CN1237607A - 压敏粘合剂片及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压敏粘合剂片，它包括一基底和叠加在其上的压敏粘合剂层，所述的基底在－5℃至80℃，具有至少0.5的最大动态粘弹性正切δ值。在处理有较大不规则高度差表面的被粘物的背面时，最好将该压敏粘合剂片粘合在被粘物表面，这样可在处理期间保护该被粘物表面。

Description

压敏粘合剂片及其使用方法
本发明涉及一种压敏粘合剂片。更具体而言，本发明涉及的压敏粘合剂粘合在一被粘物表面，被粘物表面有较大的不规则高度差，当处理该被粘物的背面时压敏粘合剂可保护被粘物表面。本发明还涉及使用该压敏粘合剂的方法。
在研磨半导体晶片背面的工序中，压敏粘合剂可以保护其形成有电路的表面。电极元件造成的常规线路上的高度差在约5-20微米的范围。对形成有常规线路的晶片，常用的表面保护片完全能够保护该线路，不会发生线路故障或晶片碎裂，因此能令人满意。
然而，在最近几年，安装IC芯片的方法也变得多样化了。例如已经开发出一种包裹法，该法中IC芯片的线路表面被安排成朝下。在这种包裹法中，电极元件从线路表面突出，其高度差为30微米或更大，有时会大于100微米。
在研磨有这样的突出电极元件的晶片背面，同时用普通的表面保护片保护其表面时，遇到了如下的问题，即深度研磨对应于突出元件部分的背面时，在晶片背面会产生凹陷(小坑)。再进一步凹陷部分会破裂，导致晶片毁坏。
在检查晶片线路后用墨水标出质量有问题的线路处(缺陷的标记)也遇到同样的问题。
在上述半导体晶片等的表面形成的突出部分称作凸起物。对有大的凸起物的半导体晶片，已采取一些措施，它们包括，例如降低表面保护片的基底膜的硬度和提高压敏粘合剂片的厚度。但是这些措施仍不能令人满意，上面的问题至今未能得到解决。
本发明着眼于本领域的上述状况，其目的是提供一种压敏粘合剂片，它可粘合在一被粘物表面，被粘物表面有较大的不规则高度差，当处理被粘物的背面时压敏粘合剂可保护该被粘物表面。本发明的另一个目的是提供使用该压敏粘合剂片的方法。
本发明的压敏粘合剂片包括一基底和叠加在该基底上的压敏粘合剂层，这种基底在-5℃至80℃，具有至少0.5的最大动态粘弹性正切δ值。
上述基底优选的厚度与杨氏模量的乘积在0.5-100千克/厘米范围内。
本发明还涉及使用上述压敏粘合剂片的方法，该方法包括将该压敏粘合剂片粘合在被粘物表面，在处理被粘物背面的同时由压敏粘合剂片保护其表面。
本发明提供的表面保护性压敏粘合剂片能准确地适应被粘物表面的不规则性，从而能忍受不规则的高度差，能在研磨被粘物背面时达到平稳地研磨背面，而不会受到被粘物表面的不规则性的影响。
下面详细描述本发明。
本发明的压敏粘合剂片包括基底和叠加在基底上的压敏粘合剂层。
该基底在-5℃至80℃范围内，具有至少0.5，较好为0.5-2.0，最好为0.7-1.8的最大动态粘弹性正切δ值(以下简称为“正切δ值”)。本文中使用的术语“正切δ”指损耗角正切，它定义为损耗弹性模量/储存弹性模量的比值。使用动态粘弹测量装置，根据对应力如施加在一个物体上的张力或扭力的反应而加以测定。
本发明中，上述基底的厚度与杨氏模量的乘积在0.5-100千克/厘米，1.0-50千克/厘米更好，最好在2.0-40千克/厘米范围内。基底的厚度在30-1000微米范围内较好，50-800微米更好，最好在80-500微米范围内。
基底包括树脂膜，不具体限制树脂的类型，只要它能显示上述性能。上述性能可由树脂本身或树脂与添加剂的混合物来显示。该基底可通过可固化树脂形成膜或由热塑性树脂形成膜来制备。例如，可使用光固化树脂或热塑性树脂作为可固化树脂。优选光固化树脂。
较好的光固化树脂选自如树脂组合物，其主要组分是可光聚合的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和多烯多硫醇树脂(polyene·thiol resins)。
使异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与有羟基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯反应可获得氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物，而上述的预聚物则可通过聚酯或聚醚类多醇化合物与多异氰酸酯化合物，如2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,3-亚二甲苯基二异氰酸酯、1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯反应获得。这类氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物在其分子中有可光聚合的双键，经光辐照时发生聚合反应并固化形成膜。
本发明中使用的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物，其分子量优选在1000-50,000范围内，2000-30,000更好。这些氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物可以单独使用或组合使用。
仅从上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物获得一种膜常常是困难的。因此，一般通过用可光聚合的单体稀释氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物，引导成膜并固化该膜，从而可获得膜。可光聚合单体在其分子中有可光聚合的双键，本发明优选的是有相对较大基团的丙烯酸酯化合物。
用于稀释氨基甲酸酯丙烯酸低聚物的可光聚合单体例如可选自下列化合物：
脂环族化合物，如(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧酯、(甲基)丙烯酸环己酯和(甲基)丙烯酸金刚烷酯；
芳族化合物，如丙烯酸苄酯；和
杂环化合物，如(甲基)丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸吗啉酯、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺。根据需要，可使用多官能的(甲基)丙烯酸酯。
上面的可光聚合的单体的加入量，对于每100重量份氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物，加入5-900重量份上述单体较好，10-500重量份更好，最好是30-200重量份。
另一方面，用于本发明的多烯多硫醇树脂可由没有丙烯酰基的多烯化合物和多硫化合物形成。具体而言，多烯化合物选自下列化合物，如二丙烯醛季戊四醇、亚甲苯二异氰酸酯的三羟甲基丙烷二烯丙基醚加成物和不饱和烯丙基氨基甲酸酯低聚物。季戊四醇的巯基乙酸酯和巯基丙酸酯可优选作为多硫醇化合物。还可以使用市售的多烯多硫低聚物。用于本发明的多烯多硫醇树脂，较好的其分子量在3000-50,000范围，5000-30,000更好。
由可固化的树脂形成基底时，通过在树脂中混入光聚合引发剂，可以减少由光辐照进行的聚合和固化所需时间以及光辐照剂量。
这类光聚合引发剂可以是光引发剂，如苯偶姻化合物、乙酰苯化合物、酰基氧膦(acylphosphine oxide)化合物、titanocene化合物、噻吨酮化合物或过氧化物，或光敏剂，如胺类或醌类。具体例子包括1-羟基环己基苯基酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苄基联苯基硫醚、单硫化四甲基秋兰姆、偶氮二异丁腈、联苄、联乙酰和β-氯蒽醌。
光聚合引发剂的用量为，对于每100重量份总的树脂，较好加入0.05-15重量份引发剂，0.1-10重量份更好，最好是0.5-5重量份。
制备上述可固化树脂时，可以从各种组合中选择低聚物和单体，使达到上述性能。
本发明使用的热塑性树脂选自，例如聚烯烃树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、未氢化的苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物和氢化的苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物。其中优选未氢化苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物。
苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物一般是具有高乙烯基含量的SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)。未氢化和氢化的苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物，其正切δ在室温左右都有一高峰。
在上述树脂中还优选加入能增强正切δ值的添加剂。能增强正切δ值的添加剂的例子有无机填料，如碳酸钙、硅石和云母，以及金属填料，如铁和铅。加入高比重的金属填料尤其有效。
除了上述组分外，该基底还可以含有其它添加剂，例如增塑剂或着色剂，如颜料。
关于成膜方法，例如，首先在薄膜形式的加工片上浇注液体树脂(如未固化树脂或树脂溶液)，随后根据树脂类型采用适合于形成膜的步骤，可制得基底。这种方法中，成膜期间树脂上的应力很小，所以产生的鱼眼(树脂组分的不溶部分)很少。而且，膜厚度很均匀，厚度的精确度在2％之内。
另一种较好的成膜方法包括使用压延加工法或用T口模挤出成膜或用管膜法。
可以在基底的上表面，即供给压敏粘合剂层的一面进行电晕处理或在其上面放置另一层如底涂层，以增强基底与压敏粘合剂层间的粘合力。
通过在上述基底上放置压敏粘合剂层可制得本发明的压敏粘合剂片。当压敏粘合剂层包括可紫外线固化的压敏粘合剂时，使用透明基底。
可以从各种常用的压敏粘合剂制得压敏粘合剂层。不限制这些压敏粘合剂，可以使用以如橡胶、丙烯酸、聚硅氧烷和聚乙烯基醚为基的压敏粘合剂，而且还可以使用辐照固化的热发泡和水溶胀的压敏粘合剂。
尽管取决于使用材料的类型，但是压敏粘合剂层厚度一般在约3-100微米范围，以约10-50微米为佳。
许多压敏粘合剂可用作上述的压敏粘合剂，而没有任何具体限制。例如日本专利公报1(1989)-56112和日本专利公开公报7(1995)-135189中所述的那些压敏粘合剂可用作辐照固化(光固化、紫外线固化或电子束固化)的压敏粘合剂，然而并不仅限于此。本发明中，尤其优选使用紫外线固化的压敏粘合剂。优选使用日本专利公报5(1993)-77284和6(1994)-101455中所述的那些压敏粘合剂作为水溶胀的压敏粘合剂。
可根据常规技术，采用辊-刮刀涂覆机、凹槽辊涂机、口模涂覆机、反向涂覆机等在不同的基底上涂覆合适厚度的上述压敏粘合剂组合物，干燥该组合物，在该基底上形成压敏粘合剂层，来制得本发明的压敏粘合剂片。如果需要，在压敏粘合剂层上可施用一剥离衬料。
本发明的压敏粘合剂片可用于保护各种物品的表面，并在精加工时有暂时固定之效用。具体而言，该压敏粘合剂片适合在研磨半导体晶片背面期间用于保护线路表面。本发明的压敏粘合剂片具备上面列举的性能的基底，故可有效地忍受线路表面的不规则性。因此，本发明的压敏粘合剂不仅能以足够的粘合力粘合在有凸起物和有较大表面不规则高度差的晶片上，而且能缓解晶片表面的不规则性对背面研磨的影响，从而不仅可防止晶片毁坏而且可以达到平稳研磨。当压敏粘合剂层包括如可紫外线固化的压敏粘合剂时，通过紫外线辐照能容易地降低粘合强度，在完成要求的加工后，通过用紫外线辐照该压敏粘合剂层可以很容易地剥离压敏粘合剂层。
本发明提供的表面保护性压敏粘合剂片能准确地适应被粘物表面的不规则性，从而可忍受不规则高度差，在研磨被粘物背面时，达到平稳地研磨背面，而不会受到被粘物表面的不规则性的影响。
                            实施例
参考下面的实施例进一步说明本发明，但是这些实施例不构成对本发明范围的限制。
在下面的实施例和比较例中，按照下面的方式进行“背面研磨适应性试验”
背面研磨适应性试验
在6英寸半导体晶片的镜面上提供下列印刷成凸起物的打点的差的点标记。在有差的标记的晶片表面粘合每种压敏粘合剂片，研磨晶片相对的另一面。晶片的形状、研磨条件和评价方法如下：
(1)晶片形状
晶片厚度(没有印刷点部分的厚度)：650-700微米，
点直径：500-600微米
点高度：70微米，和
点间距：相隔10毫米(总的印刷)；
(2)背面研磨条件
抛光厚度：200微米，和
研磨设备：研磨机DFG 840，由Disco Corporation生产；和
(3)评价方法
观察研磨后的晶片背面。当没有裂纹或凹陷，或观察到凹陷但其最大深度小于2微米时，评价晶片为“优良”。另一方面，当观察到凹陷，并最大深度为2微米或更大时，评价晶片为“有凹陷”。
由单体粘弹性测量装置，在110Hz拉伸应力下测定正切δ，每种基底制成预定大小的样品，使用Rheovibron DDV-11-EP(由Orientec Corporation制造)，在110Hz频率和-40℃至150℃范围内测定正切δ。
根据日本工业标准K7127，以200毫米/分钟的试验速度测定杨氏模量。
                              实施例1
将50重量份重均分子量为5000的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(ArakawaChemical Industry Co.,Ltd生产)、50重量份丙烯酸异冰片酯、2.0重量份光聚合引发剂(Irgacure 184,Ciba-Geigy,Limited生产)和0.2重量份酞菁颜料混合在一起，获得可光固化的树脂组合物。
采用供料模(fountain die)技术，在作为浇注加工片的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上涂覆上面的树脂组合物，厚度为110微米，形成树脂组合物层。涂覆后立刻将树脂组合物层叠加到同样的PET膜上，用高压汞灯(160瓦/厘米，距离10厘米)发射的紫外线，以250毫焦耳/厘米2的剂量辐照，使树脂组合物交联并固化。除去两个PET膜后，获得110微米厚的基底膜。按照上面的方法测定正切δ和杨氏模量。结果列于表1。
混合100重量份丙烯酸压敏粘合剂(丙烯酸正丁酯和丙烯酸的共聚物)、120重量份分子量为8000的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、10重量份固化剂(二异氰酸酯类化合物)和5重量份光聚合引发剂(二苯酮类化合物)制得压敏粘合剂组合物，在基底膜的一面涂覆该组合物并干燥，形成20微米厚的压敏粘合剂层。获得压敏粘合剂片。
获得的压敏粘合剂片进行背面研磨适应性试验。结果列于表1。
                              实施例2
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用丙烯酸吗啉酯代替丙烯酸异冰片酯。结果列于表1。
                              实施例3
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用25重量份丙烯酸异冰片酯和25重量份丙烯酸吗啉酯的混合物代替50重量份的丙烯酸异冰片酯。结果列于表1。
                           实施例4
在与实施例1相同的支撑膜上浇注苯乙烯-乙烯基异戊二烯嵌段共聚物的60％甲苯溶液，100℃干燥2分钟，没有层叠，然后紫外线辐照。获得300微米厚的基底膜，其正切δ和杨氏模量列于表1。
按照与实施例1相同的方式，由所获的基底膜制得压敏粘合剂片。所获压敏粘合剂片进行背面研磨适应性试验。结果列于表1。
                          实施例5
代替实施例1的可光固化树脂组合物，用多烯多硫醇树脂(BY-314，由AsahiDenka Kogyo K.K.生产)形成膜，并按和实施例1相同的方式固化，获得250微米厚的基底膜。按照上面的方法测定该基底膜的正切δ和杨氏模量。结果列于表1。按照与实施例1相同的方式，由所获的基底膜制得压敏粘合剂片。所获压敏粘合剂片进行背面研磨适应性试验。结果列于表1。
                          实施例6
重复实施例1的同样过程，不同之处是，氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(由Arakawa Chemical Industry Co.,Ltd.生产)的加入量变为60重量份，并使用50重量份N-乙烯基己内酰胺代替50重量份的丙烯酸异冰片酯。结果列于表1。
                          比较例1
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用110微米厚的低密度聚乙烯膜(商品名：Sumikathene L705)作为基底膜。结果列于表1。
                          比较例2
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用100微米厚的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物膜(乙酸乙烯酯含量：12％(重量))作为基底膜。结果列于表1。
                          比较例3
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用110微米厚的乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物膜(甲基丙烯酸甲酯含量：6％(重量))作为基底膜。结果列于表1。
                           比较例4
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用110微米厚的乙烯/甲基丙烯酸共聚物膜(甲基丙烯酸含量：8％(重量))作为基底膜。结果列于表1。
                           比较例5
重复实施例1的同样过程，不同之处是，使用100微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为基底膜。结果列于表1。
                                        表1
最大正切δ值(-5℃至80℃)   杨氏模量(千克/厘米2)  膜厚度(微米)  [FT]×[YM](千克/厘米) 背面研磨的适应性
实施例1     0.78     1100    110     12.1       优良
实施例2     0.85     2400    110     26.4       优良
实施例3     1.18     1400    110     15.4       优良
实施例4     1.05     100    300     3.0       优良
实施例5     1.61     120    250     3.0       优良
实施例6     0.81     3000    110     33.0       优良
比较例1     0.19     1300    110     14.3 有凹陷，晶片破碎
比较例2     0.16     660    100     6.6 有凹陷，晶片破碎
比较例3     0.21     900    110     9.9       凹陷
比较例4     0.17     1300    80     10.4 有凹陷，晶片破碎
比较例5     0.03     35000    100     350.0 有凹陷，晶片破碎
注：
[FT]×[YM]指[膜厚度]×[杨氏模量]。

Claims (3)

1．一种压敏粘合剂片，它包括一基底和叠合在其上的压敏粘合剂层，所述的基底在-5℃至80℃，具有至少0.5的最大动态粘弹性正切δ值。
2．如权利要求1所述的压敏粘合剂片，其特征在于所述的基底的厚度和其杨氏模量的乘积在0.5-100千克/厘米范围内。
3．如权利要求1或2所述的压敏粘合剂片的使用方法，该方法包括将压敏粘合剂片粘合在被粘物表面，处理被粘物背面时由该压敏粘合剂片保护被粘物的表面。
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