可研磨的有机硅弹性体复合物及其用图
【专利说明】可研磨的有机硅弹性体复合物及其用途
[0001] 本发明涉及将需要研磨或抛光的工件临时粘结到载体基体上的，基于有机硅弹性 体组合物的产品配制物，其中所述有机硅弹性体组合物在交联后可被研磨或抛光。
[0002] 术语"临时粘结"指的是将两个在适当时间点还要再分开的基体粘结在一起。为 了研磨操作，工件可能需要被机械固定。对于昂贵的工件，如宝石、光学透镜、艺术品或半导 体晶片，这样经常会造成所述工件的损坏，或者所述固定不具有所需要的稳定性。因此需要 可替代的固定方法。一种可能是使用临时粘结方法固定所述工件。因为在研磨或抛光操作 中研磨设备可能会不可避免地也与所述胶粘剂接触，因此所述胶粘剂也必须是可研磨的， 否则其会导致，例如，材料失效或者所述研磨设备被污染或损坏。此外，需要大于300°c的良 好耐温性以承受摩擦及由于研磨或抛光造成的温度升高。另外，需要耐温性还因为随后对 所述工件实施的加工步骤会在高温下进行。耐化学性也是对于该胶粘剂的一个重要性质， 例如耐化学清洁剂性。目前对半导体部件的市场需求趋向于越来越小的整体高度。降低成 型部件如芯片整体高度的一种可能就是使所用晶片变薄。这是通过研磨操作实现的，其可 以在切割之前或之后实施。
[0003] 然而，这一步导致所述晶片结构强度的降低。其结果是大而薄的晶片在利用通常 使用的设备和材料，例如当前使用的切割用胶带，进行加工过程中会因缺少机械支撑而破 裂。此外，突出达l〇〇ym或更多的晶片结构（凸块）有时不会被所述当前所使用的胶带 (粘合膜）完全或没有空隙地封闭，使得仍然存在的空隙通常导致真空加工过程中所述薄 晶片的破坏或损伤。该问题的一个可能的与过程有关的解决方案是利用临时粘结层将所述 晶片粘结到硬的基体（例如另一个晶片或晶片载体如玻璃）上，从而提高其机械强度，然后 实施所需的加工操作，随后再将只有10-100 um厚的晶片从所述基体上分离开。利用临时 粘结层附着的基体在所述研磨操作和随后的加工操作中起到机械增强的作用。
[0004] 所述薄化晶片之后的后加工还包括利用等离子刻蚀和例如金属电镀和残留物清 洁等操作制造掩模结构。
[0005] 为了例如最小化污染的危险和健康的危险并允许所述工件的适当应用，其它重要 的方面是挥发性副产物的最低释放及非交联有机硅弹性体组合物的粘度。此外，必须有可 能在研磨或抛光后将所述粘结剂简单地从工件上分离并留下尽可能少的残留物。
[0006] 因此，在半导体工业需要可用于临时粘结晶片过程的胶粘剂，其性质使得所述晶 片可以被加工而不碎裂或损坏。该胶粘剂必须适用于通过工业可行工艺（人喷涂、印刷、浸 渍、旋涂）的施用，且必须能够在需要的时间点利用适当的方法被从所述晶片上分离开而 不留下残留物。
[0007] 所需的在薄化前支撑基体与晶片之间的固定理想地可用热塑性或弹性体聚合物 来实现，其中所述晶片的前部结构必须以支撑的方式封闭。
[0008] 临时粘结到载体上的几种可能性在现有技术中已有描述，但它们都有各种各样的 缺点。
[0009] 一种将半导体晶片固定到载体上的可能性是利用所谓的"胶带"。EP0838086B1描 述了用于半导体晶片加工的由热塑性弹性体嵌段共聚物制成的胶带。然而，所述材料有限 的弹性导致在用于具有表面结构的晶片（"凸块晶片"）时会有问题。所述材料的热塑性额 外地造成了热稳定性的降低。而这对于晶片薄化（"背面研磨"）后的背面操作（等离子过 程，CVD，…）是一个重要的要求。
[0010] WO 2009/003029A2要求保护用作晶片和载体间临时粘结剂的热塑性有机聚合物 (酰亚胺、酰胺酰亚胺和酰胺酰亚胺-硅氧烷）。
[0011] WO 2009/094558A2描述了晶片和载体间的临时粘结，其中所述的粘结不发生在整 个表面上而只是在边缘区域。在实施完研磨过程和任何背面操作后，用化学法、光化学法、 热法或热机械法破坏所述粘结。EP0603514A2描述了薄化半导体晶片的方法，其中所用的胶 粘剂材料最高使用温度是200°C。在美国申请US2004/0121618A1中，描述了适用于旋涂过 程的液体胶粘剂，该液体胶粘剂由热塑性聚氨酯以及二甲基乙酰胺和丙二醇单甲醚作为主 要组分组成。所有的这些建议都具有交联固化胶粘剂热稳定性降低的缺点。
[0012] EP1089326B1要求保护一种晶片载体，该载体由防尘薄膜覆盖的有机硅弹性体组 成，其中所述薄膜与所述有机硅层分离所需的力为5-500g/25mm(根据JIS K 6854)。其缺 点是必须在使用该载体前额外的过程中将该薄膜去除，从而可接触到所述胶粘剂。
[0013] 因此本申请的目的是提供适用于可逆固定工件的胶粘剂，该胶粘剂在交联固化后 可研磨或抛光并耐热和耐化学试剂。此外，需要有可能使用最少数量的简单过程步骤施加 所述胶粘剂，而且要有可能不困难地将其从所述工件上再去除而不损害或污染所述工件或 所述研磨或抛光设备。对该胶粘剂的进一步要求是其对于压缩应力的机械强度，这在胶粘 剂粘结的薄工件在小面积上承受压缩应力时是特别重要的。
[0014] 令人惊奇的是，通过使用本发明可加成交联的有机硅弹性体组合物已经实现了该 目的，所述加成交联的有机硅弹性体组合物包含
[0015] (A1) 1-10重量％的至少一种含有至少2个具有脂族碳-碳多重键的SiC-键接基 的线性有机聚硅氧烷，其中（A1)的平均摩尔质量不超过15,000g/mol，
[0016] (A2) 1-20重量％的至少一种含有至少2个具有脂族碳-碳多重键的SiC-键接基 的线性有机聚硅氧烷，其中（A2)的平均摩尔质量至少为40,000g/mol，
[0017] (B) 1-40重量％的至少一种每个分子上含有至少3个Si-键接氢原子的有机聚硅 氧烷，Si-键接氢的含量为0. 04-1. 7重量％，平均摩尔质量不超过20, 000g/mol，
[0018] (D) l-100ppm(基于所述金属）的氢娃化催化剂，
[0019] (E) 50-99重量％的至少一种经验通式（I)的支化硅树脂
[0020](R33Si01/2)! (R4R32Si01/2) t (R4R3SiO) u (R32SiO) p (R4Si03/2) q (R3Si03/2) r (Si04/2) s
[0021] (I)，
[0022] 其中
[0023] R3表示线性脂族基，
[0024] R4表不具有C = C双键端基的脂族不饱和基，
[0025] 1、t、u、p、q、r 和 s 代表整数，
[0026] 其中下述适用：
[0027]
[0028] (E)中脂族不饱和基团的含量为0.2-10mm〇l/g;及
[0029] (E)的平均摩尔质量不超过105g/mol，
[0030] 其条件是组分（B)所提供的Si-H基团相对于组分（Al)、（A2)和（E)所提供的脂 族不饱和基团的比率在0. 5-5之间，且所述有机硅弹性体组合物在温度为20°C下剪切速率 为K1和lOOt1下的动态粘度比率不超过1.2,交联后的肖氏D(Shore D)硬度至少为25。
[0031] 本发明的有机硅弹性体组合物可通过传统的工业过程（例如喷涂、印刷、浸渍、旋 涂）被施加到所述基体上。
[0032] 为了确保在整个晶片或基体上施加得到均匀的层厚度，它们还表现出近似牛顿流 体行为，并具有低的剪切变稀性（在零剪切下不具有胶体状态）。本发明有机硅弹性体组 合物在20°C剪切速率lslP 100s 的动态粘度比率不超过1. 2。优选不超过1. 1 ;特别优 选不超过1. 05。本发明有机硅弹性体组合物在20°C及If的剪切速率下的动态粘度为 10-20, OOOmPa ? s，优选为 50-10, OOOmPa ? s 和特别优选 500-5000mPa ? s。
[0033] 为了防止加工过程中发生污染和起泡，本发明有机硅弹性体组合物具有非常低的 挥发性成分，即使在真空中并同时加热。其中，热重分析（TGA)中，在空气或氮气流速为 30ml/min下加热速率为10K/min至300°C，交联固化的有机硅橡胶在室温和300°C之间的质 量差不超过2重量％，优选不超过1重量％和特别优选不超过0. 5重量％。它们还在随后 形成挥发性成分时表现出低速率。
[0034] 本发明有机硅橡胶在施加后通过交联本发明有机硅弹性体组合物而制备，并在工 件和基体之间形成所述可逆胶粘剂层。
[0035] 这样制备的交联有机硅橡胶根据DIN 53505所得的肖氏D硬度为25-80,优选 25-75和特别优选30-65,根据ASTM D624-B-91所得的抗撕裂蔓延性为至少2N/mm，优选至 少5N/mm，根据IN 53504-85S1所得的撕裂伸长不超过100 %，优选不超过50 %，及根据DIN 53504-85S1所得的撕裂强度不超过8N/mm2，优选不超过5N/mm2。针对压缩应力的机械强度 用3点弯曲测试所得的弯曲模量给出。根据EN ISO 178所得的本发明有机硅橡胶的弯曲 模量至少是30N/mm2,优选至少是50N/mm2和特别优选至少是70N/mm2。
[0036] 本发明的有机硅橡胶的优点