用于半导体的粘合剂组合物、粘合剂膜和半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于半导体的粘合剂膜和粘合剂组合物，以及由该粘合剂膜连接的半导体装置。该粘合剂膜在4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小。该粘合剂膜具有7×106达因/cm2或更小的4次循环后的储能模量（A），并具有2×106达因/cm2或更大的1次循环后的储能模量（B），其中在125℃固化1小时并在150℃固化10分钟定义为1次循环。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体的粘合剂组合物、粘合剂膜和半导体装置
本专利技术涉及用于半导体的粘合剂组合物、包含该组合物的粘合剂膜和由该粘合剂膜连接的半导体装置。
技术介绍
半导体装置的高容量可在质量方面通过电路集成而实现，其中每单位面积的电池的数量是增加的，或者在数量方面通过封装而实现，其中芯片一个堆叠在另一个上面。对于这样的封装技术，通常使用多芯片封装（下文中“MCP”），多芯片封装具有多个芯片经粘合剂一个堆叠在另一个上面的结构，以上芯片和下芯片可通过导线接合彼此电连接。为了在芯片接合工艺中确保芯片和印刷电路板（PCB）之间足够的接合强度，进行PCB烘烤工艺和PCB等离子体工艺。此外，在120℃芯片接合数秒完成后，必须进行固化工艺（或半固化工艺或B-阶段工艺）1小时或更久，以在导线接合时提供足够的接合强度。在150℃导线接合2至20分钟完成后，顺序进行环氧模塑（EMC模塑）和后成型固化（PMC）。这里，PMC在175℃进行约2小时。PCB烘烤工艺、PCB等离子体工艺、固化工艺（或半固化工艺或B-阶段工艺）和后成型固化工艺全部单独进行，并且难以减少持续时间和工人的数目，从而引起生产率降低。为了提高半导体制造中的生产率，对于在线工艺（in-lineprocess）存在着渐增的需要，其中，在轨上转移PCB的同时连续进行芯片接合与导线接合，同样对于可应用于在线工艺中的新的半导体用粘合剂膜存在着需要。具体地，在在线工艺中，由于显著地减少了用于使粘合剂层形成充分的交联结构的热过程，对于即使在省略固化工艺（或半固化或B-阶段工艺）和/或PMC工艺或减少固化工艺时间的条件下也能快速固化的组合物存在着需要，这样在导线接合过程中不会出现接合故障、芯片分离和可靠性的劣化。在现有技术中，由于PCB的表面步骤，所以使用具有20μm厚的粘合剂层的粘合剂膜。然而，为了满足对于减小包装厚度的持续需要，对于包含具有15μm或更小厚度的粘合剂层的粘合剂膜存在着需要。然而，当粘合剂层的厚度小于或等于15μm时，由于粘合剂层透明度的提高，在设备识别中存在着劣化的趋势。因此，对于即使在15μm或更小的厚度可确保设备识别性能，可应用于芯片至芯片和芯片至PCB工艺，并允许多层堆叠的粘合剂膜存在着渐增的需要。韩国专利公开第2010-0075212A和2010-0067915A号公开了粘合剂组合物。然而，当应用于多层堆叠时，这些粘合剂组合物经重复地加热不能保证足够的流动性，因此经模塑处理时不能使空隙有效去除。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了用于半导体的粘合剂膜，所述粘合剂膜提高了半导体制造工艺中的生产率。本专利技术的另一个方面提供了用于半导体的粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述用于半导体的粘合剂组合物即使在芯片接合后缩短固化工艺（或半固化工艺或B-阶段工艺）时通过呈现充分的粘合性和弹性也可应用于在线工艺。本专利技术的再一个方面提供了可用于多层堆叠的薄膜型粘合剂膜。本专利技术的又一个方面提供了具有提高的设备识别性能的薄膜型粘合剂膜。本专利技术的一个方面涉及用于半导体的粘合剂膜，其中，所述粘合剂膜在4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小，所述4次循环后的储能模量（A）为7×106达因/cm2或更小，且所述1次循环后的储能模量（B）为2×106达因/cm2或更大，其中在125℃固化1小时并在150℃固化10分钟定义为1次循环。本专利技术的另一个方面涉及用于半导体的粘合剂组合物或粘合剂膜，所述粘合剂组合物或粘合剂膜包含热塑性树脂、环氧树脂、酚固化剂、胺固化剂、固化促进剂和着色剂填料。本专利技术的再一个方面涉及用于半导体的粘合剂组合物或粘合剂膜，基于粘合剂层的重量，所述粘合剂组合物或粘合剂膜包含（a）51wt%至80wt%的热塑性树脂、（b）5wt%至20wt%的环氧树脂、（c）2wt%至10wt%的酚固化剂、（d）2wt%至10wt%的胺固化剂、（e）0.1wt%至10wt%的固化促进剂和（f）0.05wt%至5wt%的着色剂填料。本专利技术的又一个方面涉及半导体装置，所述装置使用所述用于半导体的粘合剂膜或所述用于半导体的粘合剂组合物连接。根据本专利技术的实施方式的用于半导体的粘合剂组合物通过在芯片接合后缩短固化工艺（或半固化工艺或B-阶段工艺）可应用于在线工艺，从而提高在半导体制造中的效率和生产率。此外，根据本专利技术的实施方式的用于半导体的粘合剂组合物和粘合剂膜在多层堆叠时对于重复加热循环通过确保具有低粘度和储能模量的足够的流动性可提供令人满意的可加工性和可靠性。此外，根据本专利技术的实施方式的用于半导体的粘合剂膜向薄膜型粘合剂膜提供了良好的设备识别。具体实施方式现将详细地说明本专利技术的实施方式。除非另外地说明，整个说明书中各组分的量指固含量。本专利技术的一个实施方式提供了用于半导体的粘合剂膜，其中，该粘合剂膜在4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小，4次循环后的储能模量（A）为7×106达因/cm2或更小，且1次循环后的储能模量（B）为2×106达因/cm2或更大，其中在125℃固化1小时并在150℃固化10分钟定义为1次循环。具体地，4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差可为2×106达因/cm2或更小。用于半导体的粘合剂膜可包含粘合剂层和基膜。如文中使用，术语“用于半导体的粘合剂膜”有时仅意味着不包括基膜的“粘合剂层”。当4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小时，在多层堆叠时对于重复加热循环能够确保足够的流动性。7×106达因/cm2或更小的4次循环后的储能模量（A）关系到模塑时的空隙的有效去除。当组合物具有2×106达因/cm2或更多的1次循环后的储能模量（B）时，在芯片结合工艺后能够缩短接合时的固化工艺（或半固化工艺或B-阶段工艺）。储能模量可通过以下方法测量。多个用于半导体的粘合剂膜在60℃堆叠，并切成具有8mm直径的圆形样品（厚度：约400μm至450μm）。然后，样品在125℃于烘箱中受到固化1小时，并在150℃于热板上受到固化10分钟（这个工艺将被称为1次循环），然后进行ARES测量。重复上述循环4次后（这个循环将被称为4次循环），然后进行ARES测量。在以30℃/分钟的加热速率将温度从30℃升高至200℃的同时测量ARES。为了应用于多层堆叠，粘合剂组合物或粘合剂膜即使在受到重复加热循环时也必须具有快的固化速率并确保具有低粘度和储能模量的足够的流动性。通常，固化速率与空隙的产生成反比。即，较高的固化速率趋于提供低效的空隙去除。具体地，多层堆叠时，由于通过重复加热循环固化，最底下的粘合剂膜层呈现不足的空隙去除特性。对于根据本专利技术的用于半导体的粘合剂膜，4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小，4次循环后的储能模量（A）为7×106达因/cm2或更小，且1次循环后的储能模量（B）为2×106达因/cm2或更多，这样粘合剂膜通过在短的固化时间内呈现足够的粘合性可应用于在线工艺，并通过多层堆叠时对于重复加热循环确保充足的流动性可在模塑工艺实现有效的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体的粘合剂膜，其中，所述粘合剂膜在4次循环后的储能模量（A）与1次循环后的储能模量（B）之间的差为3×106达因/cm2或更小，所述4次循环后的储能模量（A）为7×106达因/cm2或更小，且所述1次循环后的储能模量（B）为2×106达因/cm2或更大，其中在125℃固化1小时并在150℃固化10分钟定义为1次循环。

【技术特征摘要】
2013.05.29 KR 10-2013-00607681.一种用于半导体的粘合剂膜，用于将芯片粘附到印刷电路板上，其中，所述粘合剂膜在4次循环后的储能模量(A)与1次循环后的储能模量(B)之间的差为3×106达因/cm2或更小，所述4次循环后的储能模量(A)为7×106达因/cm2或更小，且所述1次循环后的储能模量(B)为2×106达因/cm2或更大，其中在125℃固化1小时并在150℃固化10分钟定义为1次循环，其中，所述用于半导体的粘合剂膜具有20％或更大的雾度值，且所述用于半导体的粘合剂膜包含粘合剂层，其中，所述粘合剂层包含热塑性树脂、环氧树脂、酚固化剂、胺固化剂、固化促进剂和着色剂填料，且其中，所述粘合剂层包含：(a)51wt％至80wt％的所述热塑性树脂；(b)5wt％至20wt％的所述环氧树脂；(c)2wt％至10wt％的所述酚固化剂；(d)2wt％至10wt％的所述胺固化剂；(e)0.1wt％至10wt％的所述固化促进剂；和(f)0.05wt％至5wt％的所述着色剂填料。2.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂膜，在175℃于烘箱中固化1小时后，在260℃具有1kgf/5×5mm2芯片或更大的芯片剪切强度。3.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂膜，在4次循环后具有10％或更小的空隙面积比。4.根据权利要求1至3的任一项所述的用于半导体的粘合剂膜，包含具有5μm至15μm的厚度的所述粘合剂层。5.根据权利要求1所述的用于半导体的粘合剂膜，其中，所述(a)热塑性树脂相对于作为固化体系的混合物的重量比(a):[(b)+(c)+(d)]为(51至80)∶(9至40)，所述混合物为所述(b)环氧树脂、所述(c)酚固化剂和所述(d)胺固化剂的混合物。6.一种用于半导体的粘合剂膜，用于将芯片粘附到印刷电路板上，包含粘合剂层，所述粘合剂层包含热塑性树脂、环氧树脂、酚固化剂、胺固化剂、固化促进剂和着色剂填料，其中，所述粘合剂膜在4次循环后的储能模量(A)与1次循环后的储能模量(B)之间的差...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏京台，崔裁源，金成旻，金振万，金惠珍，李俊雨，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR