流動可控的可b階化組合物的製作方法

2023-10-08 04:43:49 2

專利名稱：流動可控的可b階化組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及可B階化組合物，其中在電子封裝件組裝期間B階化組合物的流動特 徵可被控制。
背景技術：
導電的和絕緣的可B階化材料常用於電子組裝，這是由於它們提供數種處理優勢 並且容易在粘貼材料上應用。可B階化材料可被用於基底並乾燥(B階化)成為B階化膜。 可選地，可B階化材料可被用於膜載體並且可在膜載體上B階化。然後這種膜可以被切成 特定的尺寸並用於印刷電路板和柔性印刷電路基底。隨後B階化膜可以被活化，隨之材料 流動並變粘以將電子元件粘附至基底。組裝電子封裝件經常需要B階化材料以進行後續處理步驟。後續的組裝一般包括 用導電材料填充導孔(vias)，細節距的金線鍵合和焊接。由於一些後續步驟需要熱，B階化 材料可能流出到封裝件的其它區域上。隨著更小更精密的電子元件的出現，組裝封裝件的總體尺寸得到下降。在後續組 裝步驟期間，B階化材料必須保持在適當的位置而不流到封裝件的其它區域上。B階化材料 的過量流動可能汙染封裝件的其它部分，導致封裝件較差的功能性和產量。控制流動的一種方法是使用高分子量樹脂作為可B階化材料。但是，使用這種高 分子量樹脂需要更高的活化條件以使粘性(tack)和粘合最優化。高活化條件(如高溫和/ 或高壓)是不期望的，這是因為高活化條件將造成更高的成本和更多的封裝故障。但是，在 低活化條件，高分子量樹脂基B階化材料不能顯現粘性，這導致元件與基底間差的粘合性。控制流動特徵的另一方法是在可B階化材料中添加觸變劑(如矽石、粘土、雲母、 滑石、氧化鋁等填料)。儘管觸變性在室溫下增強了，但在後續的組裝步驟中流動並不能得 到良好控制，特別是在更高溫度下。而且，使用觸變劑可造成分離或不一致的粘合層，特別 是在窄的粘合層中。引入間隔珠(spacer beads)是控制可B階化材料的流動的另一常用方法。這樣 的方法需要間隔珠保持懸浮；但是間隔珠傾向於下沉，這造成不均勻的分布和不一致的粘合層。在本領域內仍然需要在組裝期間提供強的粘合性和流動控制的可B階化組合物。 本發明致力於該需要。

發明內容
本發明是可B階化介電組合物，其中加入流動控制劑允許在電子封裝件組裝期間 進行流動控制。該可B階化組合物可以形成為層壓材料，並且其在層壓電子基底中特別有 用。一些電子基底需要層壓材料以僅保持在基底的特定區域中，因為同一基底的其它區域 必須保持無汙染物。如果層壓材料侵入基底的無汙染物區域，其可能造成電子器件故障。可B階化組合物作為層壓材料可被B階化。活化後，或在層壓條件下，層壓材料顯示出粘性，這允許層壓材料粘附至基底，但基本上不流動並保持在其位置。即使在需要高熱 的後續組裝步驟中，層壓材料也基本上不流動並保持在其位置。因此，使用所述可B階化組 合物，產生了高產量和良好功能性的電子封裝件。一個實施方式涉及包括樹脂基體和流動控制劑的可B階化組合物。在另一實施方式中，可B階化組合物包括樹脂基體、流動控制劑以及任選的催化 劑、填料、消泡劑和促粘劑。在進一步的實施方式中，在封裝件組裝步驟期間，由可B階化組合物形成的B階化 膜顯現粘性，但基本上不流動。在仍有另一實施方式中，可B階化組合物的樹脂基體包含樹脂、固化劑和溶劑。在進一步的實施方式中，可B階化組合物的流動控制劑包含核殼聚合物、嵌段共 聚物及其混合物。組合物的另一實施方式涉及沉積在基底上的B階化膜，其中在封裝件組裝步驟期 間，該B階化膜顯示出粘性但基本上不流動。在進一步的實施方式中，基底包括具有穿孔、導孔、洞、掩膜、I/O輸入和類似物的 區域/部件，其需要在組裝步驟期間基本上不與可B階化組合物接觸。仍有另一實施方式涉及使用可B階化組合物粘結和/或層壓電子器件、電子元件 和/或電子基底的方法。所述方法包括將可B階化組合物施加在第一基底上，使所述可B 階化組合物B階化為非粘性層壓材料，使第二基底接觸在非粘性的層壓材料上以及活化所 述非粘性層壓材料，從而所述第一基底層壓/粘結至所述第二基底。另一實施方式提供使用本發明的可B階化組合物製造的電子器件。包括薄膜太陽 能電池模塊。


圖1是用本發明的可B階化組合物使層壓的第一基底(帶導孔)粘附到第二基底 (不帶任何導孔)的Olympus顯微鏡SZX-12 DP-70放大5倍圖像。圖2是用對比樣品使層壓的第一基底(帶導孔)粘附到第二基底(不帶任何導 孔)的Olympus顯微鏡SZX-12 DP-70放大5倍圖像。
具體實施例方式本發明涉及可B階化組合物，特別地該可B階化組合物在活化後或後續組裝步驟 中顯現粘性但基本上不流動。本發明對層壓電子基底特別有用，其中層壓材料的流動性能 在封裝件組裝期間必須被嚴格控制。術語「B階化(B-stage) 」在本文定義為，糊狀組合物通過熱和/或空氣在室溫下 被乾燥和/或半固化為非粘性膜，然後其在活化後可被再熔化。術語「B階化的(B-staged) 」在本文定義為室溫下由B階化方法形成非粘性膜。術語「活化」在本文定義為將B階化膜粘附/層壓在基底上的壓力、熱和/或輻射。術語「低活化條件」在本文定義為低壓和低溫，如低於大約35psi和低於大約 120°C，以將B階化膜粘附/層壓在基底上。上位術語「基底」在本文定義為半導體板、半導體晶片、柔性基底、金屬箔、表面安裝元件、電阻器、電容器以及類似物。術語「基本上」在本文定義為低於約10%。本文所述的發明為本領域提供可B階化組合物，其可被用於粘附基底與電子元 件，同時在活化和後續的組裝期間嚴格地控制B階化材料的流動。在一個實施方式中，可B階化組合物包含樹脂基體和流動控制劑。可B階化組合 物可以被沉積在第一基底上，進行B階化以在第一基底上形成膜，並且在低活化條件下，所 述膜顯現粘性以粘附到第二基底但基本上不流動以避免汙染不期望的區域。甚至在後續的 組裝條件下，所述膜保持在適當的位置並且基本上不流動。可B階化組合物可被施加在金屬和非金屬基底上。一些基底包含穿孔、導孔、洞、 掩膜、I/O和元件；並且這些區域一定要保持沒有汙染物。這對進行後續的組裝很重要；另 外的處理步驟，如金線鍵合、通孔元件粘合、焊膏沉積等，可在基底的穿孔、導孔、洞、掩膜、 I/O和元件上進行以形成可行的電子封裝件。基底上B階化材料的過分流動將幹擾後面的 組裝，導致較差功能性和產量的封裝件。樹脂基體由成膜樹脂、固化劑和溶劑組成。合適的樹脂包括可以形成膜的任何熱固性或熱塑性樹脂。具有約1000到約 50000分子量範圍的樹脂對樹脂基體來說是優選的。在各種實施方式中，這些樹脂選自 環氧樹脂、苯氧基化合物、聚丁二烯[包括環氧化聚(丁二烯)、馬來酸化聚(丁二烯)、 丙烯酸化聚(丁二烯)、丁二烯-苯乙烯共聚物和丁二烯-丙烯腈共聚物]、馬來醯亞 胺[包括雙馬來醯亞胺]、聚醯亞胺、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、以及氰酸酯、乙烯基醚、 硫醇烯(thiol-enes)、含連接在芳香環並且與芳香環中不飽和部分共軛的碳碳雙鍵的 樹脂(如由肉桂基和苯乙烯起始化合物衍生的化合物)、延胡索酸酯和馬來酸酯。在各 種其他實施方式中，這些樹脂包括聚醯胺、苯並Pg嗪、聚苯並β嗪、聚醚碸、矽化烯烴(矽 氧烷化烯烴，siliconized olefins)、聚烯烴、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氯乙 烯、聚異丁烯、聚丙烯腈、聚乙烯乙酸酯、聚O-乙烯基吡啶)、順式-1，4-聚異戊二烯、 3，4_聚氯丁二烯、乙烯共聚物、聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚甲醛、聚乙醛、聚(β-丙內酯) (poly (b-propiolacetone) s)、聚(10-癸酸酯)、聚對苯二甲酸乙二酯、聚己內醯胺、聚 (11-十一醯胺)、聚對苯二甲醯間苯二胺、聚(四亞甲基-間-苯磺醯胺)(poly (tetramet hlyene-m-benzenesulfonamide))、聚酯多芳基化合物、聚苯醚、聚苯硫、聚碸、聚醚酮、聚醚 醯亞胺、氟化聚醯亞胺、聚醯亞胺矽氧烷、聚-異吲哚並-喹唑啉二酮(poly-isoindolo-qu inazolinediones)、聚硫醚醯亞胺聚-苯基-喹喔啉、聚喹喔酮(polyquinixalones)、醯亞 胺-芳基醚苯基喹喔啉共聚物、聚喹喔啉(polyquinoxalines)、聚苯並咪唑、聚苯並卩惡唑、 聚降冰片烯、聚芳撐醚、聚矽烷、聚對亞苯基二甲基、苯並環丁烯、羥基_(苯並聰唑)共聚物 和聚(矽亞芳基矽氧烷)(poly (silarylene siloxanes))。一種樹脂或樹脂組合可以被用 於樹脂基體中。基於乾燥組合物(不包括溶劑)，樹脂的使用範圍在約40至約99重量百分 比，優選為從約50至約99重量百分比。固化劑可以是用於熱固性樹脂的任何傳統固化劑或潛在固化劑。固化劑的實例 包括脂肪族和芳香族聚胺、酸酐、衍生自聚羧酸的醯胼、咪唑衍生物(包括咪唑加合物、封 端咪唑)、咪唑-酐加合物、雙氰胺(dicyanodiamides)、胍衍生物、雙胍衍生物(biguamide derivatives)、叔胺、胺鹽、有機金屬鹽和無機金屬鹽以及酚。優選的固化劑是雙氰胺、二氨基二環甲烷、二(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基碸、4， 4' MS -3,3' it—(4,4' diamino-3, 3' -dichlorodiphexylmethane) > 己二酸二醯胼、癸二酸二醯胼(sabecic dihydrazide)、間苯二甲酸二醯胼、鄰苯二甲酸酐、 氯茵酸酐、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2- i^一 烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基 咪唑等。基於活性樹脂，固化劑以大約0. 1至大約30份的量存在。合適的溶劑包括酯、醇、醚、乙酸酯、酮和溶解組合物中的樹脂並在B階化過程期 間蒸發的其它常用溶劑。溶劑以有效溶解組合物中的樹脂並使組合物具有良好的可操作性 以形成膜的量存在。優選的溶劑包括丙二醇甲醚乙酸酯、Y-丁內酯、丙二醇甲醚、丙二醇 正丙醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇丙烯醚及其混合物。本領域技術人員可以根據樹脂基體的 需要調節溶劑的量，而不需要大量的試驗。本領域技術人員也可以根據溶劑的量通過改變 溫度和時間來調節B階化條件，而不需要大量的試驗。樹脂基體可以進一步任選地包括添加劑如催化劑或加速劑、填料、消泡劑和促粘 劑。在一些系統中，除了固化劑之外，催化劑或加速劑也可以被用於最優化固化速率。催化 劑包括但不限於脲、衍生物(包括咪唑加合物、封端咪唑)、咪唑-酐加合物、環烷酸金屬鹽 (metal napthenates)、乙醯丙酮金屬鹽(螯合物)、辛酸金屬鹽、乙酸金屬鹽、金屬滷化物、 金屬咪唑絡合物、金屬胺絡合物、三苯基膦、烷基取代的咪唑、咪唑錯鹽和硼酸績鹽。優選 的填料包括矽石、粘土、滑石、氧化鋁、一氮化硼、氮化鋁和碳酸鈣。示例性的消泡劑包括消 除泡沫的聚矽氧烷、聚丙烯酸酯和聚醚改性的甲基烷基聚矽氧烷共聚物。示例性的促粘劑 為矽烷和聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyrol) 0基於乾燥組合物(不包括溶劑)，任選的 添加劑可被添加多至約80重量百分比。適合的流動控制劑包括核殼聚合物和嵌段共聚物。示例性的核殼聚合物包括丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯、矽 氧烷等，其從Kaneka以Kane Ace MX series可得。其他示例性的核殼聚合物包括以商品 名BLENDEX-415 (General Electric Company)銷售的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，和以商品 名BTA-753 (Rohm & Haas Company)和商品名E-950 (Arkema)銷售的甲基丙烯酸酯-丁二 烯-苯乙烯。示例性的嵌段共聚物包括三嵌段共聚物，其被設計為在側嵌段和中間嵌段之間產 生強的排斥。特別優選的是聚苯乙烯、1，4_聚丁二烯和間同聚(甲基丙烯酸甲酯)的共聚 物；以及兩個聚(甲基丙烯酸甲酯)嵌段圍繞中心嵌段聚(丙烯酸丁酯)的共聚物(兩者 皆可以以Nanostrength從Arkema可得)。基於乾燥組合物(不包括溶劑)，流動控制劑的 使用範圍在約0. 1至約30重量百分比，優選為從約1至約20重量百分比。流動控制劑應該被均勻地分散在樹脂基體中。可以使用多種方法以完成該分散， 例如，原位生成、高剪切分散、空化等。在一個實施方式中，可B階化組合物可以作為層壓材料被B階化，所述層壓材料可 以被活化以將第一基底粘附至第二基底。所述基底可以進一步包括帶穿孔、導孔、洞、掩膜、 1/0輸入、電子元件等的區域，不期望這些區域被層壓材料汙染。在下文中，將詳細描述在層壓過程中使用所述可B階化組合物的方法。所述可B 階化組合物被施加在第一基底上，其中所述基底包括導孔。所述基底被B階化同時嚮導孔
7中吹入空氣以保持所述可B階化組合物不流入導孔。然後非粘性(室溫下)層壓材料形成 在所述第一基底上，並且所述導孔不含層壓材料。不帶任何導孔的第二基底被施加在所述 層壓材料上，並且整個封裝件經受低活化條件。雖然所述層壓材料變粘，但其基本上不流 動，並且導孔基本上保持不含層壓材料。然後，所述封裝件經過後續的組裝步驟，通常以大 於120°C加熱，而層壓材料仍保持在適當的位置並且基本上不流入導孔。以下實施例僅為說明的目的而非意欲以任何方式限制本發明的範圍。實施例表1中的樣品通過以下方法製成(1)首先用SpeedMixer (FlackTek)在高速下混 合樹脂；( 然後，流動控制劑、觸變劑、間隔珠、固化劑和催化劑被加入並在高速下繼續混 合；和(3)加入溶劑直至總粘度範圍在約1，000至約20，OOOcP0表1.製劑和對比樣品
權利要求
1.層壓材料組合物，其中所述組合物包括樹脂基體和流動控制劑的B階化產物，其中 所述B階化產物在活化後顯現粘性但基本上不流動。
2.根據權利要求1所述的層壓材料組合物，其中所述樹脂基體包括樹脂、固化劑和溶劑。
3.根據權利要求2所述的層壓材料組合物，其中所述樹脂選自環氧樹脂、苯氧基化合 物、聚丁二烯環氧樹脂、苯氧基化合物、聚丁二烯、馬來醯亞胺、聚醯亞胺、丙烯酸酯、甲基丙 烯酸酯、氰酸酯、乙烯基醚、硫醇烯、延胡索酸酯、馬來酸酯及其混合物。
4.根據權利要求2所述的層壓材料組合物，其中所述固化劑選自雙氰胺、二氨基二環 甲烷、二(4-氨基-3-甲基環己基)甲烷、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基碸、4，4' -二 氨基-3，3' -二氯二苯基甲烷、己二酸二醯胼、癸二酸二醯胼、間苯二甲酸二醯胼、鄰苯二 甲酸酐、氯茵酸酐、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、 2--I^一烷基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙 基-4-甲基咪唑及其混合物。
5.根據權利要求2所述的層壓材料組合物，其中所述樹脂基體進一步包括催化劑。
6.根據權利要求2所述的層壓材料組合物，其中所述樹脂基體進一步包括填料、消泡 劑和促粘劑。
7.根據權利要求1所述的層壓材料組合物，其中所述流動控制劑選自苯乙烯-丁二烯 核殼聚合物、矽氧烷核殼聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯核殼聚合物、甲基丙烯酸酯-丁 二烯-苯乙烯核殼聚合物、聚苯乙烯-1，4-聚丁二烯-間同聚(甲基丙烯酸甲酯)三嵌段 共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)_聚(丙烯酸丁酯)_聚(甲基丙烯酸甲酯)三嵌段共聚物 及其混合物。
8.根據權利要求1所述的層壓材料組合物，其中所述活化選自輻射、熱、壓力及其混合O
9.根據權利要求8所述的層壓材料組合物，其中所述活化低於約120°C和低於約 50psio
10.沉積在基底上的B階化膜，其中所述膜在活化後顯示出粘性但基本上不流動，其中 所述B階化膜是樹脂基體和流動控制劑的B階化產物。
11.根據權利要求10所述的沉積在基底上的B階化膜，其中所述基底包括穿孔、導孔、 洞、掩膜、I/O輸入、電子元件或其混合物。
12.根據權利要求11所述的沉積在基底上的B階化膜，其中所述基底包括導孔。
13.根據權利要求10所述的沉積在基底上的B階化膜，其中所述流動控制劑選自苯乙 烯-丁二烯核殼聚合物、矽氧烷核殼聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯核殼聚合物、甲基丙 烯酸酯-丁二烯-苯乙烯核殼聚合物、聚苯乙烯-1，4-聚丁二烯-間同聚(甲基丙烯酸甲 酯)三嵌段共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)_聚(丙烯酸丁酯)_聚(甲基丙烯酸甲酯)三 嵌段共聚物及其混合物。
14.根據權利要求10所述的沉積在基底上的B階化膜，其中所述活化選自輻射、熱、壓 力及其混合。
15.根據權利要求14所述的沉積在基底上的B階化膜，其中所述活化低於約120°C和 低於約50psi。
16.層壓方法，其用包含樹脂基體和流動控制劑的組合物將第一基底層壓至第二基底， 其中所述方法包括(a)將所述組合物施加在第一基底上；(b)將所述組合物B階化成B階化膜；(c)使第二基底接觸在所述B階化膜上；和(d)活化所述B階化膜；藉此，所述第一基底粘附至所述第二基底。
17.根據權利要求16所述的層壓方法，其中所述流動控制劑選自苯乙烯-丁二烯核 殼聚合物、矽氧烷核殼聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯核殼聚合物、甲基丙烯酸酯-丁二 烯-苯乙烯核殼聚合物、聚苯乙烯-1，4-聚丁二烯-間同聚(甲基丙烯酸甲酯)三嵌段共 聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)_聚(丙烯酸丁酯)_聚(甲基丙烯酸甲酯)三嵌段共聚物及 其混合物。
18.根據權利要求16所述的方法，其中所述基底的至少一個包括穿孔、導孔、洞、掩膜、 I/O輸入、電子元件或其混合物。
19.一種製品，其包括用權利要求1所述的層壓材料組合物至少粘附到第二基底的第 一基底，其中所述基底的至少一個包括穿孔、導孔、洞、掩膜、I/O輸入、電子元件或其混合 物。
20.權利要求19所述的製品，其是薄膜太陽能電池模塊。
全文摘要
描述的是用於在電子封裝件組裝期間進行流動控制的可B階化介電組合物。該可B階化組合物包括樹脂基體和流動控制劑。所述可B階化組合物對用於電子器件和電子元件的層壓基底是特別有用的，其中所述組合物的流動性能在組裝期間必須被嚴格控制。
文檔編號H01L31/042GK102066487SQ200980122542
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月10日 優先權日2008年4月16日
發明者J·沙阿, J·范 申請人:漢高有限公司