TWI622633B - 非導電性黏結膜 - Google Patents

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Abstract

本發明屬於非導電性黏結膜用組合物及包含其的非導電性黏結膜,更詳細地,屬於如下的非導電性黏結膜用組合物及包含其的非導電性黏結膜,即,具有進一步提高的固化速度,從而在晶片間的接合、晶片和基板的接合過程中使樹脂流動最小化,並且提高生產性、提高凸點填充性、與半導體晶片的附著力,而且常溫經時性優秀,並在半導體產品中實現所要求的耐熱性。

Description

非導電性黏結膜
本發明屬於非導電性黏結膜用組合物及包含其的非導電性黏結膜,更詳細地,是關於如下的非導電性黏結膜用組合物及包含其的非導電性黏結膜,即,具有進一步提高的固化速度,從而在晶片間的接合、晶片和基板的接合過程中使樹脂流動最小化,並且提高生產性、提高凸點填充性、與半導體晶片的附著力,而且常溫經時性優秀,並在半導體產品中實現所要求的耐熱性。
最近,包括移動設備在內的電子設備正被小型化及薄型化,與此相對應地,半導體產業也正實現高容量化、超高速化,並以小型化、薄型化的趨勢發展。為了滿足如上所述的半導體產業所要求的需要,正研發用於新一代積體電路基板(IC substrate)、印刷電路基板(PCB)、柔性顯示基板(Flexible display substrate)等中的半導體裝置的高集成化、高精緻化、高性能化的方法,隨著這種趨向,韓國授權專利第1030497號也公開了柔性顯示基板。在上述半導體裝置的製造方法中,在由矽、鎵、砷等組成的半導體用晶片中黏結黏結片(切割片),在借助切割來切割分離(劃切化)成各個半導體器件後,獲得實施展開(expanding)、劃切化的半導體器件,隨後移送至用於向金屬引線框、膠帶基板及有機硬質基板等接合半導體器件的半 導體裝置的組裝工序。
另一方面,隨著半導體裝置的輕薄短小化的技術創新取得了令人矚目的發展,提出了各種封裝結構,並實現了產品化。其中,作為一例,正開發如下的多晶片封裝產品,即,將多個半導體晶片(chip)以垂直結構的方式進行層疊,並通過在所層疊的半導體晶片中打孔數十、數百個的微孔來填充導電體,由此從上端晶片電連接至下端晶片。與現有的引線接合多晶片封裝產品相比,由於如上所述的結構的封裝產品的晶片間信號傳遞距離短,因此可增加處理速度、減少耗電量。由此,可進一步容易地實現高密度、高容量、高性能、低電力產品,從而最近作為半導體封裝結構被受矚目。
具體地,圖1a,圖1b示出了如下的多心片封裝,即,形成有多個孔,並準備在該孔中形成凸點301及肩部302的多個半導體晶片(圖1a),並且通過層疊、熱壓來使半導體晶片100/200、半導體晶片200/300的凸點之間相互導通(圖1b)。如圖1b所示,這種結構可使半導體晶片之間的距離非常短、連接密度非常高,因此具有可進一步增加處理速度的優點。
另一方面,如圖1b所示地,因凸點可在上/下部晶片之間形成剩餘空間S,但是,由於凸點可能被暴露在存在於剩餘空間S的空氣中而被氧化,並且由於處於僅通過晶片之間的凸點來黏結的狀態,從而可容易發生晶片之間的分離,因此作為防止上述分離、加強凸點黏結部分或者提高可靠性等的目的,通常使用樹脂組合物密封半導體晶片與晶片之間和/或者多晶片的下部與基板之間的空隙。
上述密封具體地使用了如下的方法,即,在黏結晶片和晶片後,通過在晶片與晶片之間和/或者多晶片的下部與基板之間的間隙注入底
上述密封具體地使用了如下的方法,即,在黏結晶片和晶片後,通過在晶片與晶片之間和/或者多晶片的下部與基板之間的間隙注入底部填充(Underfill)液相樹脂來固定晶片與晶片的接觸部分。然而,當進行底部填充液相樹脂注入工序時,存在如下的工序條件苛刻的問題,即,由於毛細管現象,即使液相底部填充樹脂流進半導體晶片和晶片的凸點之間,也因樹脂不充分擴散而產生未填充部或者因液相底部填充樹脂的過多地流出而污染基板或多晶片等。並且,由於需要助焊劑清洗工序,因此發生工序時間變長、清洗廢液的處理問題等環境問題,由於以毛細現象實施密封,因此密封時間變長,從而存在生產性問題。進一步地,將半導體晶片以垂直方向立體地層疊於基板的情況下,每當層疊器件時都需要將液相樹脂塗敷在器件上或注入於器件與器件之間,但此工序也存在複雜且困難的問題。
為了改善如上所述的問題,最近開發了通過利用非導電性黏結膜(NCF:Non Conductive Film)的膜相樹脂來黏結晶片和基板的方法。
在通過使用集中塗敷法(Lamination)來在半導體晶片或晶片上貼合該膜相樹脂材料後,可通過切割(dicing)工序容易地切割成與劃切化的晶片的大小相同的大小。並且,與使用液相樹脂材料相比,將器件以垂直方向立體地層疊於基板的封裝的情況下,也存在工序被簡化且易於層疊的優點。
在利用該非導電性黏結膜的情況下,改善了現有的在通過液相底部填充樹脂的密封過程中發生的許多問題,但是,在截至目前為止所開發的非導電性黏結膜中,基於膜形狀而使凸點填充性、附著力等不足, 因此存在頻繁發生凸點黏結不良的問題,為了解決這種問題,通過施加過度的壓力來將非導電性黏結膜貼合於包括的凸點的半導體晶片的情況下,存在導致凸點損傷的問題。並且,在使熱固化性黏結膜的固化速度延遲的情況下,由於熔融的黏結成分流出晶片與晶片或晶片與基板之間,而存在污染多晶片封裝的問題。進一步地,隨著慢的固化速度延長晶片之間接合時間,而存在生產性明顯減少的問題。而且,在光固化或低溫熱固化型非導電性黏結膜中,可隨著在低溫下進行凸點黏結而存在在凸點之間發生黏結不良的問題。並且,在低溫下進行熱固化時,存在黏結膜的經時性明顯降低的問題。
由此,急需要開發如下的非導電性黏結膜,即,可通過以適當地產生樹脂流動的方式調節固化速度來防止多晶片和/或者基板的污染,並且通過提高生產性及附著力來使空隙的產生最小化,常溫經時性優秀,而且能夠保障耐熱性。
本發明是為了解決上述的問題而提出的,本發明所要解決的問題在於,提供如下的非導電性黏結膜用組合物、利用其的非導電性黏結膜及包括非導電性黏結膜的半導體層疊體,即,因具有進一步提高的固化速度,從而在接合晶片之間、晶片與基板的過程中適當地調節樹脂流動,並且提高生產性、凸點填充性、與半導體晶片的附著力,而且常溫經時性優秀,並表達在半導體產品中所要求的耐熱性。
為了解決上述問題,本發明提供如下的非導電性黏結膜用組 合物,即,該非導電性黏結膜用組合物包括:熱固性部,包括包含環氧成分的第一熱固性部和包含丙烯酸成分的第二熱固性部,以及熱塑性部,該第二熱固性部的丙烯酸成分包含重均分子量為500以上的丙烯酸單體。
根據本發明的優選一實施例,該環氧成分可包含縮水甘油醚型環氧成分、縮水甘油胺型環氧成分、縮水甘油酯型環氧成分、萘類環氧成分及脂環族類環氧成分中的一種以上。
根據本發明的優選再一實施例,該丙烯酸成分可包含多官能性丙烯酸單體,該多官能性丙烯酸單體包含2個以上的乙烯基。
根據本發明的優選還有一實施例,該熱塑性部可包含以包含丙烯酸單體的方式共聚合的丙烯共聚物,該丙烯酸單體包含環氧基。
根據本發明的優選另一實施例,該第二熱固化的丙烯酸成分可包含分子量為700以上的丙烯酸單體。
根據本發明的優選又一實施例,該第二熱固性部可包含10小時半衰期溫度為100℃以上的第二固化成分。
根據本發明的優選又一實施例,相對於100重量份的該熱固性部的該環氧成分及該丙烯酸成分的重量總和,該非導電性黏結膜用組合物可包含30~100重量份的熱塑性樹脂。
根據本發明的優選又一實施例,相對於100重量份的環氧成分,該非導電性黏結膜用組合物可包含70~120重量份的該丙烯酸成分。
根據本發明的優選又一實施例,該環氧成分可包含在25℃的溫度下性狀為固相的環氧成分。
根據本發明的優選又一實施例,該第一熱固性部還可包含在 25℃的溫度下性狀為固相的第一固化成分。
根據本發明的優選又一實施例,該環氧成分可不包含在25℃的溫度下性狀為液相的環氧成分。
根據本發明的優選又一實施例,該組合物的根據下述數學式1的熔融區間可以為12℃以下。
數學式1:熔融區間(△T)=TA(℃)-TB(℃)
該TA是熔融黏度為80000Pa.S時的溫度(℃),上述TB是熔融黏度為20000Pa.S時的溫度(℃)。
根據本發明的優選又一實施例,上述還可包含無機填充劑、有機微粒子及矽烷偶聯劑。
另一方面,為了解決上述問題,本發明提供包含本發明的非導電性黏結膜用組合物的非導電性黏結膜。
並且,本發明提供包含本發明的非導電性黏結膜並進行固化而成的半導體層疊體。
以下,對本發明中所使用的術語進行說明。
作為在本發明中所使用的術語,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
本發明的非導電性黏結膜用組合物使固化工序中的氣體產生最小化,具有提高了的固化速度,從而在晶片之間的接合、晶片和基板的接合過程中適當地調節樹脂流動,並且大大提高黏結力和生產性。並且,提高黏結膜的凸點填充性、黏結可靠性及與半導體晶片的附著力,並且具有高的玻璃轉化溫度,從而表達在半導體產品中所需的耐熱性,因此適合 使用於半導體產品,並且使因常溫發黏(tacky)而產生的凸點之間的空隙最小化,而且提高晶片上的膜的附著力,從而防止晶片分層,由此可廣泛使用於各種半導體及包括其的電氣電子產品。
100、200、300‧‧‧半導體晶片
10‧‧‧半導體用非導電性黏結膜
1‧‧‧薄片基材
11‧‧‧離型膜
2‧‧‧黏結劑層
21‧‧‧剝離基材
30‧‧‧半導體用晶片
30a‧‧‧功能面
301‧‧‧凸點
302‧‧‧肩部
圖1a,圖1b為以垂直的方式層疊及接合多個半導體晶片來製造的多晶片封裝的部分截面示意圖;圖2為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的截面示意圖;圖3為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的截面示意圖;圖4為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的截面示意圖;圖5為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的圖;圖6為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的圖;以及圖7為本發明優選一實例的半導體層疊體的截面示意圖。
以下,更詳細地說明本發明。
本發明的非導電性黏結膜用組合物包括熱固性部及熱塑性部。
該熱固性部執行保障非導電性黏結膜的耐熱性、晶片之間的黏結可靠性、接合性等的功能。並且,該熱塑化性部執行提高膜形成性、通過彈性增大附著力、保障晶片之間的黏結可靠性等的功能。
該熱固性部包括包含環氧成分的第一熱固性部及包含丙烯 酸成分的第二熱固性部。
首先,對第一熱固性部進行說明。
該第一熱固性部包含環氧成分,並且還可包含使該環氧成分固化的第一固性成分。
只要是用於製備非導電性黏結膜的公知的環氧成分,該環氧成分則可使用任何成分。作為對其的非限制性例,包括縮水甘油醚型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、線形脂肪族型(linear Aliphatic)環氧樹脂、脂環族型(cyclo Aliphatic)環氧樹脂、含雜環環氧樹脂、取代型環氧樹脂、萘類環氧樹脂及它們的衍生物,還可以是雙官能或多官能樹脂,並且這些可單獨或混合使用。
更具體地,該縮水甘油醚型環氧樹脂包含苯酚類縮水甘油醚和醇類縮水甘油醚,該苯酚類縮水甘油醚包括:雙酚類環氧,如雙酚A型、雙酚B型、雙酚AD型、雙酚S型、雙酚F型及間苯二酚等;苯酚類酚醛,如苯酚酚醛(Phenol novolac)環氧、芳烷基酚醛、萜烯酚醛;以及,如o-甲酚酚醛(Cresolnovolac)環氧等的甲酚酚醛類環氧樹脂,並且這些可單獨使用或並用兩種以上。優選地,第一環氧樹脂可以是雙酚類環氧樹脂,更優選地,可以是雙酚F型的環氧樹脂,在此情況下,與包含其他種類的環氧樹脂的情況相比,存在可獲取更優秀的物性的優點。
作為該縮水甘油胺型環氧樹脂存在二縮水甘油基苯胺、四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷、N,N,N',N'-四縮水甘油-m-苯二甲胺、1,3-雙(二縮水甘油基氨基甲基)環己烷、兼備縮水甘油醚和縮水甘油胺的兩結構的三縮水甘油-m-氨基苯酚、三縮水甘油對氨基苯酚等,並且可單獨使 用或並用兩種以上。
作為該縮水甘油酯型環氧樹脂可以是基於如對羥基苯甲酸、ß-羥基萘甲酸的羥基羧酸和如苯二甲酸、對苯二甲酸的聚羧酸等的環氧樹脂,並且可單獨使用或並用兩種以上。作為該直鏈脂肪族型環氧樹脂可以是基於1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、環己烷二甲醇、丙三醇、三甲醇乙烷、三甲醇丙烷、季戊四醇、氫化雙酚A、氫化雙酚F、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等的縮水甘油醚,並且可單獨使用或並用兩種以上。
作為該脂環族類型環氧樹脂可包括借助氧化劑使包含至少具有一個脂環式環的多元醇的聚縮水甘油醚類、環己烯環或環戊烯環的化合物進行環氧化物來得到的環己烯氧化物或環戊烯氧化物,但並不限定於此。作為一例,在3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己基羧酸酯、3,4-環氧-1-甲基環己基-3,4-環氧-1-甲基己羧酸酯、6-甲基-3,4-環氧環己基甲基-6-甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯、3,4-環氧-3-甲基環己基甲基-3,4-環氧-3-甲基環己烷羧酸酯、3,4-環氧-5-甲基環己基甲基-3,4-環氧-5-甲基環己烷羧酸酯、雙(3,4-環氧環己基甲基)己二酸酯、亞甲基-雙(3,4-環氧環己烷)、2,2-雙(3,4-環氧環己基)丙烷、二環戊二烯二環氧化物、亞乙基-雙(3,4-環氧環己烷羧酸)、二辛基環氧六氫鄰苯二甲酸酯及二-2-乙基己基環氧六氫鄰苯二甲酸酯等中,該脂環族類環氧樹脂可單獨使用或並用兩種以上。
萘類環氧樹脂可以是1,2-二縮水甘油基萘、1,5-二縮水甘油基萘、1,6-二縮水甘油基萘、1,7-二縮水甘油基萘、2,7-二縮水甘油基萘、三縮水甘油萘、1,2,5,6-四縮水甘油萘等的具有萘骨架的環氧樹脂, 並且可單獨使用或並用兩種以上。
除了上述所列的以外,可以是使三縮水甘油基異氰脲酸酯或者分子內具有兩種結合的化合物氧化來得到的在分子內具有環氧環己烷環的環氧樹脂等。
另一方面,為了防止因後述的第二熱固性部的丙烯酸成分而產生的黏結膜的發黏增加,該環氧成分可使用在25℃的溫度下性狀為固相的環氧成分,更優選地,該環氧成分可不包含在25℃的溫度下性狀為液相的環氧成分。在包含性狀為液相的成分的情況下,存在隨著黏結膜的發黏增加而在晶片與黏結膜之間產生空隙增加的問題,由此可造成晶片間接合可靠性的降低。但是,在包含性狀為液相的環氧成分的情況下,優選地,其含量也使用小於總重量的5重量百分比。
並且,只要是使用於固化所述的環氧成分的公知的固化成分的情況下,則可無限制性地使用還包含在該第一熱固性部的第一固化成分。具體地,可列舉二乙烯三胺、三乙烯四胺等的脂肪族胺類、間苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯碸、偶氮甲基苯酚等的芳香族胺類、苯酚酚醛樹脂、鄰甲酚酚醛樹脂、萘酚酚醛樹脂、萘酚芳烷基樹脂等的多元羥基化合物以及它們的變性物、無水酞酸、無水馬來酸、無水六氫鄰苯二甲酸、無水苯均四酸等的酸無水物類固化劑、雙氰胺、咪唑、BF3-胺絡合物、胍衍生物等的潛在性固化劑,並且可單獨使用或並用兩種以上。
根據本發明的優選一實施例,其中,為了提高目標的物性,可使用酸無水物類固化劑。
並且,優選地,在所述的第一固化成分中,可包含在25℃ 的溫度下性狀為固相的固化成分。在使用性狀為液相的固化成分的情況下,在後述的第二熱固性部中與丙烯酸成分一同使黏結膜的發黏增加,從而存在可在晶片與黏結膜之間增加空隙的產生的問題,由此,可造成晶片間黏結可靠性的降低。因此,更優選地,該第一固化成分使用在25℃的溫度下性狀為固相的成分,可不包含性狀為液相的成分,在包含性狀為液相的成分的情況下,優選地,其含量也使用小於第一固化成分的總量的5重量百分比。
相對於100重量份的該環氧成分,可包含10~100重量份的該第一固化成分,但並不限制於此,可根據所選擇的環氧成分及固化成分的種類進行變更。
然後,該第一熱固性部還可包含固化促進劑。該固化促進劑起到調節固化速度或固化物的物性等的作用,作為該固化促進劑,只要是包含環氧成分的常規的使用於非導電性黏結膜的固化促進劑,則可無限制性地使用,但是作為非限制性例,可列舉咪唑類固化促進劑、叔胺類固化促進劑等,其中,優選地,利用容易調節固化速度或固化物的物性等的咪唑類固化促進劑。這些固化促進劑可單獨使用或並用兩種以上。
對於該咪唑類固化促進劑沒有進行特別的限制,但是例如,可列舉由氰乙基保護咪唑的第一位置的1-氰乙基-2-苯基咪唑或由異氰脲酸保護鹼性的商品名「2MA-0K」(四國化成公司製備)等。這些咪唑類固化促進劑可單獨使用或並用兩種以上。
優選地,並用酸無水物類固化劑和咪唑類固化促進劑等的固化促進劑的情況下,相對於環氧基的添加量,酸無水物類固化劑的添加量 應為理論上所需的當量以下。若酸無水物類固化劑的添加量超過所需以上,則存在因水分而從本發明的組合物的固化物容易地溶出氯離子的隱患。例如,當通過加熱水從本發明的組合物的固化物提取溶出成分時,提取水的pH降低至4至5左右,並且從環氧樹脂所釋放的氯離子因大量溶出而存在被丟棄的情況。
並且,優選地,並用胺類固化劑和咪唑類固化促進劑等的固化促進劑的情況下,相對於環氧基的添加量,胺類固化劑的添加量也應該為理論上所需的當量以下。若胺類固化劑的添加量超過所需以上,則存在因水分而從本發明的組合物的固化物容易地溶出氯離子的隱患。例如,當通過加熱水從本發明的組合物的固化物提取溶出成分時,提取水的pH為鹼性,並且從環氧樹脂所釋放的氯離子也因大量溶出而存在被丟棄的情況。
相對於100重量份的該環氧成分,可包含10~50重量份的該固化促進劑,但並不限制於此,可根據所選擇的環氧成分、固化成分及固化促進劑的種類進行變更。
然後,對第二熱固性部進行說明。
該第二熱固性部包含丙烯酸成分,由此,與第一熱固性部相比,實現高溫下的快速固化,並且增加第一熱固性部的固化速度,從而黏結膜具有進一步提高的固化速度,並且可明顯防止根據熔融區間的樹脂流動的過多發生。
在熱固性部中僅包含丙烯酸成分的非導電性黏結膜的情況下,由於在高溫固化速度太慢,而存在生產性明顯下降的問題。並且,隨著以高溫進行長時間的熱處理使熔融狀態的持續時間增加,並且當進行固 化時,因所施加的壓力而使熔融的黏結膜組合物流出晶片之間的空隙,從而存在污染半導體封裝的側面、基板的問題。然而,非導電性黏結膜組合物作為第二熱固性部,在包含丙烯酸成分的情況下,存在如下的優點,即,進一步提高固化速度、縮短熔融區間,並且樹脂流動明顯降低,因而可實現品質優秀的半導體封裝。
但是,即使第二熱固性部具有丙烯酸成分,也根據丙烯酸成分的分子量在固化前被氣化並產生煙霧(fume),並且可隨著丙烯酸成分在固化前被氣化而減弱根據第二熱固性部的非導電性黏結膜的固化速度提高程度,而且降低第二熱固性部的熱固化性能,從而存在降低黏結力等的降低凸點的接合可靠性、半導體封裝的品質的問題。因此,本發明的組合物的第二熱固性部包含500以上的作為丙烯酸成分的丙烯酸單體,優選地,可包含分子量為700~5000的丙烯酸單體,可根據特定產品組的設計變更,還可包含分子量為100~2000的丙烯酸單體。由此,可最小化在固化工序中產生的氣體,並且可提高熱固性部的耐熱性、接合性及可靠性。在該丙烯酸成分的分子量為小於500的丙烯酸單體的情況下,可在固化前被氣化並產生煙霧,並且可降低第二熱固性部的熱固化性能,從而存在降低黏結力、接合可靠性等的問題。但是,在該丙烯酸成分的分子量大於5000的丙烯酸單體的情況下,隨著熔融黏度的升高,可存在向凸點接合處施加過度的焊接壓力、樹脂流動明顯減少的等的問題。
該丙烯酸成分可使用分子量為500以上的公知的丙烯酸單體。優選地,為了在高溫下表達更快的固化速度及增加所述的第一固化部的固化速度,該丙烯酸單體可使用包含2個以上的該乙烯基的多官能(甲 基)丙烯酸酯。在此情況下,對可使用的多官能丙烯酸酯的種類不進行特別的限定。
在本發明中,例如,可使用三聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(Polyethylene glycol(400)Diacrylate)、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯(Polyethylene glycol(600)Diacrylate)、壬基苯酚(EO)8丙烯酸酯(Nonyl Phenol(EO)8 Acrylate)等,但並不限制於此,可使用分子量為500以上且滿足本申請的物性的公知的丙烯酸單體。其中,在該聚乙二醇(X)中,X指聚乙二醇的重均分子量。
另一方面,以低聚物狀態投入該丙烯酸成分,而不是單體狀態,在此情況下,熔融黏度非常高,從而可降低凸點填充性且在流動性方面存在問題,因此,優選地,包含單體狀態的該丙烯酸成分。
相對於100重量份的所述的第一固化部的環氧樹脂,可包含70~120重量份的該第二固化部的丙烯酸成分。在包含小於70重量份的該丙烯酸成分的情況下,可能很難實現所希望的水準的固化速度的提升,由此,可延長固化時間並降低生產性。為此,在縮短固化時間的情況下,可明顯地產生空隙。並且,要求以280℃以上的高溫進行固化,隨著以高溫進行長時間的固化,可存在產生過多的樹脂流動、污染封裝和/或基板的問題。並且,在包含大於120重量份的該丙烯酸成分的情況下,由於固化進行速度過快,可存在經時性問題,並且由於常溫黏性(tack)嚴重,在與晶片貼合後可發生分層,此時,因可黏性而產生空隙,並且所產生的空隙因常溫黏性而無法排出到外部。並且,隨著黏結膜的固化速度的過度的加快,在凸點接合之前就已完成黏結膜的固化,因此為了凸點接合而需要提高焊接 壓力,由此可存在凸點中的損傷增加的問題。
並且,該第二熱固性部還可包含用於使所述的丙烯酸成分固化的第二固化成分,在該第二固化成分為使丙烯酸單體固化而使用的公知的成分的情況下,可無限制性地使用。作為對其的非限制性例,可並用過氧化物類、偶氮類等中的一種以上。
具體地,在過氧化月桂酸叔丁酯、1,1,3,3-叔甲基丁基過氧化-2-己酸乙酯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯過氧化)己烷、1-環己基-1-甲基乙基過氧化-2-己酸乙酯、2,5-二甲基-2,5-二(間甲苯醯基過氧化)己烷、叔丁基過氧化異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、過氧化苯甲酸叔己酯、過氧化乙酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧化)己烷、過氧化叔丁基異丙苯、過氧化新癸酸叔己酯、過氧化(2-乙基己酸)叔已酯、過氧化(2-乙基已酸)叔丁酯、過氧化異丁酸叔丁酯、1,1-雙(叔丁基過氧化)環己烷、叔己基過氧化異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧化-3,5,5-己酸三甲酯、過氧化新戊酸叔丁酯,過氧化新癸酸異丙苯酯、過氧化氫二異丙苯、氫過氧化枯烯、過氧化異丁基、過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧化-3,5,5-三甲基己醯、過氧化辛醯、過氧化月桂醯、過氧化月桂基、過氧化硬脂醯、過氧化丁二酸、過氧化苯甲醯甲苯、過氧化3,5,5-三甲基己醯、苯甲醯過氧化甲苯、過氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、1-環己基-1-甲基乙基過氧化新癸酸、過氧化二碳酸二丙酯、過氧化碳酸二異丙酯、雙(4-叔丁基環己基)過氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基過氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基過氧化)二碳酸酯、二甲氧基丁基過氧化二碳酸酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、 1,1-雙(叔己基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(叔己基過氧化)環己烷、1,1-雙(叔丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-(叔丁基過氧)環十二烷、2,2-雙(叔丁基過氧)癸烷、過氧化叔丁基三甲基甲矽烷、過氧化雙(叔丁基)二甲基甲矽烷、過氧化叔丁基三烯丙基甲矽烷、過氧化雙(叔丁基)二烯丙基甲矽烷、三(叔丁基)二烯丙基甲矽烷等中,該過氧化物類成分可單獨使用或並用兩種以上。
並且,在2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯、2,2'-偶氮雙(N-環己基-2-丙酸甲酯)、2,2-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮雙[N-(2-丙烯)-2-丙酸甲酯],2,2'-偶氮雙(正丁基-2-丙酸甲酯)、2,2'-偶氮雙[N-(2-丙烯)-2-丙酸甲酯]、1,1'-偶氮雙(環己烷-1-腈)、1-[(氰基-1-甲基乙基)偶氮]甲醯胺等中,該偶氮類成分可單獨使用或並用兩種以上。
優選地,該第二固化成分可使用10小時半衰期溫度為100℃以上的。在該第二固化成分使用10小時半衰期溫度小於100℃的情況下,可存在在製備黏結膜的過程中僅以乾燥工序進行固化的問題。但是,為提高根據高的10小時半衰期溫度的固化開始溫度及由此造成的固化速度的下降,該第二固化成分的10小時半衰期溫度可以為110~150℃。
相對於100重量份的該丙烯酸成分,可包含1重量份至20重量份的該第二固化成分。優選地,相對於100重量份的丙烯酸成分,可包含1重量份至20重量份。在包含小於1重量份的第二固化成分的情況下,使丙烯酸成分的固化程度不足,並且隨著丙烯酸成分僅以非常小的單分子實現固化,因此當適用於晶片時,則可產生空隙,從而對半導體可靠性造 成問題,在包含大於20重量份的情況下,由於進行過度的固化反應而使黏結層的收縮率明顯增加,因此可產生晶片彎曲的問題。
然後,對該熱塑性部進行說明。
該熱塑性部起到提高膜形成性的作用,該膜形成性是指將組合物做成膜形狀的情況下使膜不容易撕裂、破碎或黏住的機械特性。若在常規的狀態(例如,常溫)下容易實現作為膜的處理,則可認為膜形成性優秀。並且,該熱塑性部起到提高非導電性黏結膜的柔韌性、固化物的機械性強度或耐熱性、與半導體器件的可靠性等非導電性黏結膜的物性的功能。
為此,優選地,該熱塑性部可包含以包含丙烯酸單體的方式共聚合的丙烯共聚物,該丙烯酸單體包含環氧基。在該丙烯共聚物的末端和/或側鏈(側基位置)可具有環氧基,可包含在該丙烯共聚物的包含環氧基的丙烯酸單體可無限制性地使用本領域的所公知且慣用的,但優選地,可以為丙烯酸-2,3-環氧丙酯(2,3-epoxypropyl acrylate)及甲基丙烯酸-2,3-環氧丙酯(2,3-epoxypropyl methacrylate)中的至少一種以上的單體,更優選地,可以為甲基丙烯酸-2,3-環氧丙酯(2,3-epoxypropyl methacrylate),由此可實現進一步提高的非導電性黏結膜的物性。
根據本發明的優選一實施例,包含該環氧基的丙烯酸單體能夠以1~10重量百分比包含在共聚物內。在包含大於10重量百分比的該單體的情況下,因環氧基本身的凝集力而只能獲得較低分子量(小於10000)的丙烯樹脂,從而降低膜形成性,並且由於固化物的柔韌性沒有被充分提高,從而存在凸點接合可靠性下降等的以非導電性黏結膜為目的的物性的 問題。並且,在包含小於1重量百分比的該單體的情況下,可獲取高分子量的丙烯樹脂,但是存在極限黏度的上升和/或凝膠化的風險,從而存在如下的問題,即,使固化物的機械強度或耐熱性不充分、產生凸點空隙等而使凸點接合可靠性下降以及很難實現所目的的非導電性黏結膜的物性。
除了包含環氧基的丙烯酸單體之外,該丙烯共聚物還可包含將具有碳數為30以下(尤其碳數為4~18)的直鏈或支鏈的烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯的一種或兩種以上作為成分的單體。例如,作為該烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、環己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一基、月桂基、三癸基、四癸基、十八醯基、十八烷基或十二烷基基等。並且,作為單體,該丙烯共聚物還可包含:含丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧戊基丙烯酸酯、衣康酸、馬來酸、富馬酸或巴豆酸等的羧基的單體;無水馬來酸或無水衣康酸等的酸酐單體;含(甲基)丙烯酸2-羥乙基、(甲基)丙烯酸2-羥丙基、(甲基)丙烯酸4-羥丁基、(甲基)丙烯酸6-羧己基、(甲基)丙烯酸8-羥辛基、(甲基)丙烯酸10-羥癸基、(甲基)丙烯酸12-羧月桂基或(4-羧甲基環己基)-甲基丙烯酸酯等的羧基的單體;含苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯醯胺丙磺酸、磺丙基(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯醯氧基萘磺酸等的磺酸基的單體;以及含2-羥乙基丙烯醯磷酸等的磷酸基的單體。並且,作為橡膠類單體,還可包含丁二烯、苯乙烯、丙烯腈等的單體。根據本發明的優選一實施例,相對於100重量份的包含環氧基的丙烯酸單體,該丙烯共聚物可以為由1000~4000重量份的具有碳數為4 ~18的直鏈或支鏈的烷基的該丙烯酸的酯類單體和/或具有碳數為4~18的直鏈或支鏈的烷基的甲基丙烯酸的酯類單體、100~1000重量份的該橡膠類單體、0~200重量份的含該羧基的丙烯酸或甲基丙烯酸單體共聚合而成的共聚物,除了包含環氧基的丙烯酸單體以外,可以為以還包含甲基甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙基丙烯酸酯、丙烯腈及(甲基)丙烯酸2-羥乙基中的至少4個單體的方式共聚合而成的共聚物。
包含該環氧基的丙烯共聚物的重均分子量可以為10萬~120萬,優選地,重均分子量可以為30萬~80萬,更優選地,可以為40萬~75萬。在滿足該範圍的情況下,不僅可提高柔韌性,還可使固化物的強度、柔韌性均衡,而且,由於提高固化物的流動性,從而使填充性變好,因此非常有利於實現提高凸點接合可靠性等的所目的的非導電性黏結膜的物性。該重均分子量是指通過用凝膠滲透色譜檢測並利用標準聚苯乙烯校準曲線來計算出的值。在分子量小於10萬的情況下,可使膜形成性下降、未充分提高固化物的柔韌性,從而存在降低凸點接合可靠性等的難於實現所目的的非導電性黏結膜的缺點。並且,在分子量大於120萬的情況下,存在事故樹脂流動性下降的問題。
並且,該丙烯共聚物的玻璃轉化溫度可以為-30~80℃。更優選地,玻璃轉化溫度可以為-10~50℃,最優選地,可以為0~30℃。在玻璃轉化溫度小於-30℃的情況下,可存在如下的問題,即,使在常溫下的膜形成性下降、因發黏較強而呈現黏著性、在與晶片貼合的過程中因黏著而產生空隙,若玻璃轉化溫度大於80℃,則可存在如下的問題,即,由於在常溫下僵硬而柔韌性明顯下降,因而在向半導體晶片黏貼非導電性膜時容 易產生凸點損傷,並且使凸點填充性明顯下降。
並且,在150℃的溫度下,該丙烯共聚物黏度可以為1000~50000Pa.S。但是,為了進一步提高物性,優選地,在150℃的溫度下,黏度可以為3000~30000Pa.S,更優選地,可以為5000~15000Pa.S。在150℃的溫度下黏度小於1000cps的情況下,可存在如下的問題,即,使低溫下的膜形成性下降,並且由於發黏較強,在與晶片貼合時因可黏性而產生空隙。並且,在150℃的溫度下黏度大於50000Pa.S的情況下,可存在隨著流動性明顯下降使凸點填充性明顯下降、可造成凸點損傷等凸點接合可靠性明顯下降的問題。
所述的包含環氧基的丙烯共聚物能夠以30~100重量百分比包含在熱塑性樹脂。在包含小於30重量百分比的含環氧基的丙烯共聚物的情況下,當與所述的熱固性部一同並用時,可能使非導電性黏結膜的柔韌性、固化物的機械性強度或耐熱性、與半導體器件的可靠性等非導電性黏結膜的物性的提高微不足道。
並且,該熱塑性部還能夠以單獨或並用兩種以上的方式包含聚酯樹脂、聚醚樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙烯醇縮甲醛樹脂、苯氧基樹脂、聚羥基聚醚樹脂、聚苯乙烯樹脂、丁二烯樹脂、丙烯腈丁二烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯樹脂、苯乙烯丁二烯共聚物。但是,優選地,還可包含酚氧,更優選地,該酚氧的重均分子量可以為1~10萬,更優選地,可為2~6萬,在滿足這種分子量範圍的情況下,會更有利於實現所目的的非導電性黏結膜的物性。
相對於100重量份的所述的熱固性部的環氧成分及丙烯酸成分的重量總和,可包含30~100重量份的所述的包含丙烯共聚物的熱塑性樹脂,該丙烯共聚物包含含環氧基的丙烯酸單體。優選地,相對於100重量份的後述的熱固化性樹脂,可包含40~80重量份,更優選地,可包含50~70重量份。相對於熱固化性樹脂,在包含小於30重量份的熱塑性樹脂的情況下,存在會使膜形成性下降或膜組合物從支撐基材旁邊流出的問題,若包含大於100重量份的熱塑性樹脂,則在進行熱壓時使流動性下降,從而使凸點與電極之間的充填性下降等的凸點接合可靠性明顯下降,因此可存在無法實現所目的的非導電性黏結膜的問題。
另一方面,根據本發明的優選一實施例,除了包括所述的熱固性部及熱塑性部以外,本發明的非導電性黏結膜組合物還可包含無機填充劑、有機微粒子及矽烷偶聯劑。
該無機填充劑可提高導熱性、調節儲能模量等,該無機填充劑通常可使用包含在非導電性黏結膜組合物的無機填充劑,但是,作為對其的非限制性例,可列舉包含二氧化矽、黏土、石膏、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鋁、氧化鋇、碳酸矽、氮化矽等的陶瓷類的各種無機粉末。這些可單獨使用或並用兩種以上。其中,優選為二氧化矽。對該無機填充劑的形狀沒有特別限制,但優選地,可使用球狀的粒子。優選地,該無機填充劑的平均粒徑在0.01~0.5μm的範圍內,更優選地,在0.01~0.3μm的範圍內。在該平均粒徑小於0.01μm的情況下,可存在由無機填充劑易於凝集而使強度下降的問題,在該平均粒徑大於0.5μm的情況下,由於固化物的透明度下降而很難識別半導體器件表面的位置對準標記,從而存在作業性明顯下 降的問題。並且在本發明中,也可以通過組合平均粒徑互不相同的無機填充劑來使用。
另一方面,為了減少可隨著所述的熱固性部中包含丙烯酸成分而發生的黏結膜的發黏現象,優選地,相對於100重量份的熱固性部的環氧成分及丙烯成重量總和,可包含10~100重量份的該無機填充劑,更優選地,可包含20~80重量份,最優選地,可包含35~55重量份。在該無機填充劑的含量小於10重量份的情況下,可存在因黏結膜的發黏增加而使晶片之間的可靠性下降的問題。並且,在該無機填充劑的含量大於100重量份的情況下,可存在因熱固性部的含量相對減少而使熱固化性能下降的問題。
在根據本發明的組合物的固化物中,該有機微粒子起到發揮柔韌且優秀的應力緩解性的功能。對該有機微粒子的種類沒有進行特別的限制,只要是通常使用於非導電性黏結膜中的有機微粒子,則可無限制性地使用。作為對該有機微粒子的非限制性例,可使用核殼結構的有機微粒子,更具體地,可使用核(心材)殼(外皮)的玻璃轉化溫度具有差異的核殼結構的橡膠粒子。可通過包含這種橡膠粒子來使固化物相對作為基體樹脂的環氧樹脂形成橡膠成分穩定的相分離結構。該橡膠粒子可以為包含兩層以上的多層結構的核殼結構的粒子,還可以為包含三層以上的多層結構的核殼結構的粒子,在包含該三層以上的多層結構的核殼結構的粒子的情況下,殼是指最外皮。並且,優選地,該橡膠粒子的殼與環氧樹脂不相容或借助一些交聯來實現凝膠化,並且不溶於環氧樹脂。優選地,作為構成這種橡膠粒子的樹脂成分,核通常使用丙烯類樹脂。這些樹脂成分可單 獨使用或並用兩種以上。並且,橡膠粒子的殼可具有與環氧樹脂中的環氧基發生反應的官能團。例如,作為與環氧基發生反應的官能團,可列舉氨基、聚氨酯基、醯亞胺基、羥基、羧基,環氧基等,但未對其進行特別的限制。與這些環氧基發生反應的官能團可單獨使用或並用兩種以上。雖然未對該橡膠粒子進行特別的限制,但優選地,平均粒子為30μm以下。若橡膠粒子的平均粒徑大於30μm,則存在無法充分提高本發明的組合物固化物的應力緩解性的情況。
優選地,相對於100重量份的熱固性部的環氧成分及丙烯酸成分的重量總和,包含1~50重量份的該有機微粒子,但並不限定於此。
該矽烷偶聯劑起到進一步提高對被黏結物的緊貼性的作用,通常可無限制性地使用使用於非導電性黏結膜用組合物中的矽烷偶聯劑。作為對其的非限制性例,可列舉氨基矽烷偶聯劑、環氧矽烷偶聯劑、脲基矽烷偶聯劑、異氰酸酯矽烷偶聯劑、乙烯基矽烷偶聯劑、丙烯矽烷偶聯劑、酮亞胺矽烷偶聯劑等,優選地可以為環氧矽烷偶聯劑。這些矽烷偶聯劑可單獨使用或並用兩種以上。作為提高對該被黏結物的緊貼性的偶聯劑,除了該的矽烷偶聯劑以外,還可包括鈦偶聯劑、鋁偶聯劑等。並且,相對於100重量份的熱固性部的環氧成分及丙烯酸成分的重量總和,可包含1~30重量份的該矽烷偶聯劑,但並不限定於此。
除了所述的物質以外,在本發明的非導電性黏結膜用組合物中,可根據需要添加pH調節劑、離子捕捉劑、黏度調節劑、要變性賦予劑、抗氧化劑、熱穩定劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、著色劑、脫水劑、阻燃劑、防靜電劑、防黴劑、防腐劑、溶劑等的各種添加劑中的一種或兩種以 上。
作為該pH調節劑,例如,可列舉二氧化矽等的酸性填充劑或碳酸鈣等的鹼性填充劑等,但並未進行特別的限制。這些pH調節劑也可單獨使用或並用兩種以上。
作為該離子捕捉劑,只需可降低離子性雜質的量即可,例如,可列舉鋁矽酸鹽、含氫氧化鈦、含氫氧化鉍、磷酸鋯、磷酸鈦、水滑石、磷鉬酸銨、鋅六氰、有機類離子交換樹脂等,但並未進行特別的限制,這些離子捕捉劑也可單獨使用或並用兩種以上。
另一方面,根據本發明的優選一實例,所述的非導電性黏結膜用組合物還可包含溶劑。在通常使用於非導電性黏結膜用組合物的溶劑的情況下,該溶劑可無限制性地使用,作為對其的非限制性例,可以是酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、環己酮等的酮類、乙二醇一甲醚、乙二醇二丁醚、乙酸乙二醇丁醚等的醚類。雖然未對該溶劑的使用量進行特別的限定,但優選地,相對於100重量份的所述的熱固化性樹脂,該溶劑使用10~500重量份。
本申請包括包含如上所述的非導電性黏結膜用組合物的半導體用非導電性黏結膜。
圖2為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的截面示意圖,該非導電性黏結膜可包括薄片基材1和包含本發明的非導電性黏結膜用組合物的黏結劑層2。
在該薄片基材1的情況下,可包括支撐基材和黏結劑層,作為對該支撐基材的非限制性例,可利用耐熱性或耐藥性卓越的樹脂膜、對 構成樹脂膜的樹脂進行交聯處理的膜交聯或通過在該樹脂膜的表面塗敷矽樹脂等來進行剝離處理的膜等。
並且,例如,雖然未對構成樹脂膜的樹脂進行特別的限制,當可使用如聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯等的聚烯烴、氯乙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚酯、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醯胺、聚氨酯等。
並且,雖然未對薄片基材1的厚度進行特別的限制,但優選為3μm以上且500μm以下,更優選為3μm以上且100μm以下,最優選為10μm以上且75μm以下。
另一方面,雖然未對黏結劑層2的厚度進行特別的限制,但優選為3μm以上且100μm以下,更優選為10μm以上且75μm以下。
若該薄片基材1及黏結劑層2的厚度分別小於該下限值,則可存在降低作為半導體用非導電性黏結膜10的效果的問題,若大於該上限值,則可存在很難製備產品且厚度精度下降的問題。
然後,對半導體用非導電性黏結膜10的製備方法進行簡單的說明。下述說明的非導電性黏結膜的製備方法僅作為一實施例,本發明的半導體用非導電性黏結膜並不限定於此。
圖3為本發明優選一實例的非導電性黏結膜的截面示意圖,首先對如圖3所示的黏結膜的製備方法進行說明。
在圖3中,將本發明的非導電性黏結膜用組合物塗敷於聚酯片等剝離基材21上,並在規定的溫度下進行乾燥,由此形成黏結劑層2。通過僅對形成於剝離基材21上的黏結劑層2的黏結劑層2側進行半切,從 而可使黏結劑層2呈與半導體用晶片幾乎相同的形象,如呈圓形。在此情況下,得到由黏結劑層2及剝離基材21組成的黏結膜。在該黏結劑層2上以與薄片基材1的黏結劑層相接觸的方式層疊薄片基材1,由此可製備如圖3所示的半導體用非導電性黏結膜。
在如上述圖3所示的黏結膜的製備方法中,雖然以如下的順序製備了黏結膜,即,在剝離基材上塗覆非導電性黏結膜用組合物,並在進行乾燥後層疊薄片基材,但是,還可在薄片基材上塗敷非導電性黏結膜用組合物,而不是在剝離基材上,並在進行乾燥後層疊剝離基材,在不層疊剝離基材的情況下,可製備如圖2所示的黏結膜。
並且,根據本發明的優選一實例,也可製備如圖4所示的半導體用非導電性黏結膜,如圖4所示地,該半導體用非導電性黏結膜包括剝離基材21、形成於剝離基材21上的離型膜11或紫外線(UV)或非紫外線(Non UV)離型膜11、形成於該離型膜11上的黏結劑層2及薄片基材1。由於該離型膜可使薄片基材1與黏結劑層2之間容易剝離,從而提高半導體晶片的處理性。
在這種非導電性黏結膜的製備方法中,首先,通過黏結劑層2將本發明的非導電性黏結膜用組合物塗覆於聚對苯二甲酸乙二醇酯膜等的離型膜上,並在規定溫度下進行乾燥後,將聚酯片等的剝離基材21層疊在該被乾燥的黏結劑層2上,然後僅對離型膜及黏結劑層2側進行半切,由此可使離型膜及黏結劑層2呈與半導體用晶片幾乎相同的形狀,如呈圓形。在此情況下,得到包括離型膜、黏結劑層2及剝離基材21的黏結膜,可通過在離型膜上層疊薄片基材1來製備如圖3所示的非導電性黏結膜。
另一方面,本發明包括包含本發明的半導體用非導電性黏結膜並進行固化而成的半導體層疊體。
該半導體層疊體包括半導體用非導電性黏結膜和半導體用晶片,並且不論是否被切割。
具體地,圖6為本發明的優選一實例的半導體層疊體的截面示意圖,在半導體用晶片30的功能面30a層疊有非導電性黏結膜10,以與非導電性黏結膜10的黏結劑層2相接觸。在該半導體用晶片30的功能面30a可形成有焊料凸點(未圖示)。
通過切割工序將如上所述的半導體層疊體切割分離(劃切化)成各個的半導體器件後,通過獲取實施展開(expanding)、劃切化的半導體器件,並搭載在基板上,然後通過對黏結劑層2進行加熱來使其固化,從而可製備成基板上層疊有半導體器件的半導體裝置。
並且,作為再一實例,還可通過在層疊於該基板上的半導體器件(第一器件)上立體地層疊本發明的另一半導體層疊體(半導體器件,第二器件)來實現半導體裝置。雖然該第一器件和第二器件的各個功能面可通過焊線與其背面相連接,但為了通過縮短電信號距離來提高回應速度,可形成沿著各器件的厚度方向貫通的導體部,並且可通過該導體部來交換各器件的功能面與背面之間的電信號交換。並且,該第一器件和第二器件可通過焊料凸點實現電連接,在第一器件與第二器件之間設有包含第一器件或第二器件中的任一個器件的非導電性黏結膜的黏結劑層。
通過下述實施例對本發明進行更詳細的說明,但是,下述實施例並不用於限制本發明,而應理解成其僅用於理解本發明。
<實施例1>
首先,作為熱固性部,相對於100重量份的作為第一熱固性部的環氧成分(固相,脂環族類,EHPE3150,大賽璐(DAICEL)公司),投入100重量份的作為第二熱固性部的丙烯酸成分(M280,味精,分子量為508)。
以100重量份的該環氧成分及丙烯酸成分的重量總和為基準,在投入作為熱塑性部的30重量份的重均分子量約為70萬的丙烯共聚物(KW197CHM,Negami公司)及作為溶劑的10重量份的甲基乙基酮後,使用攪拌機來進行混合,該丙烯共聚物在共聚物內包含25重量百分比的作為包含環氧基的丙烯酸單體的2,3-環氧丙基甲基丙烯酸酯(2,3-epoxypropyl methacrylate)。
在上述混合物中,以100重量份的該環氧成分為基準,投入作為固化劑的60重量份的酸無水物固化劑(B4500,DIC公司)、作為固化促進劑的5.7重量份的咪唑類(2PZ-CN,Shikoku公司)。並且,以100重量份的該丙烯酸成分為基準,投入2重量份的丙烯固化劑(Perbutyl-Z,製造商)。並且,以100重量份的該環氧成分及丙烯酸成分的重量總和為基準,投入作為無機填充劑的123重量份的粒徑為100nm的球狀二氧化矽(SGSO100,Sukgyung AT公司)、4.0重量份的矽烷偶聯劑(KBM403,信越公司),在常溫下攪拌2小時後得到非導電性黏結膜用組合物。在利用孔徑為10μm的膠囊篩檢程式來過濾上述組合物後,利用逗號塗布機在厚度為38μm的基材膜(SG31,SKC)進行塗敷,並在100℃的溫度下下乾燥5分鐘,由此得到去除甲基乙基酮的厚度為20μm的如下述表1的非導電性黏結膜。
<實施例2至實施例5>
以與實施例1相同的方法進行製備,但是,如下述表1及表2所示地,變更非導電性黏結膜用組合物的組成比等來獲得如下述表1及表2所示的非導電性黏結膜。
<實施例6>
以與實施例1相同的方法進行製備,但是,如下述表2所示地,作為非導電性黏結膜用組合物的第二熱固性部,投入100重量份的丙烯酸成分(M166,味精,分子量為626),由此得到如下述表2所示的非導電性黏結膜。
<實施例7>
以與實施例1相同的方法進行製備,但是,如下述表2所示地,作為非導電性黏結膜用組合物的第二熱固性部,投入100重量份的丙烯酸成分(M286,味精,分子量為708),由此得到如下述表2所示的非導電性黏結膜。
<比較例1至3>
以與實施例1相同的方法進行製備,但是,如下述表3所示地,作為非導電性黏結膜用第二熱固性部,投入丙烯酸成分(M166,味精,分子量423),並將重量份分別變更為100、65、115,由此得到如下述表3所示的非導電性黏結膜。
<比較例4>
以與實施例1相同的方法進行製備,但是,如下述表3所示地,通過不包含非導電性黏結膜用第二熱固性部來得到如下述表3所示的非導電性 黏結膜。
<實驗例1>
對通過實施例及比較例所製備的非導電性黏結膜的下述物性進行檢測,並顯示在表1至表3。
1、玻璃轉化溫度及△T檢測
利用差示掃描量熱儀(DSC)檢測玻璃轉化溫度及△T;
此時,△T利用差示掃描量熱儀(DSC)進行檢測(條件:30~300℃(10℃/min)),通過從峰值溫度(Peak Temperature)減去起始溫度(Onset Temperature)的值來判斷△T值。
2、熔融黏度檢測
以厚度為600μm、2.0cm×2.0cm對非導電性黏結膜進行採樣,利用流變儀(Rheometer)以50~200℃(10℃/min)進行檢測。另一方面,將檢測值的最低值的黏度值判斷成最低熔融黏度。
3、常溫黏性(tack)評價黏性
以3cm×3cm的大小對非導電黏結膜進行採樣,利用探針定位(Probe Tack)檢測裝置進行黏性(tack)檢測,此時,探針(probe)的直徑為5mm,檢測條件為如下,即,在以負荷(load)200g.f的力量保持10秒後,以10mm/sec進行拔出(pulling),由此檢測黏性;此時,若黏性結果大於10g.f,則因黏性過多而判斷為存在工序性問題,並用×表示,若小於10g.f,則判斷為不存在工序性問題,並用○表示。
<實驗例2>
在通過實施例及比較例所製備的非導電性黏結膜中,使直徑為8寸、 厚度為500μm的兩面中的具有Sn/Ag材質的凸點(高度為60μm,間距為150μm)的矽晶片的第一面(基板及半導體器件相接觸的面)與非導電性黏結膜中的黏結劑層(圖2的2)相接觸後,利用壓膜機並以壓膜機的速度為0.1mm/min、壓力為0.3Mpa、溫度為70℃的條件進行貼合,由此製備黏結有非導電性黏結膜的半導體晶片。此後,對所製備的黏結有非導電性黏結膜的半導體晶片的下述物性進行檢測,並顯示在如表1至表3。
1、空隙(void)產生與否
用光學顯微鏡觀察表面,在未產生空隙的情況下,用×表示,在產生空隙的情況下,用○表示。
2、凸點損傷產生與否
用光學顯微鏡觀察表面,在沒有產生凸點損傷的情況下,用×表示,在產生凸點損傷的情況下,用○表示。
3、煙霧(Fume)產生與否
用光學顯微鏡觀察所焊接的晶片周圍,在煙霧產生程度中,將比較例2的煙霧產生程度視為100,並以此為基準,用0~100的相對的值來表示實施例及其他比較例中的煙霧產生程度。
<實驗例3>
利用通過實施例及比較例來製備的非導電性黏結膜,並對通過實驗例1的步驟製備的非導電性附著的半導體晶片按下述步驟進行切割工序後,確認是否產生分層(delamination),並顯示在下述表1至表3。
在上述分層評價方法中,為了評價非導電性黏結膜的附著力,通過光學顯微鏡觀察完成切割工序且獲取前的半導體晶片的表面,在沒有 產生分層的情況下,用×標記,在產生分層的情況下,用○標記。
<實驗例4>
利用通過實施例及比較例來所製備的非導電性黏結膜,並對通過實驗例2的步驟製備的非導電性附著的半導體晶片按實驗例3的步驟進行切割工序後,獲取黏結有完成切割的非導電性黏結膜的半導體晶片,並利用倒樁焊接機在形成有由Sn/Ag材料形成的焊料的環氧材料的厚度為0.195mm的電路板實施定位後,施加250℃的接合溫度及40N的接合壓力,然後以3秒、8秒或13秒的分別不同的焊接時間進行熱壓,由此製備半導體裝置。對所製備的半導體裝置的下述物性進行評價,並顯示在表1至表3。
1、凸點接合性
通過橫切(cross-section)所製備的半導體裝置來確認凸點接合性,在每10個凸點中沒有不良的情況下,用×表示,在接合處的不良小於2個的情況下,用△表示,在接合處的不良大於2個的情況下,用○表示。
2、焊接晶片後空隙產生與否
用超聲探傷裝置(SAT)觀察半導體裝置,在未產生空隙的情況下,用×表示,在產生空隙的情況下,用○表示。
如從上述表1至表3中所確認地,可知,與屬於小於本發明的數值範圍的500的比較例1至比較例3相比,在第二熱固性部的丙烯酸成分的分子量屬於本發明的數值範圍內的實施例1至實施例7的情況下,煙霧產生程度明顯下降。即,在丙烯酸成分的分子量具有本發明的數值範圍以外的值的比較例1至比較例3的情況下,包含其的非導電性黏結膜在固化之前就已被氣化並產生煙霧,從而可存在可使黏結力下降或可使凸點接合可靠性或半導體封裝的品質下降的問題。
並且,可知,與實施例1至實施例7相比,在不包擴第二熱固性部的比較例4的情況下,固化速度明顯下降,並且由於熔融區間較長,因此發生樹脂流動的風險大。
並且,可知,與實施例2、5相比,相對於100重量份的環氧成分,在包含70~120重量份的丙烯酸成分的含量的實施例1、3、4的情況下,包括煙霧產生程度在內的所有物性優秀。
並且,可知,相對於實施例1至實施例5,在包含丙烯酸成分的分子量為626的丙烯酸單體的實施例6的情況下,煙霧產生程度少,在包含作為本發明的優選數值範圍的分子量為700以上的丙烯酸單體的實施例7的情況下,煙霧產生程度最少,並且其他所有物性均優秀。
在本發明中,在膜上形成多個具有狹窄間隔的條之後,將一部分選擇性地貼合在鋼化玻璃上,從而可完成觸控式螢幕用面板。
因此,可提高膜的材料使用率,因而可節減觸控式螢幕用面板的製造成本。

Claims (14)

  1. 一種非導電性黏結膜,係包含非導電性黏結膜用組合物,該非導電性黏結膜用組合物特徵在於,包括:熱固性部,包括包含環氧成分的第一熱固性部和包含丙烯酸成分的第二熱固性部;以及熱塑性部,該第二熱固性部的丙烯酸成分由重均分子量為500以上的丙烯酸單體組成;其中,相對於100重量份的該熱固性部的該環氧成分以及該丙烯酸成分的重量總和,該非導電性黏結膜用組合物包含30~100重量份的熱塑性部。
  2. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該環氧成分包含縮水甘油醚型環氧成分、縮水甘油胺型環氧成分、縮水甘油酯型環氧成分、萘類環氧成分及脂環族類環氧成分中的一種以上。
  3. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該丙烯酸成分包含多官能性丙烯酸單體,該多官能性丙烯酸單體包含2個以上的乙烯基。
  4. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該熱塑性部包含以包含丙烯酸單體的方式共聚合的丙烯共聚物,該丙烯酸單體包含環氧基。
  5. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該丙烯酸成分由重均分子量為700以上的丙烯酸單體組成。
  6. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該第二熱固性部包含10小 時半衰期溫度為100℃以上的第二固化成分。
  7. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,相對於100重量份的環氧成分,該非導電性黏結膜用組合物包含70~120重量份的該丙烯酸成分。
  8. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該環氧成分包含在25℃的溫度下性狀為固相的環氧成分。
  9. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該第一熱固性部包含在25℃的溫度下性狀為固相的第一固化成分。
  10. 如請求項8所述之非導電性黏結膜,其中,該環氧成分不包含在25℃的溫度下性狀為液相的環氧成分。
  11. 如請求項6所述之非導電性黏結膜,其中,相對於100重量份的丙烯酸成分,該第二熱固性部包含1~20重量份的第二固化成分。
  12. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該組合物是根據下述數學式1的熔融區間為100℃以下的非導電性黏結膜用組合物:數學式1:熔融區間(△T)=TA(℃)-TB(℃)該TA是熔融黏度為80000Pa.S時的溫度(℃),該TB是熔融黏度為20000Pa.S時的溫度(℃)。
  13. 如請求項1所述之非導電性黏結膜,其中,該非導電性黏結膜用組合物還包含無機填充劑、有機微粒子以及矽烷偶聯劑。
  14. 一種半導體層疊體,其特徵在於,包含請求項1所述的非導電性黏結膜並進行熱固化而成。
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