用於電子元件的粘合帶組合物的製作方法
2023-08-03 02:38:41
專利名稱：用於電子元件的粘合帶組合物的製作方法
發明
背景技術：
領域本發明涉及一種粘合帶組合物，更具體地涉及用於電子元件的粘合帶組合物，該粘合帶組合物可以用來粘合用於半導體器件中的電子元件如FPC(柔性印刷電路板)、TAB(帶式自動焊結)、引線框的引線、PRH(輻射熱板)、半導體晶片、衝模墊等等。
現有技術描述通常，用於半導體器件的典型粘合帶包括固定引線框的粘合帶、結合PRH的那些粘合帶、TAB粘合帶、LOC(片載引線)粘合帶等。固定引線框的粘合帶用來固定引線框的引線以提高整個半導體裝配過程中的生產率、成品率和引線框自身。引線框製造商在隨後傳遞給半導體裝配公司的引線框上應用粘合帶，以在進行引線結合等的框架上裝備半導體晶片，然後用環氧樹脂模塑化合物密封框架。因此，粘合帶包含於半導體封裝中。粘合帶如用於結合PRH的粘合帶和用於固定引線框的粘合帶也包含於半導體封裝中。
因此，用於電子元件的粘合帶必須在半導體纏帶中具有綜合的可靠性和可加工性，在半導體器件裝配過程中和在裝配過程後作為成品使用時具有可以抵抗苛刻條件如外界施加的高溫、溼度、電壓等的足夠物理性質，以及粘合強度。
這樣使用的用於電子元件的典型粘合帶通過如下步驟進行利用在耐熱薄膜如聚醯亞胺薄膜上只應用聚丙烯腈樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、可熔酚醛苯酚樹脂或丙烯腈-丁二烯共聚物等的合成橡膠樹脂，或通過應用由將一種樹脂改性為另一種樹脂或混合這些樹脂製備的粘合劑，然後應用在B階段通過塗覆和乾燥所應用的粘合劑的步驟而轉化的粘合帶。但是，粘合帶不具有足夠的熱阻，所以在裝配最近生產的半導體器件的過程中，粘合帶不能承受高溫(高達260℃)的加熱條件。
最近，為了解決前述問題應用了熱固性醯亞胺樹脂。因為用來將樹脂結合和固定到粘合襯底如引線框等的熱和壓力很高，但是粘合襯底例如引線可能在纏帶(粘合)中變形，金屬材料如纏帶工具等可能被毀壞。
對於由半導體器件的薄主體和小螺距結構導致的微型和高度集成的封裝結構，急切需要用於這些器件的有機材料如粘合帶等趨向於應用到它們的電、化學和物理性質。從而，一直需要開發具有極好的粘合強度、可加工性等以及足夠的電可靠性和耐久性的用於電子元件的粘合帶組合物。
為了解決前述問題，申請人TORAY SAEHAN在韓國專利出版物2004-0009616中公開了「Heat-resistant adhesive tape for electroniccomponents」。對於在上述專利說明書中公開的組合物，粘合強度、電可靠性等的問題相比於以前使用的常規粘合帶有很大改善，並且目前它已廣泛應用於相關領域。
當電子和半導體組件繼續隨微型-、薄-和高度-集成結構發展時，需要用於電子元件的粘合帶的持續開發。在研究過程中完成本發明。
發明概述本發明準備解決前述問題。本發明的一個目的是，提供當結合電子元件時具有極好的粘合強度和纏帶加工性、以及足夠的熱阻和極好的電可靠性的粘合帶組合物。
附圖概述當閱讀下列參照
的優選實施方案的詳細描述時，本發明的特徵和優點將變得顯而易見，其中；圖1為依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造的粘合帶的橫截面圖；圖2為依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造的另一種粘合帶的橫截面圖；圖3示意性地顯示了用於測試用於電子元件的粘合帶的電可靠性的樣品，該樣品依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造；圖4為用於測試用於電子元件的粘合帶的電可靠性的樣品的橫截面圖，該樣品依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造。
優選實施方案詳述依照本發明以達到前述目的的粘合帶組合物的特徵在於它包含100重量份的包含1到20wt％的羧基官能團的丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、5到300重量份的環氧樹脂、50到200重量份的苯酚樹脂、2到50重量份的選自胺和酐硬化劑中的一種或多種硬化劑。
優選地，NBR包含10到60wt％的丙烯腈和1到20wt％的羧基官能團，其重量平均分子量優選為3,000到200,000。
更優選地，苯酚樹脂為選自酚醛清漆樹脂和可熔酚醛樹脂中的一種或多種苯酚樹脂，用環球法測定的其軟化點為50到120℃。
在下文中，本發明將參照實施方案和附圖被詳細描述。對本領域的技術人員而言，顯而易見的是這些實施方案將有意更明確地描述本發明，但是本發明的範圍將不限於依照本發明主題的實施方案。
圖1為依照本發明一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造的粘合帶的橫截面圖。在該圖中，在耐熱薄膜(10)的一個表面上形成了粘合層(20)，該粘合層用含羧基官能團的NBR、環氧樹脂、苯酚樹脂和硬化劑等製造。在層(20)的上面疊壓著隔離薄膜(30)，如圖1所示。
耐熱薄膜(10)可以為耐熱薄膜如聚醯亞胺、聚苯硫醚或聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，但是最優選地為聚醯亞胺薄膜。如果耐熱薄膜太厚(70μm或更厚)或太薄(10μm或更薄)，在纏帶中不容易實施粘合帶穿孔。因此，厚度在10到70μm範圍內是優選的，更優選地為40到60μm。
對於100重量的包含羧基官能團的NBR，粘合層(20)具有3到300重量份的多官能環氧樹脂和3到300重量份的多官能苯酚樹脂的比率，其中硬化劑、橡膠交聯劑和其它添加劑加入其中。
前述包含羧基官能團的NBR具有2,000到200,000、優選3,000到200,000的重量平均分子量，10到60wt％、優選20到50wt％的丙烯腈含量，和1到20wt％的羧基官能團含量。在這種情況下，如果重量平均分子量小於2,000，它表現差的熱穩定性。如果它大於200,000，它表現對於溶劑的弱溶解性、差的可加工性和降低的粘合強度，因為粘度在生產液體時增加。如果丙烯腈的含量小於10wt％，溶劑的溶解性降低。丙烯腈的含量大於60wt％會導致弱電絕緣性。如果羧基官能團的含量為1到20wt％，可以達到在NBR和其它樹脂與粘合襯底之間的便利粘合，導致增加的粘合強度。
對於100重量的NBR，添加用於本發明中的5到300重量份的環氧樹脂。使用的環氧樹脂可以為雙酚-A型環氧樹脂、雙酚-F型環氧樹脂、或酚醛清漆環氧樹脂，其當量(g/eq)為200到1000。
苯酚樹脂為選自酚醛清漆樹脂和可熔酚醛樹脂類中的一種或多種苯酚樹脂。對於100重量的NBR，添加了5到300重量份、優選50到200重量份的苯酚樹脂。如果苯酚樹脂的含量大於300重量份，那麼粘合層變脆，所以它不能用作粘合劑。所使用的苯酚樹脂的分子量優選地為200到900。用環球法測定的所使用樹脂的軟化點優選地為50到120℃。如果使用軟化點為50℃或更低的樹脂，那麼粘合層在用於電子元件的粘合帶的纏帶過程中流動，到達纏帶工具或不希望的引線框位置，這又導致纏帶工具故障或差的引線框。相反，如果使用軟化點為120℃或更高的樹脂，必須應用更高的溫度來粘結粘合帶，這可能導致電子元件的熱變形。因此，必須使用具有50到120℃的適當軟化點的樹脂。
對於硬化劑而言，胺硬化劑和酸酐可以獨立或一起使用，對於100重量NBR，2到50重量份的硬化劑優選被使用。對於橡膠交聯劑，可以使用有機或無機過氧化物。對於100重量NBR，優選添加1到5重量份硬化劑到試劑中。
用如上描述的粘合帶組合物製造的粘合層(20)具有100～2,000CPS的粘度，優選地為400～1,500CPS。層(20)被塗敷到耐熱薄膜(10)上，所以其乾燥後的厚度可以為10到30μm。在50到200℃下將該層固化2到10分鐘後，隔離薄膜(30)結合其上以得到用於電子元件的粘合帶。
隔離薄膜(30)具有20到100μm、優選30到60μm的厚度。隔離薄膜可以為聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、或聚丙烯薄膜，如果需要，可以用矽樹脂提供隔離能力。
圖2為依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造的另一個粘合帶的橫截面視圖，其中粘合層(20)在耐熱薄膜(10)的兩側上形成，隔離薄膜(30)疊壓在每個粘合層(20)的表面上。
實施方案1向200重量份的NBR(包含27.1wt％的丙烯腈含量和4.3wt％的羧基官能團含量)中添加100重量份的用下列化學結構1表示的酚醛清漆環氧樹脂、100重量份的用下列化學結構2表示的苯酚樹脂、作為硬化劑的3重量份的六甲氧基甲基三聚氰胺和3重量份的鄰苯二甲酸酐，然後添加10重量份的氧化鋅作為橡膠交聯劑。然後使用丙酮溶劑調整所得溶液的粘度為400到1,500CPS。隨後將粘合劑液體充分混合，然後塗敷在厚度為50μm的聚醯亞胺薄膜表面上，使得粘合層的厚度在乾燥後可以為20μm。乾燥粘合層(160℃，3分鐘)後，疊壓厚度為38μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜以產生粘合帶。
[化學結構2] 實施方案2
根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構3表示的苯酚樹脂代替苯酚樹脂產生，從而得到粘合帶。
實施方案3根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構4表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
R1～R5＝H或Alyl實施方案4根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構5表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案5根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構6表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案6根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構7表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案7根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構8表示的樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案8根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構9表示的樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
R1～R5＝H或Alyl實施方案9根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構10表示的樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案10根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構11表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
實施方案11根據與實施方案1中相同的方法，使用如下粘合劑，該粘合劑通過在實施方案1的組合物中僅用下列化學結構12表示的苯酚樹脂取代苯酚樹脂製得，從而得到粘合帶。
比較實施例1
依照韓國專利出版物1998-0068284″Adhesive Composition forHeat-resistant Adhesive Tapes″，根據其中實施方案1中的方法製得粘合帶。
比較實施例2依照韓國專利出版物2004-0009616″Heat-resistant Adhesive Tapesfor Electronic Components″，根據其中實施方案1中的方法製得粘合帶。測試性能的方法測試粘合強度當在130℃恆溫的壓機上放置銅箔時，依照實施方案和比較實施例生產的粘合帶在10kg/m2的壓力下熱壓1秒鐘，然後用INSTRON測定約180°隔離強度。
測試分解溫度用DUPONT V4.1C 2200型號TGA在氮氣氣氛中測定粘合劑的近似分解溫度。
測試電可靠性圖3為用來測試用於電子元件的粘合帶的電可靠性的樣品的示意圖，該粘合帶依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造。樣品通過浸蝕柔性電路板的銅箔(其中銅箔疊壓在聚醯亞胺薄膜上)製造。圖4為測試用於電子元件的粘合帶的電可靠性的樣品的橫截面圖，該粘合帶依照本發明的一個實施方案由用於電子元件的粘合帶組合物製造。
依照實施方案和比較實施例生產的粘合帶於30kg/m2的壓力下在樣品上熱壓2分鐘，樣品中引線間距離為150μm，如圖3和圖4所示。隨後粘合帶在170℃熱處理1小時。然後測試樣品的近似電可靠性，以測量135℃、85％相對溼度和5伏電壓下電阻經過100小時的變化。
上述測試的結果示於表1中，其中電壓下降時間說明當樣品電阻值由於測試電可靠性中粘合劑組合物的影響而降低102(級)或更多時的時間。「N」表示100小時不發生電壓下降的情況。
表1
如上表1中所示，由依照本發明的用於電子元件的粘合帶組合物製造的用於電子元件的粘合帶具有極好的粘合強度和分解溫度，這是用於電子元件的粘合帶的基本性質，相比於粘合強度為600g/cm和分解溫度為280℃的用於電子元件的常規粘合帶，本粘合帶具有足夠熱阻。相比於用於電子元件的常規粘合帶，用依照本發明的粘合帶組合物製造的粘合帶的電可靠性極好，電可靠性是本發明的一個重要目的。
在本發明的描述中，只描述了本發明者實施的很多生產和分析測試的情況中的一些例子，但是應該注意到本發明的技術範圍不限於這些，本領域的技術人員可以修改和將它們用於不同應用中。
權利要求
1.粘合帶組合物，其特徵在於，包括100重量份的含1到20wt％的羧基官能團的丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、5到300重量份的環氧樹脂、50到200重量份的苯酚樹脂、2到50重量份的選自胺和酸酐硬化劑中的一種或多種硬化劑。
2.如權利要求1所述的粘合帶組合物，其特徵在於，NBR包含10到60wt％的丙烯腈和1到20wt％的羧基官能團，且其重量平均分子量優選為3,000到200,000。
3.如權利要求1所述的粘合帶組合物，其特徵在於，苯酚樹脂為選自酚醛清漆樹脂類和可熔酚醛樹脂類中的一種或多種酚醛樹脂，用環球法測定的樹脂軟化點為50到120℃。
全文摘要
本發明涉及一種用於電子元件的粘合帶組合物，該粘合帶組合物用來粘合用於半導體設備中的電子元件，例如導線、PRH、半導體晶片、衝模墊等。具體地，本發明涉及具有極好的電可靠性、粘合強度和纏帶可加工性的粘合帶組合物。本發明的粘合帶組合物的特徵在於，它包含末端含羧基官能團的丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、環氧樹脂、苯酚樹脂、和選自胺和酸酐硬化劑中的一種或多種硬化劑。
文檔編號C09J109/02GK1763145SQ20051005309
公開日2006年4月26日 申請日期2005年3月7日 優先權日2004年10月22日
發明者金相弼, 全海尚, 金佑錫, 車世英 申請人:東麗世韓株式會社