可b階段化且無需固化的晶片背面涂覆粘合劑的制作方法
【專利說明】可B階段化且無需固化的晶片背面涂覆粘合劑
【背景技術】
[0001] 在制造電子裝置的過程中經常用到粘合劑，例如將單獨的半導體沖模(die)粘合 到基底上。在半導體組裝的一個方法中，用糊狀粘合劑或膜粘合劑將半導體沖模粘合到其 基底上。然后加熱組件以固化粘合劑，以使其產生足夠的強度并經受隨后的加工步驟，且消 除在這些隨后的制造階段期間由排氣形成的空隙。取決于粘合劑的化學性質，該固化時間 可長達1小時。然后半導體沖模表面上的活性終端與基底上的活性終端在被稱為線連接的 自動操作中通過金屬線連接，其發生在約125°C到210°C。在線連接后，將該組件包封在模塑 化合物中以保護半導體的活性表面和線連接。該模塑操作發生在約170°C到180°C。在線連 接和模塑操作之前，需要加熱處理以固化粘合沖模用的粘合劑，這顯著降低了生產量且當 制造需要多沖模堆疊時效率尤其低下。
[0002] 半導體封裝制造中目前的趨勢是希望在將晶片切成單獨的半導體沖模之前，在硅 晶片水平下完成盡可能多的工藝步驟。堆疊沖模封裝的另一個趨勢是組合或消除盡可能多 的固化步驟。這允許同時處理多個半導體沖模，使得制造工藝更有效率。在晶片水平下可發 生的一個步驟是施加粘合劑來將半導體沖模粘合到基底。該粘合劑被稱為晶片背面涂覆粘 合劑，且通過絲網或模板印刷、旋轉涂覆、或噴嘴噴霧來施加。噴嘴噴霧可提供更有效和更 均勻的施加，但粘合劑組合物必須具有對于成功施加來說適當的流變。在施加之后，將涂層 熱或光化學處理以蒸發溶劑和/或部分促進所述粘合劑樹脂(稱作B-階段化）。這一過程增 強粘合劑以適于下一步的制造工藝。
[0003] 無需固化的組合物必須滿足熱平衡(thermal budget)、抗濕性和噴霧性的一些需 求。目前的組合物通常缺少這些性能中的一個或多個。因此，提供如下一種粘合劑會是有利 的，其具有足夠的強度來承受工藝步驟，而無需在沖模粘合后首先需要保護性固化步驟，且 其具有相對長的熱平衡、良好的抗濕性和易噴霧性。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種粘合劑組合物，其具有足夠的機械和粘合強度以在高溫下經受制 備工藝，不需完全固化。所述粘合劑組合物在沖模粘合工藝過程中，在100-150°c下暴露幾 秒到幾分鐘。在這種相對溫和的條件下，所述粘合劑產生足夠的機械和粘合強度以經受隨 后通常在125°c到210°C下的線連接操作，和通常在170°C到180°C下的模塑操作，不會排氣 并不會產生空隙。可省略在沖模粘合之后通常小時級別的熱固化。
[0005] 該無需固化的粘合劑組合物包含（i)低玻璃化轉變(Tg)的丙烯酸酯單體，（i i)二 官能丙烯酸酯/環氧化合物，（iii)苯氧基樹脂，和（iv)固體環氧樹脂。該組合物中的材料都 不是彈性體或橡膠。
【具體實施方式】
[0006] 低玻璃化轉變(Tg)的丙烯酸酯單體在室溫下是液體，且具有在-90°c到30°C范圍 內的Tg值。具有在該范圍內的Tg值的合適的丙烯酸酯單體包括丙烯酸四氫糠酯，丙烯酸烷 氧基化四氫糠酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸2-苯氧基乙酯，丙烯酸十三烷基酯，己內酯丙烯酸 酯，環三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯，丙烯酸異癸基酯，和丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基）乙 酯。低Tg丙稀酸酯單體將以粘合劑組合物的20wt%到75wt%范圍內，或40wt%到65wt%范 圍內的任何量或范圍存在。
[0007] 二官能丙烯酸酯/環氧樹脂在一個分子上將同時具有丙烯酸酯和環氧官能團，本 文表述為"丙烯酸酯/環氧"。合適的化合物包括丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚，丙烯酸縮水 甘油酯，和甲基丙烯酸縮水甘油酯。二官能丙烯酸酯/環氧樹脂將以粘合劑組合物的〇wt% 到20wt %范圍內，或4wt %到1 Owt %范圍內的任何量或范圍存在。
[0008] 苯氧基樹脂是具有α-二醇末端基團的高分子量熱塑性聚羥基醚，該聚羥基醚是雙 酚-Α和環氧氯丙烷的反應產物。合適的苯氧基樹脂具有在10，000到50，000道爾頓范圍內的 分子量。苯氧基樹脂將以組合物的l〇wt%到33wt%范圍內的任何量或范圍存在于粘合劑組 合物中。
[0009] 固體環氧樹脂可從市售樹脂中選取。合適的固體環氧樹脂包括酚醛清漆環氧樹 月旨、雙酚環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、和芳香族環氧樹脂。在一個實施方式中，環氧樹脂具有 5000或更小的重均分子量。固體環氧樹脂將以在Owt %到10wt %范圍內，或5wt %到8wt %范 圍內的任何量或范圍存在于粘合劑組合物中。
[0010] 可添加顏料或染料以明顯有助于區分固化和未固化的粘合劑。顏料和染料可以是 任何顏色;合適的顏色包括藍色和紅色。當使用時，顏料或染料將以在組合物的0. oiwt %到 l.Owt%范圍內的任何量或范圍存在。
[0011] 在一個實施方式中，粘合劑組合物將進一步含有光引發劑和/或潛在催化劑。光引 發劑將用于活化丙烯酸酯官能團，潛在催化劑用于活化環氧官能團。當存在時，光引發劑將 以在組合物的0.5wt %到5wt %范圍內的任何量或范圍存在，且潛在催化劑將以在組合物的 O.Olwt%到lwt%范圍內的量或范圍存在。
[0012] 在涂覆組合物中常用的其它組分，可根據從業者的選擇添加;這些其它組分包括， 但不限于，固化劑、助熔劑、潤濕劑、流動控制劑、粘合促進劑、和空氣釋放劑。固化劑是引 發、傳導、或加速涂層固化的任何材料或材料的組合，且包括加速劑、催化劑、引發劑、和硬 化劑。
[0013] 實施例
[0014]制備含有表1和2中所示組分的根據本發明的組合物和用于對比的組合物。表3顯 示了使用的組分的化學名稱和來源。對這些配方在包含有在塑料球柵陣列(PBGA)基底上的 硅沖模的測試介質(vehicle)中的性能進行了測試，其中將粘合劑放置在硅沖模和基底之 間，且在110°C到130°C下以1到1 · 5Kg力施加1到2秒。
[0015] PBGA基底具有約6到8μηι的粗糙度輪廓（roughness profile)，與之相比的合金42 基底，其具有約小于lym的粗糙輪廓。PBGA基底更高的粗糙水平使得它更難實現令人滿意的 熱平衡。
[0016]根據下面給出的描述完成性能測試。在確認的組成下，將本發明組合物的結果報 告在表1中，且將對比組合物的結果報告在表2中。
[0017]使用來自Asymtec的噴霧涂覆機測試噴霧性，其可檢測2 10um的涂層厚度和變化 < 10%的粗糙度。為測試的目的，如果在UV輻射之后，該組合物形成了具有2 10um的涂層厚 度和< 10 %的粗糙度變化的相對均勻的膜，則確定為達到了噴霧性的要求。在175°C下在 Dage連接沖模測試器上測試沖模剪切干還初始強度（die shear green strength)。達到 O.lOOKg力被確定為具有可接受的沖模剪切干坯初始強度。該水平被視為足以經受隨后的 工藝步驟，例如線連接和模塑工藝。
[0018] 在首先于175°C下將測試介質加熱4小時之后，在260°C下使用Dage連接沖模測試 器測試熱沖模剪切強度。達到l.OKg力被確定為具有可接受的熱沖模剪切強度。該水平被視 為足以通過可靠性測試。
[0019] 在沖模粘合后立即在175°C下使用Lauffer模塑機測試沖模粘合之后的可模塑性。 測試介質首先在175°C下加熱1小時。這是對粘合劑經受隨后的包封工藝的能力的測試。如 果在測試之后，在拍攝的C-掃描聲學顯微鏡(C-SAM)圖像中沒有空隙或沖模位移的顯示，則 粘合劑被認為提供了成功的性能。
[0020] 抗濕性(MRT)通過在濕度室中，在85%相對濕度和85°C下將測試介質調理168小 時，在260°C下加熱測試介質三分鐘且冷卻三次，然后使用C-SAM檢查脫層來測試。脫層被視 為失敗。
[0021] 通過在150°C或175°C下將測試介質加熱數小時，然后在175°C下將其引入Lauffer 模塑機中以確定是否可變形來測試熱平衡（thermal budget)。熱平衡是在初始固化之后， 通常在線連接溫度下，在不引起脫氣和空隙形成的情況下，粘合劑會持續重新流動和重新 固化的時間長度(熱平衡對于沖模堆疊操作而言是必需的）。在175°C1小時的熱平衡被認為 對于晶片背面涂覆組合物而言是可接受的。
[0022]組合物的組分和性能測試的結果被記錄在表1和2中，且顯示本發明的組合物呈現 了對于商業操作而言足夠的干坯初始強度、抗濕性、和熱平衡，同時省略了在沖模粘合之后 的漫長固化。對比實施例不含固體環氧組分。
[0023]
[0024]
[OGz_u」
【主權項】
1. 粘合劑組合物，包含 (i)低玻璃化轉變(Tg)的丙稀酸酯單體， (ii) 二官能丙稀酸酯/環氧化合物， (iii)苯氧基樹脂，和 (iv)固體環氧樹脂， 不包含彈性體或橡膠。2. 根據權利要求1所述的組合物，其中所述低玻璃化轉變的丙烯酸酯單體選自由丙烯 酸四氫糠酯、丙烯酸烷氧基化四氫糠酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸十三 烷基酯、己內酯丙烯酸酯、環三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯、丙烯酸異癸基酯、和丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基）乙酯組成的組。3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述二官能丙烯酸酯/環氧化合物選自由丙烯酸 4_羥基丁酯縮水甘油醚、丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯組成的組。4.根據權利要求1所述的組合物，其中所述苯氧基樹脂是具有α_二醇末端基團的高分 子量熱塑性聚羥基醚，該聚羥基醚是雙酚-Α和環氧氯丙烷的反應產物。5.根據權利要求1所述的組合物，其中所述固體環氧樹脂選自由酚醛清漆環氧樹脂、雙 酚環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、和芳香族環氧樹脂組成的組。6. 根據權利要求1所述的組合物，其中所述低玻璃化轉變的丙烯酸酯單體以粘合劑組 合物的20wt%到75wt%范圍內的任何量或范圍存在。7.根據權利要求1所述的組合物，其中所述二官能丙烯酸酯/環氧樹脂以粘合劑組合物 的Owt%到20wt%范圍內的任何量或范圍存在。8.根據權利要求1所述的組合物，其中所述苯氧基樹脂以粘合劑組合物的10wt%到 33wt%范圍內的任何量或范圍存在。9.根據權利要求1所述的組合物，其中所述固體環氧樹脂以粘合劑組合物的Owt%到 10wt%范圍內的任何量或范圍存在。10. 根據權利要求1所述的組合物，進一步包含以組合物的〇. 〇lwt%到1.Owt%范圍內 的任何量或范圍存在的顏料或染料。11.根據權利要求1所述的組合物，進一步包含以組合物的0.5wt%到5wt%范圍內的任 何量或范圍存在的光引發劑，和/或以組合物的O.Olwt%到lwt%范圍內的任何量或范圍存 在的潛在催化劑。
【專利摘要】本發明提供一種粘合劑組合物，其具有足夠的機械強度和粘合強度以經受在125℃到210℃的溫度下的制備工藝，不需首先固化。簡而言之，在沖模粘合操作之后的固化被省略了，且粘合劑可表現出在通常125℃到210℃的溫度下的線連接操作和在通常170℃到180℃的溫度下的模塑操作期間，不排氣且不產生空隙。所述粘合劑組合物包含：(i)低玻璃化轉變(Tg)的丙烯酸酯單體，(ii)二官能丙烯酸酯/環氧化合物，(iii)苯氧基樹脂，和(iv)固體環氧樹脂。
【IPC分類】C09J163/00
【公開號】CN105492563
【申請號】CN201380078137
【發明人】于媛媛, 卓綺茁, C·王
【申請人】愛博斯迪科化學(上海)有限公司, 漢高知識產權控股有限責任公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2013年7月22日
【公告號】WO2015010231A1