首页> 中国专利> 高压条件下具有增强可靠性的粘胶剂及使用该粘胶剂用于半导体封装的胶带

高压条件下具有增强可靠性的粘胶剂及使用该粘胶剂用于半导体封装的胶带

摘要

本发明涉及在高压下具有电气可靠性的粘胶剂和使用这种粘胶剂的半导体封装胶带。在本发明的粘胶剂中,由于环氧基树脂中包含最佳量的环氧固化剂,以便通过增强交联密度来增强断裂韧度,从而保证了30V或以上高压下的电气可靠性,由于在固化网络内分子进行强烈的交联,从而满足200℃或以上温度下的出色高温胶粘性。因此,本发明的粘胶剂可用于在半导体封装领域非常有用的胶带,半导体封装领域伴随着200℃或以上的高温工艺,如引线焊接、锡焊等,而且还可以有效用于施加高压的领域,如电梯、车辆、半导体封装等等。

著录项

  • 公开/公告号CN103571412A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2014-02-12

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 东丽尖端素材株式会社;

    申请/专利号CN201310282858.7

  • 发明设计人 洪昇佑;崔城焕;金晟镇;金演秀;

    申请日2013-07-05

  • 分类号C09J163/00(20060101);C09J7/02(20060101);

  • 代理机构21002 沈阳科苑专利商标代理有限公司;

  • 代理人许宗富;周秀梅

  • 地址 韩国庆尚北道龟尾市

  • 入库时间 2024-02-19 21:57:24

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-07-14

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C09J 163/00 专利号:ZL2013102828587 申请日:20130705 授权公告日:20170524

    专利权的终止

  • 2017-05-24

    授权

    授权

  • 2015-04-22

    实质审查的生效 IPC(主分类):C09J163/00 申请日:20130705

    实质审查的生效

  • 2014-02-12

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及在高压下具有增强电气可靠性的粘胶剂以及使用这种粘胶剂的用于半导体封装的胶带。更具体地说,涉及在高压下具有电气可靠性(electrical reliability)的粘胶剂以及使用这种粘胶剂的用于半导体封装的胶带,其中环氧基树脂中含有最佳掺量的环氧固化剂,以便通过增强交联密度来增强断裂韧度,从而在30V或以上高压下保证了电气可靠性,由于分子在固化网络内进行坚固地交联,因此在200℃或以上高温下获得了出色的高温胶粘性。 

背景技术

根据宽度、厚度、半导体封装面积、引线长度、芯片焊盘面积等因素,制造各种用于安装半导体的引线框架。引线框架的典型结构包括引线框架主体、从主体延伸出的外部引线、从外部引线延伸至主体内部的内部引线、位于内部引线内中心用于将半导体芯片安装到其顶面的芯片焊盘、连接到芯片焊盘的系杆。 

顺应半导体高效集成且封装工艺成本降低这一大趋势,引线框架变成了针对半导体封装的多样化结构。 

然而,尽管引线框架类型根据不同的封装结构变得多样化,但引线框架中的引线通常会形成的非常细,这样便需要执行引线焊接等各种工艺,此外,由于外部因素而使引线晃动时很容易发生电气连接故障。因此,需要粘接引线固定胶带,以便牢牢固定住引线。 

下面简短概括了在引线框架与引线固定胶带的粘接工艺中通过引线焊接在半导体与引线框架之间形成布线的步骤。首先,通过冲压切断引线固定胶带,并在130至260℃的压缩温度下冲压0.1至1.0秒后将引线固定胶带粘接到引线框架上。 

第二,使用芯片粘接膜将半导体芯片粘结到粘有引线固定胶带的引线框架的芯片焊盘上。 

第三,通常在130至180℃的温度下进行5至90分钟的热处理,以便固化粘接半导体芯片与引线框架的芯片粘接膜。 

最后第四,通过引线焊接,完成经过热处理的半导体芯片与引线框架封装的引线框架之间的布线。这时,在200至260℃的高温下进行引线焊接。 

由于引线固定胶带应该在引线焊接工艺中固定引线,尽管引线固定胶带是在自然温度和压力下粘接到引线框架,但引线焊接工艺却在200℃或更 高温度下进行,引线固定胶带通常是B阶段的产品,因此在自然温度和压力下粘接到引线框架上之后,旨在通过130至180℃的热处理使其达到C阶段。 

然而,尽管引线框架中的引线采用引线固定胶带进行粘接,但由于进行引线焊接工艺时的高温,引线固定胶带的粘性变成了橡胶状态,因此引线的抗迁移性降低。 

因此,引线迁移会带来电气连接问题,所以当引线框架的引线宽度较细时,非常可能发生此类问题。 

一般会通过向引线框架封装涂覆环氧树脂封料(EMC),使压力适合完成封装之后的操作,如果引线框架是由铜材料构成的,那么引线之间的绝缘可靠性是个重要问题,因为有时候会发生电气短路。 

说明一下产生电气短路的机制,首先,铜离子从引线流出,然后施加在引线框架封装上的压力作为驱动力,沉淀的铜离子移向另一个引线。 

这时,到达另一个引线的铜离子沉淀为铜,然后沉淀铜聚集而发展为树模石。 

最后,树模石到达另一个引线,由于引线通过铜进行电气连接而发生电气短路。 

就是说,由于所施加的电压用作了铜离子迁移的驱动力,因此发生电子短路。特别是在施加高压的情况下,如电梯、车辆、半导体封装等,这个问题会更加严重。 

因此,完成引线框架封装之后,需要的是在引线焊接工艺中具有高度抗引线迁移性能的粘胶剂并且在高压下具有安全绝缘可靠性以及在高温下具有胶粘性。 

但是,高温胶粘性和绝缘可靠性通常很难同时存在。 

就是说,为了改善高温胶粘性和绝缘可靠性,使用含有较小分子量的热固树脂会增加反映速率,而使用含有较小当量的热固树脂可以改善交联密度。然而,由于仅由含有较小当量的热固树脂构成的热固性网络具有脆性,在高温下胶粘性较差。 

因此,通过努力改善先有技术中的问题,本发明的发明人提供了一种粘胶剂,这种粘胶剂通过基于环氧基树脂的固化网络中包含的一种特殊环氧固化剂来增强交联密度,从而增强电气可靠性,通过增强固化网络的断裂韧度来改善高温下的粘胶剂流动性,确定用于使用粘胶剂的半导体封装的胶带在引线焊接工艺中具有高度抗引线迁移性能,并且在完成引线框架封装之后同时满足高压下的绝缘可靠性和高温下的胶粘性。 

发明内容

因此,鉴于先有技术中出现的上述问题做出了此项发明,本发明的目的是提供一种粘胶剂,这种粘胶剂在引线焊接工艺中具有高度抗引线迁移 性能,并且在完成引线框架封装之后,确保高压下的绝缘可靠性和高温下的胶粘性。 

本发明的另一个目的是提供一种粘胶剂,其中与环氧树脂进行固化反应的环氧固化剂包含在环氧基树脂中,以便通过增强交联密度来增强固化网络的断裂韧度。 

本发明的又一个目的是针对使用粘胶剂的半导体封装提供一种胶带。 

为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种粘胶剂,其中包括:(a)100重量份的环氧基树脂(epoxy base resin),(b)30至100重量份的含有多功能酚醛树脂(multi-functional phenolic resin)的第一种环氧固化剂,(c)20至250重量份的含有胺基环氧固化剂(amine-based epoxycuring agent)、酐基环氧固化剂(anhydride-based epoxy curing agent)或两种混合的第二种环氧固化剂,(d)0.1至10重量份的固化促进剂,以及(e)30至150重量份的由热塑树脂构成的改性剂(thermoplastic resin)。 

在本发明的粘胶剂中,组分(b)的第一种环氧固化剂和组分(c)的第二种环氧固化剂更好地具有300或以下的环氧反应当量。此外,就数均分子量而言,组分(b)的第一种环氧固化剂和组分(c)的第二种环氧固化剂更好地具有3,000或以上的分子量。 

在这一点上,在本发明的粘胶剂中,组分(b)中的多功能酚醛树脂在分子中具有两个或两个以上酚性羟基,羟基当量为100至300,这可以满足组分(b)和组分(c)的条件,组分(c)的酐基环氧固化剂为醋酸乙烯-马来酸酐共聚物(vinyl acetate-maleic anhydride copolymer)或苯乙烯-马来酸酐共聚物(styrene-maleic anhydride copolymer)。 

在本发明的粘胶剂中,组分(e)的热塑树脂是单一树脂或从由聚酯型多元醇(polyester polyol)、分散在环氧树脂中的丙烯酸橡胶(acrylic rubber)、核壳橡胶(core shell rubber)、羧端基丁腈(carboxy terminated butadiene nitrile)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene)、聚硅氧烷(polymethyl siloxane)和苯氧基树脂(phenoxy resin)构成的基团中选出的混合树脂。 

此外,本发明的粘胶剂可能还包含(f)0.001至1重量份的氟表面活性剂。 

粘胶剂的清漆更可取地在有机溶剂中含有10至50%重量的固体含量。 

本发明针对使用粘胶剂的半导体封装提供了一种胶带。 

作为优选第一实施例,本发明提供了一种在基膜上具有由粘胶剂构成的粘接层的引线固定胶带。 

此外,作为第二种优选实施例,本发明提供了一种具有由离型膜上的粘胶剂形成的粘胶层的双面胶带。 

当粘接层被制成20μm厚度时,本发明的胶带具有(a)在进行30V或以上的高加速应力测试时保持电线短路电阻500小时或以上的绝缘性能,(b)当胶带粘接到印刷电路板的铜箔粗糙面并在200℃或更高温度下处于 180°角剥离时,满足1.0至2.5N/cm高温胶粘性的韧性。 

本发明提供了一种粘胶剂,其中在环氧基树脂中含有最佳含量的环氧固化剂,以便通过增强交联密度来增强固化网络的断裂韧度,从而在30V或以上高压下确保了电气可靠性,在200℃或以上高温下获得了出色的高温胶粘性。 

此外,由于具有高温胶粘性和高压增强绝缘可靠性的粘胶剂非常适合用于半导体封装的胶带,因此采用这种粘胶剂可提供引线固定胶带或双面胶带。 

本发明的引线固定胶带或双面胶带在引线焊接工艺中具有高度抗引线迁移性能,并且在完成引线框架封装之后,可满足高压下的绝缘可靠性和高温下的胶粘性。 

附图说明

图1显示了测试本发明中引线固定胶带的高压绝缘可靠性的试样,其中在聚酰胺薄膜上形成了铜电路。 

图2显示了通过热方法在粘胶剂方向将引线固定胶带粘接在图1试样的铜电路中制成的样本。 

图3显示了针对本发明的引线固定胶带进行的高压绝缘可靠性测试结果。 

图4显示了在对本发明的引线固定胶带进行高压绝缘可靠性测试之后,使用显微镜观察样本电路单元的结果。 

图5显示了一种在高温下测量韧性的方法,以便测试本发明中引线固定胶带的高温可靠性。 

附图标记说明 

1:聚酰亚胺薄膜 

2:铝板 

3:粘胶层 

4:滑动和分离部分 

具体实施方式

本发明提供了一种粘胶剂,其中包含(a)100重量份的环氧基树脂,(b)30至100重量份的含有多功能酚醛树脂的第一种环氧固化剂,(c)20至250重量份的含有胺基环氧固化剂、酐基环氧固化剂或两种混合的第二种环氧固化剂,(d)0.1至10重量份的固化促进剂,以及(e)30至150重量份的由热塑树脂构成的改性剂。 

本发明的粘胶剂包含一种在环氧基树脂中具有300或以下反应当量和高分子量的特殊环氧固化剂,作为与环氧树脂进行固化反应的固化剂,以便通过增强交联密度来增强固化网络的断裂韧度。因此,B阶段的交联密度得到增强,并通过改善热固网络的脆性来增强断裂韧度。 

此外,热固网络可以通过在其中附加包含热塑性树脂来获得韧性,或者可以通过含有较大当量的热固树脂来调整高温下的粘胶剂流动性。 

下文将详细介绍本发明中粘胶剂的每种组分。 

在本发明的粘胶剂中,组分(a)的环氧基树脂没有特殊限制,但在具有200或更多分子量的环形或线性主链的脂肪族、脂环族或芳香族系列的分子中,优先采用在一个分子中具有两个或两个以上缩水甘油基团的两种或两种以上环氧树脂。 

例如,环氧基树脂可以包含具有单主链缩水甘油基团的环氧树脂,如双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚AD环氧树脂、双酚S环氧树脂、脂环环氧树脂、脂环链环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、萘基环氧树脂、氟基环氧树脂、酰亚胺基环氧树脂等等,或通过具有不同物理性质的树脂或橡胶与主链反应而获得的环氧树脂,如表卤代醇改性环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂、乙烯改性环氧树脂、弹性体改性环氧树脂、胺改性环氧树脂等等。 

在这一点上,环氧基树脂优选470或更少当量,最好是300或更少当量,以便在固化后保证玻璃化温度和机械强度。此外,从优选物理特性或固化产品方面,芳香族环氧树脂优选用作环氧基树脂。 

在本发明中,芳香族环氧树脂是分子中具有芳香环骨架的环氧树脂,这样组分(a)在一个分子中具有两个或两个以上环氧基,并使用具有470或更小当量的芳香族环氧树脂。此外,可以使用一种环氧树脂或者两种或更多环氧树脂混合物。 

在本发明的粘胶剂中,组分(b)是第一种环氧固化剂,其首选在一个分子中具有两个或两个以上酚性羟基的酚醛树脂,最好是具有100至300羟基当量的多功能酚醛树脂。在这一点上,如果酚醛树脂的羟基当量小于100,就会由于环氧基树脂的固化产品的脆性而使半导体封装的缓冲功能下降,如果羟基当量超过300,合成物的绝缘可靠性和耐热性就会在高压下退化,因为交联密度降低了。 

因此,首选作为组分(b)的第一种环氧固化剂的多功能酚醛树脂可以是单一树脂或是由联苯型酚醛树脂、线型酚醛树脂、双酚F酚醛清漆树脂、双酚F树脂、双酚A树脂、酚醛清漆树脂、甲酚酚醛树脂、双酚A酚醛树脂、酚醛芳烷基树脂、多功能酚醛清漆树脂、双茂线型酚醛清漆树脂、氨基三嗪酚醛清漆树脂和聚丁二烯苯酚酚醛清漆树脂构成的基团中选出的两种或两种以上混合树脂。 

此外,就数均分子量而言,多功能酚醛树脂采用分子量为3000或以上的组分,因此本发明的粘胶剂可以在200℃或以上高温下保持胶粘性。在这 一点上,分子量为3000或以上的聚合物促使在聚合物链之间缠结,因此在200℃或更高温度下保持胶粘性。 

因此,尽管双酚A酚醛清漆树脂(是迈图公司(美国)的SD-1508酚醛树脂产品)用作多功能酚醛树脂,可以满足本发明实施例中的上述条件,但也可以使用满足上述条件的商业产品或合成化合物。 

在本发明的粘胶剂中,当组分(b)的多功能酚醛树脂用作环氧固化剂时,环氧官能团与酚性羟基团之间的当量比通常在1:1.2和1:0.6之间进行调整。然而,由于在本发明中使用第二种环氧固化剂组分(c),因此最好降低酚醛树脂量,以便限制苯酚的固化反应,从而增强B阶段的交联密度。 

因此,当量比优选调整为1:0.6或更低,从重量比方面说,就组分(a)中100重量份的环氧基树脂而言,优选包含30至100重量份的多功能酚醛树脂,这是组分(b)的第一种环氧固化剂。在这一点上,如果多功能酚醛树脂的含量少于30重量份,则环氧树脂或未反应的固化剂保留在整个粘胶剂中,这样就降低了交联。如果多功能酚醛树脂的含量超过100重量份,则粘胶剂中可能会发生副反应,而不是预期的固化反应和分解反应。 

在本发明的粘胶剂中,组分(c)是第二种环氧固化剂,任何能够与环氧官能团进行固化反应的环氧固化剂都可以使用。因此,优选使用胺基固化剂或酐基固化剂。 

优选使用酐基固化剂,酐基固化剂与本发明中用作引线固定胶带基膜的聚酰亚胺(PI)薄膜之间具有很高的表面胶粘性。当酐基固化剂用作引线固定胶带的粘胶剂时(这是本发明中粘胶剂的目的之一),它对于尺寸变化不那么敏感,而且由于初始反应温度较高,所以具有出色的绝缘性。 

尽管酐基固化剂具有较高的初始反应温度和较低的固化反应速率,但可以通过包含在本发明中粘胶剂的组分(d)中的固化促进剂的反应来提高固化反应速率。 

因此,可以通过包含组分(d)的固化促进剂来调整固化温度和速率。酐基固化剂更好地具有较长的胶粘剂适用期,而且可以从由甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐、1,2,4,5-均苯四甲酸二酐、二苯酮四甲酸二酐和邻苯二甲酸酐构成的基团中选择其优选示例。 

本发明的粘胶剂中包含的组分(c)的第二种环氧固化剂就数均分子量而言使用分子量为3000或以上的组分,与组分(b)的多功能酚醛树脂的比率相同,以便在高温下保持较高的胶粘性。 

与上述例证的单分子环氧固化剂不同,数均分子量为3000或以上的环氧固化剂通常通过与其他聚合物的共聚作用来增加分子量。 

满足本发明中数均分子量为3000或以上的酐基固化剂的优选示例可以从乙酸乙烯酯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物中选择,但并不限于此。 

最好使用苯乙烯-马来酸酐共聚物作为第二种环氧固化剂。因为在具有类似分子量的固化剂中,由于具有大体积侧链结构的聚合物链的空间位阻 效应,苯乙烯-马来酸酐在各链之间形成良好缠结,所以它可以有效控制高温下粘胶剂的流动性。因此,优选使用苯乙烯-马来酸酐共聚物作为第二种环氧固化剂。 

胺基固化剂最好从聚乙烯亚胺和聚醚胺中选择作为包含在本发明的粘胶剂中的组分(c)的第二种环氧固化剂,并且第二种环氧固化剂最好与上述酐基固化剂混合使用。 

本发明的粘胶剂中包含的第二种环氧固化剂的含量就组分(a)的100重量份的环氧树脂而言优选为20至250重量份。在这一点上,如果第二种环氧固化剂的含量少于20重量份,则环氧树脂和未反应的固化剂会保留在整个粘胶剂中,因此会降低交联密度。如果第二种环氧固化剂的含量超过250重量份,则粘胶剂中可能会发生副反应,而不是预期的固化反应和分解反应。 

本发明的粘胶剂中包含的组分(d)是一种固化促进剂,用于增加组分(a)的环氧基树脂与组分(b)的第一种环氧固化剂和组分(c)的第二种环氧固化剂的固化速率。 

如果本发明的粘胶剂用作半导体封装的胶带如引线固定胶带,在将引线固定胶带粘结到印刷电路板或电子元件组件上时可以缩短固化时间,因为粘胶剂中包含组分(d)的固化促进剂。 

尽管本发明中固化剂的固化加速作用限制在100℃或以下温度条件下,以免对胶粘剂适用期产生不良影响。但在100℃或以上温度下加速固化反应,以便改善交联密度。 

有机膦系化合物如三苯基膦、咪唑基化合物如2-乙基-4-甲基咪唑或叔胺可用作优选固化促进剂。 

就组分(a)的100重量份的环氧基树脂而言,本发明中组分(d)的固化促进剂的优选含量为0.1至10重量份。在这一点上,如果固化促进剂的含量少于0.1重量份,则无法预期固化反应的加速效果,如果固化促进剂的含量超过10重量份,则会由于在制造工艺中快速发生固化反应而使粘胶层形成的比充足程度更加僵硬,因此很难获得粘接所需的粘性,这会对尺寸稳定性产生不良影响。 

本发明的粘胶剂中包含的组分(e)是一种由热塑树脂形成的改性剂,它可以改善环氧树脂的脆性,从而增强断裂韧度并缓解内应力。 

就组分(a)的100重量份的环氧基树脂而言,本发明的粘胶剂中包含的组分(e)的改性剂优选含量为30至150重量份。在这一点上,如果改性剂的含量少于30重量份,不利于增强断裂韧度和缓解内应力,如果改性剂的含量超过150重量份,则粘胶剂中固化成分的含量会突然降低,因此在固化后可能会降低机械和电气可靠性。 

根据其他粘胶剂组分的类型,可以从聚酯型多元醇、分散在环氧树脂中的丙烯酸橡胶、核壳橡胶、羧端基丁腈橡胶(carboxy terminated butadiene nitrile rubber,CTBN)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基硅氧烷和苯氧基树 脂中选择用作组分(e)的改性剂的热塑树脂。 

优选地,当本发明的粘胶剂用于半导体封装的胶带时,粘接位置应灵活,因此使用聚酯型多元醇(polyester polyol)或羧端基丁腈橡胶(CTBN)。 

此外,由于根据本发明的目的,要求在高温下具有很强的粘附特性,因此优选使用具有相对较高玻璃化温度的环氧树脂或适应性较好的苯氧基树脂。 

最好是聚酯型多元醇或羧端基丁腈橡胶可以与苯氧基树脂结合使用。 

核壳橡胶的粒子是具有核层和壳层的橡胶粒子。例如,它为两层结构,其中外壳层是玻璃状聚合物,内核层是橡胶状聚合物,或者为三层结构,其中外壳层是玻璃状聚合物,中间层是橡胶状聚合物,内核层是玻璃状聚合物。在这一点上,玻璃状聚合物甲基丙烯酸甲酯聚合物,橡胶状聚合物由丙烯酸丁酯聚合物构成。 

除了上述的合成物组分外,本发明的粘胶剂可以另外包含一种粘胶剂,如表面活性剂、偶联剂、无机填料等等。在这一点上,就100重量份的组分(a)的环氧基树脂而言,包含0.001至1重量份的氟表面活性剂作为添加剂。 

特别是,可以使用表面活性剂为基膜提供适当的涂层性能,首选使用高分子硅氧烷,如有机丙烯聚合物、多元醇等,或者氟基化合物如3M Co.的FC-4430。 

本发明中粘胶剂的清漆优选在有机溶剂中含有上述化合物10至50%重量的固体含量。在这一点上,如果固体含量少于10%的重量,则在干燥过程中很难清除残留的有机溶剂,如果固体含量超出50%的重量,则很难确保粘胶剂之间有充分的兼容性。 

本发明中上述构成的粘胶剂在30V或以上高压下具有出色的绝缘性能,因为甚至在B阶段就形成了较高的交联密度,并且在200℃或以上高温下保持较高的胶粘性,因为在固化网络内分子进行了强有力的交联。 

此外,本发明还针对使用胶粘剂的半导体封装提供了一种胶带,可以在伴随200℃或以上高温工艺如引线焊接、锡焊等的半导体封装领域使用。 

本发明中半导体封装的胶带在半导体封装组件的组分之间起到连接、填充料和绝缘层的作用,在这一点上,粘结面可以是双面或单面。 

形成粘合表面之后,需要保护粘合表面免受外部环境的影响或物理损坏,直到将其应用到半导体封装工艺。因此,通常具有剥离特性的保护膜堆叠在粘合表面,在这一点上,保护膜可以从聚烯烃如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等、多元酯如聚对酞酸乙二酯等或离型纸中选择。 

保护膜的厚度首选10至150μm,除了泥浆工艺和浮雕工艺,通过剥离工艺可以满意地加工保护膜。在进行粘合工艺之前可以去除保护膜。 

作为半导体封装胶带的第一首选实施例,本发明提供了一种用于半导体封装基膜上的引线固定胶带,引线固定胶带具有由粘胶剂形成的粘胶层。 

在本发明的实施例中,通过测试引线固定胶带的物理特性,论证了正 常温度下出色的胶粘性,并且通过表1中显示的树脂流动性测试,确定了即使在180至230℃高温下按压引线固定胶带,粘胶树脂的流动性仍受到限制。 

此外,通过对本发明的引线固定胶带进行高加速应力测试(HAST),即如图1至3所示在30V或以上高压下每小时测量电阻,结果显示,在高压下的电气短路问题可以得到解决,因为在长达500小时的实验条件中没有观察到电阻压降。 

图4显示了在执行高加速应力测试之后,使用显微镜观察引线固定胶带的结果,由于本发明的引线固定胶带不会在铜电路中产生树模石,因此可以确定高压下引线固定胶带的绝缘特性。 

此外,通过针对本发明的引线固定胶带测量高温可靠性,结果确定了出色的防滑性[表2]和高温胶粘性(玻璃强度)[表3],确定了通过在高温下控制流动性,可以确保本发明的粘胶剂具有充足的韧性。 

在本发明中半导体封装胶带的第一个首选实施例的引线固定胶带中,基膜可以由包含聚苯硫醚或聚酰亚胺的工程塑料构成,考虑到电气绝缘性和物理刚性,首选使用聚酰亚胺膜。在这一点上,聚酰亚胺膜的厚度首选10至150μm。除了泥浆工艺和电晕工艺外,还可以在基膜上额外进行表面处理工艺。特别是,如果通过在基膜上涂敷本发明的粘胶剂清漆并对清漆进行干燥而形成粘胶层,可以制造半导体封装B阶段的胶带。在这一点上,在获得粘胶剂清漆的工艺中,可以使用有机溶剂,以便轻易获得各种组分的混合,优选可以使用任一种或者常规溶剂与氯溶剂(如二氯甲烷等)的混合。常规溶剂包括酮如丙酮、甲乙酮、环己酮等,乙酸酯如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸溶纤剂、丙二醇甲醚醋酸酯等,芳香烃如甲苯、二甲苯等。此外,在将粘胶剂的清漆涂敷到基膜上之后,通过加热、干燥和老化可以形成粘胶层,粘胶层不受有机溶剂和挥发物(如通过吸潮等产生的潮气)的影响。加热和干燥是在200℃或以下(优选180℃或以下)进行的的高温干燥工艺,当使用有机溶剂时,可以通过加热使粘胶剂中的有机溶剂挥发掉。老化是在70℃或以下(优选50℃或以下)进行的低温干燥工艺,通过老化工艺,可以进一步减少通过吸潮而产生的挥发物。 

此外,作为半导体封装胶带的第二种优选实施例,本发明提供了一种用于半导体封装的双面胶带,这种双面胶带具有由离型膜上的粘胶剂形成的粘胶层。 

与上述用于半导体封装的引线固定胶带不同,具有剥离特性的离型膜用作基膜,离型膜优选从聚烯烃如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等,多元酯如聚对酞酸乙二酯等或离型纸中选择。通过在100℃或更低温度下施加8Mpa的压力长达不到五分钟,对双面胶带进行机械压缩,作为基膜的离型膜被分离,最后使用紧紧粘接在离型膜上的粘合表面。 

尽管本发明的实施例中仅呈现了引线固定胶带的物理特性,但这些物理特定基于粘胶剂的特性,由于双面胶带(本发明中半导体封装胶带的模 范用法)也使用粘胶剂,可以自然地理解到,双面胶带可以保证高压下的出色绝缘性和高温下的胶粘性。 

就是说,当粘接层被制成20μm的厚度时,本发明中用于半导体封装的胶带满足(a)在使用200μm的试件进行30V或以上的高加速应力测试时,在85%的相对湿度和130℃的高温下保持短路电阻500小时或以上的绝缘性能,(b)在将胶带粘接到印刷电路板的铜箔粗糙面后,在200℃或更高温度下处于180°角剥离时,满足1.0至2.5N/cm高温胶粘性的韧性。 

此外,本发明中用于半导体封装的胶带,当胶带粘接到铝板上5mm并在200℃或更高温度下处于180°角撕下时,满足20至35N的防滑性。 

在下文中,将通过实施例更详细地描述本发明。 

这是为了更具体地描述本发明,本发明的范围不限于这些实施例。 

实施例1制造粘胶剂 

就作为组分(a)的环氧基树脂的100重量份的双茂环氧树脂(日本Nippon Kayaku的XD-1000)而言,50重量份的双酚A酚醛清漆树脂(美国迈图公司的SD1508,数均分子量为3100、环氧当量为120)作为组分(b)的第一种环氧固化剂、40重量份的苯乙烯-马来酸酐(数均分子量为4500,环氧当量为260)作为组分(c)的第二种环氧固化剂、0.1重量份的2-甲基咪唑作为组分(d)的固化促进剂、80重量份的丁腈橡胶作为由组分(e)的热塑树脂形成的改性剂、0.1重量份的组分(f)的氟表面活性剂(美国3M的FC4430)作为添加剂添加到甲乙酮溶剂中,通过在室温和大气压力下将它们混合五小时,从而制造固体含量浓度为总成分28%重量的粘胶剂清漆。 

实施例2制造粘胶剂 

就作为组分(a)的环氧基树脂的100重量份的双酚A环氧树脂(Kukdo Chemical Co.的KDS-8128)而言,50重量份的酚醛清漆树脂(日本Myungsung Hwasung Co.的MEH-7500H,数均分子量为290、环氧当量为97)作为组分(b)的第一种环氧固化剂、40重量份的苯乙烯-马来酸酐(数均分子量为4500,环氧当量为260)作为组分(c)的第二种环氧固化剂、0.1重量份的2-甲基咪唑作为组分(d)的固化促进剂、70重量份的丁腈橡胶和10重量份的苯氧基树脂作为由组分(e)的热塑树脂形成的改性剂、0.1重量份的组分(f)的氟表面活性剂(美国3M的FC4430)作为添加剂添加到甲乙酮溶剂中,通过在室温和大气压力下将它们混合五小时,从而制造固体含量浓度为总成分28%重量的粘胶剂清漆。 

实施例3制造粘胶剂 

就作为组分(a)的环氧基树脂的100重量份的双酚A环氧树脂(Kukdo Chemical Co.的KDS-8128)而言,60重量份的酚醛清漆树脂(日本Myungsung Hwasung Co.的MEH-7500H,数均分子量为290、环氧当量为97)作为组分(b)的第一种环氧固化剂、40重量份的重量比为1:1混合的聚醚胺(美国Huntsman Co.的T-5000)和苯乙烯-马来酸酐(数均分子量为 4500,环氧当量为260)的混合物作为组分(c)的第二种环氧固化剂、0.1重量份的2-甲基咪唑作为组分(d)的固化促进剂、70重量份的丁腈橡胶和10重量份的苯氧基树脂作为由组分(e)的热塑树脂形成的改性剂、0.1重量份的组分(f)的氟表面活性剂(美国3M的FC4430)作为添加剂添加到甲乙酮溶剂中,通过在室温和大气压力下将它们混合五小时,从而制造固体含量浓度为总成分28%重量的粘胶剂清漆。 

对比例1制造粘胶剂 

就作为组分(a)的环氧基树脂的100重量份的双茂环氧树脂(日本Nippon Kayaku的XD-1000)而言,60重量份的二氨基二苯甲烷(分子量为198.2、环氧当量为49.6)作为单分子环氧固化剂、100重量份丁腈橡胶作为由组分(e)的热塑树脂形成的改性剂、0.1重量份的氟表面活性剂(美国3M的FC4430)作为添加剂添加到甲乙酮溶剂中,通过在室温和大气压力下将它们混合五小时,从而制造固体含量浓度为总成分28%重量的粘胶剂清漆。 

对比例2制造粘胶剂 

就作为组分(a)的环氧基树脂的100重量份的双茂环氧树脂(日本Nippon Kayaku的XD-1000)而言,除了50重量份的酚醛清漆树脂(日本Myungsung Hwasung Co.的MEH-7500H,数均分子量为290、环氧当量为97)作为组分(b)的第一种环氧固化剂外,包含60重量份的邻苯二酸酐(分子量为148.1,环氧当量为79.1)作为组分(c)的单分子第二种环氧固化剂,使用与实施例1中相同的组分和含量制造粘胶剂清漆。 

实施例4制造引线固定胶带 

在将实施例1中制造的20μm厚的粘胶剂涂敷到50μm厚的聚酰胺基膜上之后,将薄膜放在50℃下晾十分钟。然后,在对流加热炉中在170℃下加热三分钟,形成具有20μm厚粘胶层的半导体封装的引线固定胶带。 

实施例5制造引线固定胶带 

通过与实施例4中相同的方法进行工艺制造,区别是将实施例2中制造的粘胶剂涂敷到50μm厚的聚酰胺基膜上,形成具有20μm厚的粘胶层的半导体封装的引线固定胶带。 

实施例6制造引线固定胶带 

通过与实施例4中相同的方法进行工艺制造,区别是将实施例3中制造的粘胶剂涂敷到50μm厚的聚酰胺基膜上,形成具有20μm厚的粘胶层的半导体封装的引线固定胶带。 

对比例3和4制造引线固定胶带 

通过与实施例4中相同的方法进行制造工艺,区别是将对比例1或2中制造的粘胶剂涂敷到50μm厚的聚酰胺基膜上,形成具有20μm厚的粘胶层的半导体封装的引线固定胶带。 

实验例1测试树脂流动性 

将实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带粘接到1mm厚 的铝板上,其中将引线固定胶带切成10mm(宽)×100mm(高)的尺寸,并将粘胶层置于面对1mm厚铝板的位置。然后通过分别在180℃、210℃和230℃温度下施加8Mpa的压力长达1秒钟,将引线固定胶带压缩到铝板上。在上述压缩条件下制造试样,并测量从引线固定胶带流出的粘胶剂的宽度。在垂直方向总共测量十次,即分别在左侧和右侧测量五次,然后计算其平均值。 

[表1] 

测试树脂流动性的结果 

压缩温度 实施例4 实施例5 实施例6 对比例3 对比例4 180℃ 140μm 150μm 130μm 190μm 210μm 210℃ 190μm 210μm 180μm 400μm 420μm 230℃ 230μm 280μm 210μm 650μm 700μm

通过表1所示的树脂流动性测试结果,在实施例4至6和对比例3和4中制造的所有引线固定胶带均显示,树脂流动性随按压温度的增加而增加。然而,与对比例3至4中的引线固定胶带相比,实施例4至6中制造的引线固定胶带在每种温度条件下都显示出相对限制的树脂流动性。 

实验例2高加速应力测试(HAST) 

为了测试在实施例4至6和对比例3和4中制造的半导体封装的引线固定胶带的电气可靠性,通过图1和2中所示方法进行了高加速应力测试。 

图1显示了测试本发明中引线固定胶带的电气可靠性的试样,其中在聚酰胺薄膜上形成了铜电路,并将接地电极单元放置在两端。将铜电路之间的空间调整为200μm。 

图2显示了通过用热方法将实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带粘接到图1试件的铜电路中而制造的一个样本,其中对引线固定胶带进行热压缩以在粘胶剂方向覆盖试件的铜电路,压缩温度、压缩时间和压力分别调整为200℃、1秒和8Mpa。接下来,使用对流加热炉在180℃温度下对粘有引线固定胶带的试件进行一小时的固化。在使电极单元接触正电极和负电极之后,在130℃的温度和85%的相对湿度下,对固化的试件施加30V电压,每小时测量一次电阻的变化。 

图3显示了本发明中引线固定胶带的高压绝缘可靠性的测试结果,在实施例4至6中制造的引线固定胶带在长达500小时的实验条件下未显示电阻压降。然而,在对比例3和4中制造的引线固定胶带在100小时之前就显示了电阻压降。 

图4显示了在对本发明的引线固定胶带进行高压绝缘可靠性测试之后,使用显微镜观察样本电路单元的结果。如果是在对比例3和4中制造的引线固定胶带,确定树模石的增长到达了相对电极,从而产生电气短路。然而,如果是在实施例4至6中制造的引线固定胶带,观察到清洁的电极表 面,因此确定没有产生树模石。 

实验例3高加速应力测试 

下面显示了针对实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带进行的高压可靠性测试。 

如图5所示,在将实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带粘接到铝板2之后,其中在基膜1上形成粘胶层3,通过在200℃温度下从两个方向撕下引线固定胶带来测量防滑性,并测量高温下的韧性。 

如上所述在堆叠各层之后,通过在180℃温度和8MP压力下压缩堆栈长达1秒钟,从而制造测试样本。如果在使用具有高温腔的万能试验机(UTM)以每分钟10℃的增量把温度增高至200℃之后,朝箭头方向撕测试样本,测试样本的粘合表面的相对较窄的粘接面就会滑动,接着最终分离。记录下从对测试样本施加力的时间点到粘接面最终分离的时间点所需的时间以及当粘接面分离时的最大力。表2中显示了测量结果。 

[表2] 

防滑性测量结果 

测试项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例3 对比例4 强制时间 2.5秒 2.5秒 2.5秒 2.5秒 2.5秒 断裂时的最大力 35牛 32牛 28牛 17牛 14牛

从表2所示的测量防滑性的结果中可以确定,尽管对实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带施力的持续时间相同,但在粘接面滑动并分离时,对实施例4至6中制造的引线固定胶带施加的最大力比在对比例3和4中制造的引线固定胶带大10N或以上。 

此外,将实施例4至6和对比例3和4中制造的引线固定胶带粘接在1/20z的铜箔上,其中将引线固定胶带切成10mm(宽)×100mm(高)的尺寸,将粘胶层置于接触铜箔的位置,并通过在180℃度下施加8Mpa的压力长达1秒钟,将其粘接到铜箔上。使用具有高温腔的万能试验机以每分钟10℃的增量把温度增高至200℃,然后测量粘接到铜箔上的样本的剥离强度,同时撕下PI面。表3中显示了测量结果。 

[表3] 

高温剥离强度的测量结果 

测试项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例3 对比例4 剥离强度 1.8牛 1.6牛 1.8牛 0.3牛 0.4牛

此外,从表3显示的剥离强度测量结果中观察到,由于在实施例4至6中制造的引线固定胶带的剥离强度较之对比例3和4中制造的引线固定胶 带高四倍或以上,确定在200℃或以上高温下具有出色的胶粘性。 

如上所述,本发明提供了一种粘胶剂,其中在环氧基树脂中含有最佳量的环氧固化剂,以便通过增强交联密度来增强断裂韧度,从而粘胶剂可以在高压下具有绝缘可靠性,在高温下具有出色的防滑性和胶粘性。 

在本发明中,使用粘胶剂制造可以牢牢固定引线框架同时在高压条件下具有出色绝缘性能的引线固定胶带,而且本发明的粘胶剂在半导体装配工艺中可用作双面粘胶剂,半导体装配工艺通常包括200℃或以上的高温装配工艺。 

特别是,本发明的上述粘胶剂由于甚至在B阶段便形成了高交联密度,因此在30V或以上高压下具有出色的绝缘性能,并且由于在固化网络内对分子进行强度交联,因此在200℃或以上高温下保持高胶粘性,因此在施加高电压的情况下,如电梯、车辆、半导体封装等,它会非常有用。 

虽然根据具体说明性实施例对本发明进行了描述,但本发明不受这些实施例的限制,仅受附加权利要求的限制。应了解的是,本领域技术人员更改或改进这些实施例,也不脱离本发明的范围和精神。 

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号