专利名称：用于制造电子部件的粘合带的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造电子部件的粘合带，更特别地，涉及用于制造如下电子部件的粘合带，在所述电子部件中，粘合层在室温下不需要具有粘附性，仅在加热层压过程中显示粘附性以使得能够将所述带附着至引线框。在制造半导体装置的过程中，该带对热处理显示优越的耐热性。这可以通过粘合层的附加光固化形成部分互穿的聚合物网络来实现。所述带用于在制造半导体装置的过程期间增强半导体装置的可靠性、避免封装材料泄漏、而且避免在完成制造过程之后除去所述带时，将粘合剂转移至引线框或封装材料。
背景技术：
当今，随着人们使用越来越多的手持设备(例如，移动电话、便携式电脑、DVD/CD/MP3播放器、PDA等)，其小型化和轻质是必要的。因此，首要的挑战是制造用于手持设备中 的小型且薄的半导体封装。对于传统的半导体，使用的是其中通过延长的引线将半导体连接至电路板的表面安装封装方式(鸥翼SO形式或QFP(方块平面封装))，其不满足上述所有当前需求。特别地，对于使用几GHz的高频率的手持通讯设备，其性能和效率下降，原因在于通过半导体装置的介电损耗的放热反应。近来，非常需要没有引线的方块平面封装(QFN)以解决半导体的这种需求。在QFN封装中，不延长引线但将其朝作为绕芯片的平台形式(land form)的封装底部的方向暴露，从而将其直接焊接至电路板上。因此，可以制造一种封装，其比具有引线的封装显著更小且更薄，并且与现有封装相比，在电路板上占有的面积有利地小40%。在热辐射方面，不同于用密封树脂覆盖在其上放置芯片的引线框的典型方式，将引线框置于封装的底部上并且将冲模垫直接向外暴露以利于热辐射。因此，本封装的电性能优于具有延长引线的传统封装，并且其自感是典型封装自感的一半。由于存在在封装的底部原样共存引线框和密封树脂表面的界面，所以如果使用通常的金属框架，则密封树脂易于在引线框和通常的成形框架之间移动而污染平台表面或冲模垫表面。因此，必须使用粘合带以层压引线框，接着进行QFN制造过程和树脂密封过程，从而避免在树脂涂布过程期间密封树脂的渗出或闪蒸。同时，涉及在制造半导体装置的同时使用耐热粘合带的工艺通常包括带层压_>芯片附着_>弓I线接合_>EMC成形-> 脱带。首先，在带层压工艺中，利用层压机将粘合带粘附至铜或PPF (预电镀框架)引线框。在这种情况下，粘合带的性能取决于层压机的类型和方案(scheme)。带层压的例示性方案包括使用辊、热压机、其组合以及仅压制引线框上的挡板(dam bar)等。必要的是，粘合层紧密地层压引线框而没有任何气泡，并且在处理利用粘合带层压的引线框的同时应保持粘附性而没有脱层。第二，在将芯片附着至引线框的工艺中，在150°C 170°C下将糊膏相或膜状中的环氧树脂、聚酰亚胺或硅的粘合层固化20至60分钟的时间，从而同时将芯片附着至引线框。在该工艺期间，在保持粘合层或基础层没有化学和物理变形且具有稳定耐热性的同时，用于层压引线框的粘合带不应当对芯片附着产生不利的影响。第三，在引线接合工艺中，通过金、铝、铜线等将芯片电连接至引线框的平台。在该工艺中，通过热、压力或超声波将引线接合。该过程在100°C 300°C下持续最少20分钟至最多2小时左右。在将引线分别接合至芯片和平台的同时，为了安全接合，需要高温、压力乃至超声波振动。因此，在引线接合工艺中，如果在底部支持引线框的带的物理性能发生变化，则可能导致不良的引线接合，那个引线是半导体装置中最重要的部件。换言之，可能损坏引线或可能造成不良的接合界面。因此，必要的是，包含基材的粘合层本身具有良好的耐热性、对外部物理力的变形小而且具有良好的耐久性。第四，在EMC成形工艺中，利用密封树脂在成形框架中将经历了芯片附着工艺和引线接合工艺的引线框/带密封。在175°C 190°C的高温下将该工艺进行3至5分钟。当同时密封每个元件或多个元件时，为了防止树脂流入和渗入到引线框和带之间的界面中，应在高温下将带紧密地粘附至引线框。否则，在高温和高压下的流动可能导致密封树脂的渗出或闪蒸。另外，直接接触密封树脂的粘合层可以与密封树脂反应，从而在后面的工艺中在密封树脂的表面上留下残余的粘合剂。在其他情况下，密封树脂流可能在粘合层中引起 物理剪切，从而导致不平的密封树脂表面。第五，在脱带工艺中，如在EMC成形工艺中提到的，必要的是，接触粘合层的密封树脂表面应物理或化学一致，并且在除去带后，不留下残余的粘合剂。同样，在引线框的表面上不应留下粘合剂。可以在室温下手动进行脱带，或者可以通过能够实现加热的自动化机器进行脱带。在使用机器的情况下，使经历了使用密封树脂的EMC成形工艺的带粘附的弓I线框通过烘箱或加热板，以在合适温度的加热状态下进行脱带。为了总结用于上述制造半导体装置的方法中的粘合带所需的特征，应通过每个层压机与层压方案一致，将带紧密地粘附至引线框而不形成明显气泡，并且在温度范围内以及对于良好的芯片附着或引线接合所需的加工时间，所述带不应经历物理或化学变化。换言之，应该避免的是，部分粘合层在除气阶段(outgas phase)中显露出来,而被吸收入半导体装置元件的表面中并反而降低应结合的界面联接力(coupling force) 而且,带尺寸的变化或例如作为粘合层物理性能的弹性模数或粘度的值的极端变化引起粘合层向下流动或由于硬度太高而使粘合层被弄碎，可能对半导体装置的可靠性具有不利的影响。在EMC成形工艺期间，应将带紧密粘附至引线框，从而使得密封树脂不渗入到界面中并因此不污染引线框的表面。当然，可以在脱带工艺之后施用去残胶工艺，但是就效率和经济性而言，推荐无附加的洗涤工艺。在粘合剂和密封树脂之间不应该存在特殊的反应，以便如最初预定的密封树脂来实现密封树脂表面的状态，并且不应在表面上留下粘合剂。同样地，不应在引线框的表面上留下粘合剂残余。特别地，在本发明中，进一步的目标是开发一种粘合层，所述粘合层满足带的所需特征，并且适合与层压机一起使用，所述层压机通过选自各种层压方式的热压而用于层压，如上所述。在这种情况下，粘合层应该在室温下对材料如作为层压机部件用一般材料的不锈钢(STS)不显示粘附性，而是仅当施加给定热和压力由此使层能够层压引线框时实现粘附性。利用常规的基于丙烯酸或硅的粘合剂来实现这种温度依赖性初始粘附性是有局限的。换言之，不可能在室温下实现接近零的粘附性而仅在加热时实现完全粘附性。通过调节粘合成分或官能团，可能使施用至粘附目标的带的物理联接力最小化。然而，由于在没有大的外部压力的情况下，通过基本上低的玻璃化转变温度的粘合剂粘度而将粘合剂紧密地附着至粘附目标，因此对层压工艺产生不利的影响。利用热固性丙烯酸粘合剂，因为内在的耐热内聚力或良好的粘着性受到限制，所以在脱带后将粘合剂残余留在引线框或密封 树脂表面上。在本领域中熟知的是，利用硅粘合剂，如果在高温过程的除气阶段中将低分子量的非固化粘合剂蒸发，则易于将粘合剂吸收或固定至半导体装置和半导体元件的表面中，因为其表面能低，从而污染装置并且对与引线接合或芯片附着相关的半导体可靠性具有显著的不利影响。就密封树脂的泄漏而言，预期娃粘合剂是有利的，因为其粘附性闻，但由于由闻粘度广生的闻应变，在闻温和闻压下，迫使密封树脂流入引线框和粘合层之间，从而引起密封树脂的泄漏。
发明内容
设计了本发明以解决上述问题。本发明的目的是提供一种用于制造电子部件的粘合带，其满足在提出的特定层压工艺中所需的所有特征，并且减轻了用于制造半导体装置的方法中的常规粘合带的粘合剂残余和密封树脂泄漏的问题。从说明本发明优选实施方案的下列详细描述，本发明的上述和其他目的以及优势显而易见。通过用于制造半导体部件的粘合带实现了上述目的，所述粘合带包括耐热基材和粘合层，在所述粘合层中将粘合剂组合物涂布至耐热基材上，其特征在于所述粘合剂组合物包含苯氧基树脂、固化剂、可能量射线固化的丙烯酸类树脂和光引发剂，还在于通过热和能量射线来将粘合层固化。这里，粘合带的特 征在于，耐热基材的厚度为5 iim IOOii m，玻璃化转变温度为110°C 450°C，在100°C 200°C下的基材热膨胀系数为lppm/°C 35ppm/°C，且在室温下的弹性模量为IGPa lOGPa。优选地，粘合带的特征在于，苯氧基树脂是苯氧基树脂或改性的苯氧基树脂，并且其重均分子量是1，000 500，000。还优选地，粘合带的特征在于，可能量射线固化的丙烯酸类树脂在一个分子中具有至少一个碳双键。还优选地，粘合带的特征在于，粘合层对不锈钢(STS)的室温粘度为0 lgf/50mmo还优选地，粘合带的特征在于，粘合剂组合物的玻璃化转变温度为80°C 150°C。还优选地，粘合带的特征在于，基于100重量份的苯氧基树脂，粘合剂组合物包含5至20重量份的固化剂和5至30重量份的可能量射线固化的丙烯酸类树脂，并且基于100重量份的可能量射线固化的丙烯酸类树脂，粘合剂组合物包含0. 5至10重量份的光引发剂。有益效果根据本发明，粘合层在室温下没有粘附性，而是仅在热层压工艺期间显示粘附性，使得带能够层压引线框。粘合层的附加光固化形成部分互穿的网络结构，从而使得提高了粘合带的耐热性，所述耐热性用于在制造半导体装置的过程期间将粘合带暴露的热历史，所述粘合带帮助在制造半导体装置的过程期间提高半导体装置的可靠性，并且防止封装材料的泄漏，而且防止在完成制造过程之后除去所述带时，将粘合剂残余留在封装材料或引线框上。
具体实施例方式在下文，将参考本发明的实施例更详细地描述本发明。对本领域技术人员显而易见的是，实施例旨在更详细地说明本发明，并且本发明的范围不应该受实施例限制。将本发明用于制造电子部件的粘合带用于掩模，其在制造半导体装置的过程中是必需的并且满足为此所需的特征。本发明的粘合带基于对金属如引线框高度粘附的热塑性苯氧基树脂作为主要材料，而且高度耐热。本发明的粘合带不显示密封树脂的渗出或闪蒸，因为其对引线框的高度紧密性和粘附性，并且其对于温度是可调节的，在所述温度下，通过控制硬度来显示对引线框的粘附性。借助于附加交联结构来提高本发明粘合带的内聚力，从而在脱带后没有粘合剂残余留在引线框或密封树脂表面上，所述附加交联结构通过用能、量射线照射添加的光固化树脂而得到。当然，将就例示性半导体封装方法对本发明用于制造电子部件的粘合带进行说明，但是其不限于此，并且可适用于在高温下进行的制造各种电子部件的过程中的掩模片。在本发明中用于制造电子部件制造用粘合带的基材是高度耐热的聚合物膜，利用粘合剂组合物对基材进行涂布以形成粘合层。对于这种耐热基材，需要的是，可以以膜的形式对其进行处理，并且其应该完全耐热，从而在上述温度范围内且对于上述的时间段，没有物理化学变化。优选的是，这种耐热基材从至少300°C的温度以5%减少重量，并且在100°C 200°C下，其热膨胀系数为I 35ppm/°C。优选的是，其玻璃化转变温度为110°C 450°C。在稳定和优异的条件下，耐高温性有助于在高温下保持层压时基材的均匀性，从而使得能够均匀层压并确保良好的引线接合。要在高温下保持的膜的尺寸稳定性能够抑制树脂的泄漏，因为在EMC成形工艺期间不发生变形。另外，优选的是，在室温下，将弹性模量保持在IGPa和IOGPa之间，并且在100°C和300°C之间的温度下，将弹性模量保持在IOOMPa和5000MPa之间。如果使用具有太低弹性模量或极易被折叠的基材膜，则留下在将带传递或加载至层压机的过程期间或在向机器供给带的过程期间可能发生的褶皱，反而导致不良的层压结果(即，部分脱层)、不均匀的引线接合和树脂渗出。满足上述特征的适用基材之一是耐热性聚合物膜，并且其实例包括利用耐热的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺等处理的膜。对于基材膜的厚度没有特别限制，并因此根据层压机和树脂封装机的施用要求来决定。通常，其优选厚度为5 ii m 100 u m,但更优选10 y m 40 y m以避免由外力引起的褶皱、保持适当的耐热性并为了易于处理。如果需要，可对基材施用砂磨处理、电晕处理、等离子体处理和底漆(primer)处理，从而增强粘合剂对基材膜的粘附性。在本发明用于制造电子部件的粘合带中的粘合层主要基于具有耐热性和高度粘附性的热塑性苯氧基树脂，并且包括用于苯氧基树脂的固化剂、用于在保持耐热性的同时控制苯氧基树脂的过度固化收缩的光固化树脂(可能量射线固化的丙烯酸类树脂)和为此目的的光引发剂。
在本发明用于制造电子部件的粘合带的粘合层中使用的粘合剂组合物中的主要粘合剂组分是苯氧基树脂，其是热塑性树脂。苯氧基树脂的实例包括双酚A型苯氧基树脂、双酚A型/双酚F型苯氧基树脂、溴化苯氧基树脂、磷苯氧基树脂、双酚A型/双酚S型苯氧基树脂、己内酯改性的苯氧基树脂等，但是，其中，就在耐热性、环境友好性、与固化剂的相容性和固化速度方面中的优势而言，更优选双酚A型苯氧基树脂。优选地，苯氧基树脂的重均分子量为1，000 500，000。在这种情况下，因为由增加的内部聚合力导致的增强的耐热性，所以在脱带时能够使粘合剂残余最少。对于低于1000的分子量，内部聚合力性能降低，从而不能实现所需的耐热性能。超过500，000的分子量引起由高粘度导致的降低的加工性，并且引起涂布过程后的不均匀涂布表面，并且也难以控制与其他原料的混合。 能溶解苯氧基树脂的有机溶剂的类型包括基于酮、醇、乙二醇醚、酯的溶剂。为了提出它们中的一些，包括的有环己酮、甲基乙基酮、苄醇、二甘醇烷基醚、苯氧基丙醇、丙二醇甲醚乙酸酯、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮等，并且能将它们单独使用或以其两种以上组合的混合物使用。当使用一种有机溶剂时，基于100重量份有机溶剂，苯氧基树脂的合适量为5至40重量份，并且更优选20至30重量份。如果需要，可添加芳烃溶剂作为稀释剂，例如，甲苯、二甲苯、芳族100 (aromatic 100)和己烷，从而改善不良涂布并增强对基材膜的粘附性。相对于溶剂的量，稀释剂的量不应超过40%。可以将苯氧基树脂与适当添加的交联剂一起使用。可用的交联剂或固化剂不限于任何特殊类型，只要其能固化具有羟基作为官能团的树脂即可。交联剂或固化剂的实例包括三聚氰胺、脲甲醛、异氰酸酯官能预聚合物、酚类固化剂、氨基固化剂等。基于100重量份的苯氧基树脂，固化剂的量优选为0. I至40重量份，更优选为5至20重量份。如果固化剂的量小于预期(例如，<5重量份)，由此形成不良的交联结构，则粘合层反而变软(具有降低的相对玻璃化转变温度和相应增加的损耗模量)，因此在层压中，引线框进入粘合层太远，并且在冲模垫或引线框平台周围，由引线框推动的粘合剂显露出来，从而在EMC成形工艺中保持在密封树脂和引线框之间，导致在脱带时留下粘合剂残余。多于预期的固化剂量(例如，>20重量份)导致太低的粘合层粘附性和湿润性并且因此导致脱层，且由于强度增加太多而在层压时将粘合层弄碎。另外，过度的固化收缩可能引起对基材膜涂布粘合剂后，在对带进行干燥和固化的过程期间，将带弯曲，从而导致层压中的不良结果。用于在苯氧基树脂交联结构中形成附加交联结构的可能量射线固化的丙烯酸类化合物(树脂)可以是具有碳碳双键的丙烯酸类聚合物、丙烯酸类低聚物(olygomers)、丙烯酸类单体等中的一种，并且应具有至少一个不饱和键。该丙烯酸基团充当通过自由基反应来形成交联结构的官能团，根据基团数目，可以控制反应性、交联结构和固化水平。官能团的数目越大，反应(交联)速率越快，玻璃化转变温度越高，耐热性越强，但不利的是粘合层的挠性和粘附性降低。在选择用于固化苯氧基树脂的固化剂时，选择具有适当官能团数目的丙烯酸类树脂应注意粘附性和刚性之间的平衡。用于能量射线固化的这种丙烯酸类化合物的实例包括环氧基丙烯酸脂、芳族聚氨酯丙烯酸酯、脂族聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酸酯(acrylic acrylate)等,能够单独使用其或以两种以上不同种低聚物的组合使用其。可以根据官能团的数目选择低聚物，并且能够选择具有2至9个官能团的低聚物。优选的低聚物是具有6至9个官能团的低聚物，从而通过高固化密度，在具有提高的内聚力、强度和玻璃化转变温度的粘合层中获得期望的引线接合，并从而在脱带时防止粘合层的残余留在密封树脂表面和引线框上。基于100重量份的苯氧基树脂，可能量射线固化的丙烯酸类化合物的量为I至40重量份，优选5至30重量份。最后，用于引发要利用能量射线固化的可能量射线固化的丙烯酸类化合物的光引发剂通常基于二苯甲酮、噻吨酮(thioxantone)、a-羟基酮、a -氨基酮、苯甲酰甲酸酯、alacryl膦(alacryl phosphine)等。根据其效率和特征,可以单独使用或以其两种以上组合使用引发剂，从而形成依赖于粘合层厚度或能量射线强度等的均匀交联结构。基于100重量份的可能量射线固化的丙烯酸类树脂，光引发剂的量为0. 5至10重量份，并优选为I至5重量份。用于本发明电子部件制造用粘合带的粘合剂组合物的玻璃化转变温度优选为80°C 150°C，并且粘合层对不锈钢(STS)的室温粘附性优选为0 lgf/50mm。低于80°C 的玻璃化转变温度导致通过在QFN工艺期间的热历史而在高温下在粘合剂的物理性能中产生极端变化，并且高于150°C的玻璃化转变温度导致层压后的极端翘曲，因为用于带层压的温度超过170°C (即，在引线框中造成引线框的强烈热膨胀的同时，框架和带之间的热膨胀之差变得更大，从而增加翘曲)。可以如下文中将描述的下列实施例中那样来实践本发明，并且应注意，本发明不受实施例限制。实施例首先，将100重量份的苯氧基树脂(YP50，从国都化学株式会社(Kukdo ChemicalCo.)获得)溶解在300重量份的甲基乙基酮中，向所得溶液中添加15重量份异氰酸酯固化剂(CE138，从道康宁公司(Dow Corning Co.)获得)、20重量份作为可能量射线固化的化合物的脂族聚氨酯丙烯酸酯(UV7600B80,从日本合成株式会社(Japan Synthetic Co.)获得)、2重量份alacryl膦光引发剂(DAR0⑶R TP0，从氰特公司(CYTEC)获得)，从而通过将它们混合I小时来制造组分组合物。将通过混合这些组分而获得的粘合剂组合物涂布在厚度为25 的聚酰亚胺膜(LN，从科隆公司(Kolon)获得)上，并且在150°C的干燥器中对所得膜进行干燥并持续约3分钟。对所得膜进行观察，发现厚度为约6 Pm。通过干燥器干燥的现有技术的带经历能量射线固化的步骤，以便形成附加交联结构，但是，在本实施例中，用紫外线对其进行照射。紫外线的量为约300mJ/cm2。为了完全固化粘合层的内部，使用在紫外线A长波长范围(315 400nm)内发射能量射线的无电极紫外灯。根据紫外灯的强度、距被照射侧的距离、照射时间等的组合来控制用于照射的紫外线的量。在氮气氛中用紫外线照射粘合层以防止能量射线固化效率因氧而降低。比较例将用于粘合剂的主要材料100重量份的丙烯酸类树脂(AT5100，从三原公司(Samwon Co.)获得)溶解在320重量份的乙酸乙酯中，向所得混合物中添加10重量份异氰酸酯固化剂(CE138，从道康宁公司获得)、25重量份作为可能量射线固化的化合物的脂族聚氨酯丙烯酸酯(UV7600B80，从日本合成株式会社获得)、0. 5重量份环氧基丙烯酸酯(EB600，从氰特公司获得)、0. I重量份丙烯酸硅、I重量份alacryl膦光引发剂(DAR0⑶RTPO，从氰特公司获得)，从而通过将它们混合I小时来制造组分组合物。为了获得在高温下在层压中显示的粘附性并避免在脱带时的粘合剂残余，添加环氧基丙烯酸酯和丙烯酸硅。将通过混合组分而获得的粘合剂组合物涂布在厚度为25 的聚酰亚胺膜(LN，从科隆公司获得)上，并且在150°C的干燥器中对所得膜进行干燥并持续约3分钟。对所得膜进行观察，发现厚度为约6 u m。用紫外线照射通过干燥器干燥的带，以便在氮环境中形成附加交联结构。在这种情况下，紫外线的量为约300mJ/cm2。
权利要求
1.一种用于制造电子部件的粘合带，所述粘合带包含耐热基材和粘合层，其中在所述耐热基材上涂布有粘合剂组合物，其特征在于，所述粘合剂组合物包含苯氧基树脂、固化齐U、可能量射线固化的丙烯酸类树脂和光引发剂，并且通过热和能量射线将所述粘合层固化。
2.如权利要求I所述的粘合带，其特征在于，所述耐热基材的厚度为5iim IOOiim,玻璃化转变温度为110°C 450°C，在100°C 200°C下的热膨胀系数为lppm/°C 35ppm/°C，且在室温下的弹性模量为IGPa lOGPa。
3.如权利要求I所述的粘合带，其特征在于，所述苯氧基树脂可以是纯苯氧基树脂或改性的苯氧基树脂，并且其重均分子量为1，000 500，000。
4.如权利要求I所述的粘合带，其特征在于，所述可能量射线固化的丙烯酸类树脂在一个分子中具有至少一个碳碳双键。
5.如权利要求I所述的粘合带，其特征在于，在室温下所述粘合层对不锈钢(STS)的粘附强度为0 lgf/50mm。
6.如权利要求I所述的粘合带，其特征在于，所述粘合剂组合物的玻璃化转变温度为80°C 150°C。
7.如权利要求I至6中任一项所述的粘合带，其特征在于，基于100重量份的所述苯氧基树脂，所述粘合剂组合物包含5 20重量份的固化剂和5 30重量份的可能量射线固化的丙烯酸类树脂，以及 基于100重量份的所述可能量射线固化的丙烯酸类树脂，所述粘合剂组合物包含.0.5 10重量份的所述光引发剂。
全文摘要
本发明涉及用于制造电子部件的粘合带。更具体地，在所述电子部件中，粘合层在室温下没有粘附性，仅在加热层压过程中显示粘附性，以能够将所述粘合带附着至引线框。在制造半导体装置的过程中，该粘合带对热处理显示优越的耐热性。这可以通过粘合层的附加光固化形成部分互穿的聚合物网络来实现。所述粘合带用于在制造半导体装置的过程期间增强半导体装置的可靠性、避免封装材料泄漏、而且避免在完成制造过程之后除去所述带时，将粘合剂转移至引线框或封装材料。为此目的，用于制造电子部件的粘合带包含耐热基材和粘合层，其中在所述耐热基材上涂布粘合剂组合物，其特征在于，所述粘合剂组合物包含苯氧基树脂、固化剂、可能量射线固化的丙烯酸类树脂和光引发剂，并且通过热和能量射线将所述粘合层固化。
文档编号C09J7/02GK102753640SQ200980140767
公开日2012年10月24日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月3日
发明者全海尚, 崔城焕, 文基祯, 沈昌勋 申请人:东丽先端素材株式会社