TWI644952B - 高分子介電電容膜之組成物及高分子介電電容膜之封裝方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種高分子介電電容膜之組成物及使用高分子介電電容膜之封裝方法。本發明之高分子介電電容膜包含第一離形片及高分子介電電容層，該高分子介電電容層可直接黏著或積層於晶片以封裝，特別係半導體晶片及指紋辨識晶片。本發明之高分子介電電容膜可提供優異的封裝方法，無需額外的模具或網版，即可完成封裝，具有無需清理模具或網版與使用有機溶劑、封裝時間快及精密度高之優勢。

Description

高分子介電電容膜之組成物及高分子介電電容膜之封裝方法

本發明提供一種高分子介電電容膜之組成物，其可做為高分子介電電容膜，用於封裝電子元件，特別係用於半導體封裝及指紋辨識晶片。

電子產品的晶片必需經由封裝包裹後才可配置在電子產品中，因此常用的封裝材料必需提供高機械強度、耐溫度變化、耐衝擊、抗腐蝕及氧化等多種特性，以保護晶片。為了使晶片能適當運作及發揮功能，封裝材料的選擇係很重要的要素之一。常見的封裝材料為高分子複合材料，其主要成分為塑膠材質，例如環氧樹脂，其可並搭配其他材料，例如陶瓷或金屬等成分，以調整封裝材料的特性。而常見的封裝晶片方法則有真空熱壓成型及網版印刷成型。

真空熱壓成型係將晶片置入壓模具中，並使用粉狀、粒狀、片狀、或團粒狀的塑料或金屬塗積在晶片上，在真空下經高溫高壓成型以封裝晶片。網版印刷係將在晶片上覆蓋網版後，將液狀封裝材料倒入該網版中，使封裝材料硬化後即可封裝晶片。

現今，高分子介電電容膜係一種常用的封裝材料，特別係封 裝半導體晶片。由於科技的發展，電子產品越來越小型化，而電子元件也得同步縮小，因此電子電路得有高密度化及高集成化，才可滿足電子元件越來越精細的需求。高分子介電電容膜因具有介電常數高的特性，可將用於電子元件中的電容膜小型化，且具有較高的容量，即可滿足電子元件精細化的需求。

然而，本發明者發現常用的真空熱壓成型及網版印刷成型之封裝方法，雖然可封裝晶片，卻存有製程複雜需要清理模具、封裝時間長、精密度低及使用大量有機溶劑之問題。主要因素在於使用粉狀類封裝材料搭配真空熱壓成型封裝晶片時，會使用高溫高壓成型，而材料經熱熔時黏度會瞬間降低，造成材料外溢，因此需要清理模具，精密度為模具公差；而使用液狀類封裝材料搭配網印刷成型封裝晶片時，液狀材料因含有有機溶劑，使得網版需常清洗，而製程週期時間長，精密度為網/刮刀公差。

鑒於上述封裝方法之缺點，本發明提供一種用於製備高分子介電電容膜之組成物，並使用其製備一種高分子介電電容膜，可用於封裝晶片，特別係但不限於半導體晶片及指紋辨識晶片。本發明之高分子介電電容膜係一種精密塗覆的高介電膠帶，其包含一第一離形片及一高分子介電電容膜層，在封裝時可直接黏著或積層於晶片，提供短封裝週期時間、高精密度、操作方便及不需要額外清潔動作之封裝方法。

即，本發明之目的在提供一種用於製備高分子介電電容膜之組成物，其包含：熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂、至少一種硬化劑及高介電材料粉末。

於較佳實施例中，該高介電材料粉末係選自由氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯或二氧化鈦所組成之群組。

於較佳實施例中，該熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末之比例為20~40wt%：5~15wt%：45~75wt%。

本發明之另一目的在於提供一種高分子介電電容膜，包括一第一離形片及一高分子介電電容膜層，該高分子介電電容膜層係形成於該第一離形片之可剝離面上，且包含如本發明之組成物。

於較佳實施例中，該高分子介電電容膜層之厚度為5至250微米。

於較佳實施例中，該高分子介電電容膜係用於指紋辨識晶片或半導體封裝之用途。

於較佳實施例中，該高分子介電電容膜進一步包含一第二離形片之可剝離面附於該高分子介電電容膜層上。

本發明之另一目的在於提供一種製備上述之高分子介電電容膜之方法，其包含：(a)提供一第一離形片；(b)混合熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末，獲得一高分子介電電容漿液；(c)將該高分子介電電容漿液塗覆於該第一離形片之可剝離面上，形成一濕膜，並烘烤形成一高分子介電電容膜層。

本發明之另一目的在於提供一種半導體晶片封裝之方法，該方法包含上述之高分子介電電容膜之高分子介電電容膜層黏著於一表面具有電路之半導體切割基板任意面，剝離該第一離形片，就各電路連同高分子介電電容膜層切割該切割基板。

本發明之另一目的在於提供一種指紋辨識晶片封裝之方法，該方法包含：(a)提供一基板，該基板具有一對表面以及多個接墊，該對表面分別位於該基板的兩側，而該些接墊裸露於其中一該表面；(b)設置一指紋辨識晶片於該基板上；將至少一導線利用反向打線的方式電性連接其中至少一該接墊以及該指紋辨識晶片；(c)完成打線之後，將上述之高分子介電電容膜層，積層於該基板上，該高分子介電電容膜層覆蓋該指紋辨識晶片以及該導線。

1‧‧‧高分子介電電容膜

1.1‧‧‧高分子介電電容漿液/高分子介電電容膜組成物

3‧‧‧高分子介電電容膜層

5‧‧‧第一離形片

9‧‧‧晶片

11‧‧‧基板

13‧‧‧封裝材料

14‧‧‧電容膜

15‧‧‧模具或網印

17‧‧‧半導體切割基板

19‧‧‧電路

21‧‧‧接墊

23‧‧‧導線

25‧‧‧指紋辨識晶片

圖1為本發明之製備高分子介電電容膜之方法示意圖。

圖2(a)為本發明之高分子介電電容膜經預先切割之示意圖；圖2(b)為本發明之高分子介電電容膜經預先切割後使用之示意圖。

圖3為真空熱壓成型及網版印刷成型之封裝方法示意圖。

圖4為本發明之半導體晶片封裝之方法示意圖。

圖5為本發明之指紋辨識晶片封裝之方法示意圖。

本發明提供一種用於製備高分子介電電容膜之組成物，其包含：熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂、至少一種硬化劑及高介電材料粉末。

上述之熱固性樹脂係選自聚苯醚樹脂、聚亞醯胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯酚樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、含氟高分子樹脂、聚矽氧烷樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚苯乙烯樹脂或聚乙烯樹脂所組成之群組。且，上述之樹脂可進一步具有反應性官能基團，例如羥基、羧基、烯基、胺基、酸酐基、馬來酸 酐基等。其中，具有反應性官能基的聚苯醚樹脂包含具有丙烯酸基的聚苯醚樹脂、具有乙烯基的聚苯醚樹脂及具有羥基的聚苯醚樹脂等；具有反應性官能基的苯乙烯共聚物或寡聚物包含苯乙烯-馬來酸酐共聚物；具有反應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；環氧樹脂包含雙酚A型環氧樹脂、溴化環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、縮水甘油基胺型環氧樹脂、乙內醯脲型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、三羥基苯基甲烷型環氧樹脂、雙-二甲酚型或雙酚型環氧樹脂或該些之混合物、雙酚S型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、四苯基酚醇(PHENYLOL)乙烷型環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、二縮水甘油基苯甲酸脂樹脂、四縮水甘油基二甲酚基乙烷樹脂、含有萘基之環氧樹脂、含氮之環氧樹脂、具有二環戊二烯骨架之環氧樹脂、縮水甘油基甲基丙烯酸酯共聚合系環氧樹脂、環己基馬來醯亞胺與縮水甘油基甲基丙烯酸酯之共聚合環氧樹脂、CTBN改質環氧樹脂等。

上述之紫外光硬化樹脂之聚合單體可以係選自聚酯(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、環氧基(甲基)丙烯酸酯所組成之群組；此類(甲基)丙烯酸酯可以係由聚醇直接丙烯酸酯化，或由二異氰酸酯而胺基甲酸酯丙烯酸酯化之丙烯酸酯類。實例如N,N-二甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基胺基丙基丙烯醯胺等之丙烯醯胺類；2-羥基乙基丙烯酸酯、2-羥基丙基丙烯酸酯等羥基烷基丙烯酸酯類；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類；己二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、參-羥基乙基異三聚氰酸酯等之多元醇或此等之環氧乙烷加成物、環 氧丙烷加成物、或ε-己內酯加成物等之多價丙烯酸酯類；苯氧基丙烯酸酯、雙酚A二丙烯酸酯及此等酚類之環氧乙烷加成物、或環氧丙烷加成物等之多價丙烯酸酯類；丙三醇二環氧丙基醚、丙三醇三環氧丙基醚、三羥甲基丙烷三環氧丙基醚及三環氧丙基異三聚氰酸酯等之環氧丙基醚之多價丙烯酸酯類；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類。

上述之硬化劑係選自胺系硬化劑、胍胺系硬化劑、咪唑系硬化劑、酚系硬化劑、萘酚系硬化劑、酸酐系硬化劑所組成之群組，可為一種或併用二種以上，硬化劑之種類會依據熱固型樹脂或紫外線硬化樹脂而適當選擇。例如二胺基二苯基甲烷、二乙三胺、三乙四胺、二胺基二苯碸、異佛酮二胺、咪唑、胍衍生物、雙氰胺、酞酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、順丁烯二酸酐、四氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐、甲基納迪克酸酐、六氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、二胺基二苯基甲烷、二乙三胺、三乙四胺、二胺基二苯基碸、異佛爾酮二胺、二氰二胺、鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、順丁烯二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基耐地酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A、雙酚F、雙酚S、茀雙酚、萜烯二苯酚、4,4'-聯苯酚、2,2'-聯苯酚、3,3',5,5'-四甲基-[1,1'-聯苯]-4,4'-二醇、對苯二酚、間苯二酚、萘二醇、三-(4-羥基苯基)甲烷、1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷、苯酚、烷基取代苯酚、萘酚、烷基取代萘酚、二羥基苯或二羥基萘等。

上述之高介電材料粉末係選自由氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯或二氧化鈦所組成之群組。

上述之熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末之比例為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%。已經過實驗確認，若採用比例之配方，則可使所獲得之高分子介電電容膜介電常數(DK)介於5以上，25以下；若未落在此範圍內之比例，則無法達成上述所欲之介電常數；而具有上述5已上25以下之介電常數，可使電子元件中的電容膜小型化，且具有較高的容量，即可滿足電子元件精細化。

上述之高分子介電電容膜之組成物亦包含光起始劑，其可選自苯偶姻及其烷基醚、苯乙酮、蒽醌、噻噸酮、縮酮、二苯甲酮、α-胺基苯乙酮類、醯基膦系、醯基氧化膦類、肟酯所組成之群組，例如1-羥基環己基-1-苯基酮，2-羥基-2-甲基-1-苯丙酮、,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦化氧、2,6-二甲基苯甲醯基二苯基膦化氧、2,6-二甲氧基苯甲醯基二苯基膦化氧、2,6-二環苯甲醯基二苯基膦化氧、2,3,5,6-四甲基苯甲醯基二苯基膦化氧、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦化氧、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)2,4,4-三甲基-戊基膦化氧、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸乙酯、2,4,6-三甲基苯甲醯基苯基膦酸苯酯等。該光起始劑之含量相對於紫外線硬化性樹脂100重量份，較佳為0.01~3重量份，更佳為0.1 ~1.5重量份。

本發明提供一種高分子介電電容膜，包括一第一離形片及一高分子介電電容膜層，該高分子介電電容膜層係形成於該第一離形片之可剝離面上，且包含上述之組成物。

上述之高分子介電電容膜層之厚度為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，如小於100微米者，可用於精密元件之封裝，如晶圓級封裝，而若厚度大於100微米者，則可應用於打線封裝；低於5微米之厚度，無法達成封裝保護之效果，而高於200微米，厚度過厚，不適合用於精密元件。

上述高分子介電電容膜，其係用於封裝之用途，較佳但不限於指紋辨識晶片或半導體封裝之用途。

本發明提供一種製備上述之高分子介電電容膜之方法，其包含：(a)提供一第一離形片；(b)混合熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末，獲得一高分子介電電容漿液；(c)將該高分子介電電容漿液塗覆於該第一離形片之可剝離面上，形成一濕膜，並烘烤形成一高分子介電電容膜層。參閱圖1，高分子介電電容漿液(即高分子介電電容膜組成物)1.1可經塗覆於該第一離形片5，而經烘烤形成高分子介電電容膜層3，完成該高 分子介電電容膜1。

另外，上述之高分子介電電容膜在黏著或積層於晶片前，可預先切割(precut)成不同形狀。如圖2(a)所示，高分子介電電容膜1可預先切割成不同形狀後，如圖2(b)所示，其可黏著或積層於基板11之晶片9上使用，以封裝晶片9。

上述之第一離型片可為捲狀、片裝或膠狀之結構，材質可由下列材料製成之薄膜組成，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、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酸酯、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、離子交聯聚合物樹脂、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、醋酸纖維素、三醋酸纖維素、聚醯亞胺及含氟樹脂。其中，以聚甲基戊烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、三醋酸纖維素及聚醯亞胺薄膜為較佳，原因在於其具較佳耐熱性。此外，該第一離形片具有表面張力40毫牛頓/米或以下，較好為37毫牛頓/米或以下，更佳為35毫牛頓/米或以下，其低表面張力可經由選擇適當材質的片材而達成。離型片1之厚度通常為5至300微米，較好為10至200微米，更佳為20至150微米。

上述之步驟(c)中，該塗覆之方法包含旋轉塗覆、狹縫塗覆、流延塗覆、輥式塗覆、棒式塗覆、噴墨等塗覆方法來塗覆，並以旋轉塗覆為佳，可使用的塗覆機包含輥刀塗覆機、凹版塗覆機、壓模塗覆機及反向塗覆機等；其中，該烘烤條件為70~120℃，5~12分鐘，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分鐘；較佳為90℃，10分鐘。低於該溫度及時間，可能造成高分子介電電容膜無法烘乾為乾膜，而高於該溫度及時間則可能使高分子介電電容膜形成乾膜後，過熱造成乾膜捲曲或破裂

本發明提供一種半導體晶片封裝之方法，該方法包含將上述之高分子介電電容膜之高分子介電電容膜層黏著於一表面具有電路之半導體切割基板任意面，剝離該第一離形片，就各電路連同高分子介電電容膜層切割該切割基板。其中，高分子介電電容膜層之黏著方式係使用熱貼合黏著，溫度為80℃~140℃，以熱壓機完成。

本發明提供一種指紋辨識晶片封裝之方法，該方法包含：(a)提供一基板，該基板具有一對表面以及多個接墊，該對表面分別位於該基板的兩側，而該些接墊裸露於其中一該表面；(b)設置一指紋辨識晶片於該基板上；將至少一導線利用反向打線的方式電性連接其中至少一該接墊以及該指紋辨識晶片；(c)完成打線之後，將本發明之高分子介電電容膜層，積層於該基板上，該高分子介電電容膜層覆蓋該指紋辨識晶片以及該導線。其中，高分子介電電容膜層之積層方式係使用熱貼合積層，溫度為80℃~140℃，以熱壓機完成。

習知常用的真空熱壓成型及網版印刷成型之封裝方法，如圖3所示，需要使用模具或網印15以固定融熔狀態之封裝材料13，才可封裝晶片9於基板11，其往往會產生封裝材料13溢出模具或網印15之狀況，影響形成電容膜14之精密度。此外，還需要複雜的清理程序清洗模具或網印15，進而延長封裝作業時間。相較之下，本發明之半導體晶片封裝之方法及指紋辨識晶片封裝之方法為優異之封裝方法，由於封裝方法係使用本發明之 高分子介電電容膜，因此在封裝時不會有封裝材料溢出而降低精密度之情形，且無須複雜清洗模具或網印。

[具體實施例]

在下文中，將利用具體實施例特別描寫本發明所揭示之內容。然而，本發明所揭示之內容不限制於下列範例。

實施例1-本發明之高分子介電電容膜之組成物及其高分子介電電容膜

將600g CTBN改質環氧樹脂、52g雙酚A二甲基丙烯酸酯、600g酚醛硬化劑、2800g氧化鋁粉及0.5g陽離子型光起始劑均勻混合，形成高分子介電電容膜組成物1.1。

將該高分子介電電容膜組成物1.1塗覆至聚對苯二甲酸乙二醇酯之第一離型片5上，以連續式烘箱烘烤90℃、10分鐘，且可同時使用紫外光照射輔助至少30秒(波長365nm)，形成高分子介電電容膜1，如圖1所示。

實施例2-本發明之高分子介電電容膜封裝半導體晶片

請參閱圖4。

將實施例1所製得之高分子介電電容膜1係使用熱壓機，以130℃熱貼黏著於一表面具有電路19之半導體切割基板17任意面，剝離該第一離形片5後，而高分子介電電容膜層3會完整黏著具有電路19之半導體切割基板17，即完成封裝。

實施例3-本發明之高分子介電電容膜封裝指紋辨識晶片

請參閱圖5。

在一基板11之具有多個接墊21的表面上，設置一指紋辨識晶片25，並設置導線23電性連接該接墊21與指紋辨識晶片25後，將實施例1之高分子介電電容膜1以熱壓機於130℃熱貼方式積層於該基板11上，使該高分子介電電容膜層覆3蓋該指紋辨識晶片25以及該導線25，剝離第一離形片5，以完成封裝指紋辨識晶片25。

本發明之高分子介電電容膜由於可直接熱貼於晶片，因此不需要額外的模具或網版，無需有清理模具或網版等操作，一次達到欲指定的封裝厚度，即可快速完成高精密的封裝。

Claims (9)

1. 一種用於製備高分子介電電容膜之組成物，其包含：熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂、至少一種硬化劑及高介電材料粉末；其中該熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末之比例為20~40wt%：5~15wt%：45~75wt%。
2. 如請求項1之用於製備高分子介電電容膜之組成物，其中該高介電材料粉末係選自由氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯或二氧化鈦所組成之群組。
3. 一種高分子介電電容膜，包括一第一離形片及一高分子介電電容膜層，該高分子介電電容膜層係形成於該第一離形片之可剝離面上，且包含如請求項1及2任一項之組成物。
4. 如請求項3之高分子介電電容膜，其中該高分子介電電容膜層之厚度為5至250微米。
5. 如請求項3之高分子介電電容膜，其係用於指紋辨識晶片或半導體封裝之用途。
6. 如請求項3之高分子介電電容膜，其進一步包含一第二離形片之可剝離面附於該高分子介電電容膜層上。
7. 一種製備如請求項3至5任一項之高分子介電電容膜之方法，其包含：(a)提供一第一離形片；(b)混合熱固性樹脂、紫外光硬化樹脂及高介電材料粉末，獲得一高分子介電電容漿液；(c)將該高分子介電電容漿液塗覆於該第一離形片之可剝離面上，形成一濕膜，將該濕膜烘烤並照射紫外光以形成一高分子介電電容膜層。
8. 一種半導體晶片封裝之方法，該方法包含將請求項3至5任一項之高分子介電電容膜之高分子介電電容膜層黏著於一表面具有電路之半導體切割基板任意面，剝離該第一離形片，就各電路連同高分子介電電容膜層切割該切割基板。
9. 一種指紋辨識晶片封裝之方法，該方法包含：(a)提供一基板，該基板具有一對表面以及多個接墊，該對表面分別位於該基板的兩側，而該些接墊裸露於其中一該表面；(b)設置一指紋辨識晶片於該基板上；將至少一導線利用反向打線的方式電性連接其中至少一該接墊以及該指紋辨識晶片；(c)完成打線之後，將請求項3至5任一項之高分子介電電容膜層，積層於該基板上，該高分子介電電容膜層覆蓋該指紋辨識晶片以及該導線。