相容性。
基于一个总的发明构思，本申请还提供了一种如上述所述的高性能积层绝缘胶膜的制备方法，所述制备方法包括：
S1:将各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
S2:利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；涂覆结束后，进行烘干；
S3:烘干结束后，除去所述基膜，得到高性能积层绝缘胶膜。
需要补充的说明是，S2中的烘干条件包括：烘干温度为120℃，烘干时间为6min；基膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备而成。
采用上述方法制备的高性能积层绝缘胶膜具有较高的可见光透过率，能通过光学显微镜镜头正常识别积层绝缘胶膜覆盖的对位点，实现自动对位，自动作业；具有较好的流动性，能够填充晶圆或基板上的芯片的间隙；具有较好的铜界面接着力，利于在积层绝缘胶膜上做线路。
基于一个总的发明构思，本申请还提供了一种封装晶圆的制备方法，所述制备方法包括：
S1:将如上述所述的高性能积层绝缘膜中各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
S2:利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；
S3:在120℃温度下烘干成膜，即在所述基膜上得到积层绝缘膜；
S4:获得带有芯片或线路的晶圆，所述晶圆上设置有若干个标识点；
S5:以真空热压的方式将所述积层绝缘膜覆盖在所述晶圆上；
S6:通过光学显微镜镜头识别所述标识点，并进行自动对位；
S7:在所述积层绝缘胶膜上进行激光开孔；
S8:在所述开孔内镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。
作为另一种实施方式，本申请还可以提供一种封装基板的制备方法，所述制备方法包括：
S1:将如上述所述的高性能积层绝缘膜中各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
S2:利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；
S3:在120℃温度下烘干成膜，即在所述基膜上得到积层绝缘膜；
S4:获得带有芯片或线路的基板，所述基板上设置有若干个标识点；
S5:以真空热压的方式将所述积层绝缘膜覆盖在所述基板上；
S6:通过光学显微镜镜头识别所述标识点，并进行自动对位；
S7:在所述积层绝缘胶膜上进行激光开孔；
S8:在所述开孔内镀铜，以连通电路，进而得到封装基板。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1-3和对照例1-2中各组分按照重量份数计如下表所示：
采用实施例1-3和对比例1-2提供的配比进行制备积层绝缘胶膜，并进行可见光透过率测试、流动性测试和铜界面接着力测试，具体测试过程如下：
1、可见光透过率测试：取大小3cm×7cm的积层绝缘胶膜，用便携式透过率测试仪测试可见光透过率。
2、流动性的测试方法：取大小5mm×5mm的方形积层膜，用铜片夹住积层膜，于120℃下烘烤5min，观察积层膜在铜片上的流动距离。流动距离超过2mm，表示流动性为良好，记为◎；小于2mm，表示流动性差，记为×。
3、铜界面接着力的测试方法：将积层膜分别点在测试玻璃界面上大小为3mm×3mm的方形区域，经150℃固化1小时后，用万能拉力机测试剪切粘结强度。
测试结果如下表所示：
由上表可知，与实施例1-3和对照例2相比，未添加TETRAD-C环氧树脂，导致对照例1制备的材料的可见光透过率较低，即添加TETRAD-C环氧树脂可以提高材料的可见光透过率，但是从实施例1-3的数据对比可知，并不是添加的TETRAD-C环氧树脂的重量份数越多，制备的材料的可见光透过率越高，因此，要提高材料的可见光透过率需要控制TETRAD-C环氧树脂的添加比例。
与实施例1-3和对照例1相比，添加的双酚A型液态环氧树脂的重量份数较少，导致对照例2制备的材料的流动性较差，且铜界面接着力降低，不利于在制备的材料上进行镀铜、填充线路，也就是说，本申请需要控制添加的双酚A型液态环氧树脂的重量份数，才能保证制备的材料的性能，符合实际应用环境。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种高性能积层绝缘胶膜，其特征在于，按重量份数计，所述积层绝缘胶膜包括以下组分：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
所述双酚A型固态环氧树脂的环氧当量为400-2500g/eq；
所述含有脂环的环氧树脂包括1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷；所述1,3-双(N,N-二缩水甘油氨甲基)环己烷的环氧当量为95-110g/eq；
所述液态环氧树脂包括双酚F型液态环氧树脂；所述双酚F型液态环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；或者，所述液态环氧树脂包括双酚A型液态环氧树脂；所述双酚A型液体环氧树脂的环氧当量为175-195g/eq；
所述无机填料包括球型二氧化硅；
所述固化剂包括双氰胺和双氰胺衍生物中至少一种；
所述固化促进剂包括咪唑类化合物；
所述偶联剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
2.一种如权利要求1所述的高性能积层绝缘胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；
涂覆结束后，进行烘干；
烘干结束后，除去所述基膜，得到高性能积层绝缘胶膜；
其中，所述烘干条件包括：烘干温度为120℃，烘干时间为6min；所述基膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制备而成。
3.一种封装晶圆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将权利要求1所述的高性能积层绝缘膜中各组分进行搅拌混合均匀，得到混合浆料，所述各组分按重量份数计至少包括：双酚A型固态环氧树脂10-20份，含有脂环的环氧树脂10-25份，液态环氧树脂30-55份，无机填料260-450份，固化剂2-8份，固化促进剂0.1-5份和偶联剂0.1-5份；
利用涂布机将所述混合浆料涂覆于基膜上；
在120℃温度下烘干成膜，即在所述基膜上得到积层绝缘膜；
获得带有芯片或线路的晶圆，所述晶圆上设置有若干个标识点；
以真空热压的方式将所述积层绝缘膜覆盖在所述晶圆上；
通过光学显微镜镜头识别所述标识点，并进行自动对位；
在所述积层绝缘胶膜上进行激光开孔；
在所述开孔内镀铜，以连通电路，进而得到封装晶圆。
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