專利名稱：用紫外照射控制彈性體熔體流動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及彈性膠粘劑，該彈性膠粘劑被用作半導(dǎo)體封裝中的膠粘膜。更具體地說，本發(fā)明涉及通過紫外照射，控制用于半導(dǎo)體封裝中彈性膠粘劑流動性的方法，其中，在制備彈性膠粘劑的過程中，在聚合物組合物涂層步驟后通過紫外照射使有涂層的聚合物交聯(lián)，以降低該涂層的聚合物組合物的流動性。
背景技術(shù)：
總體來看，隨著電子業(yè)的快速發(fā)展，電子設(shè)備需要輕、薄、短、小并且還有高功能，所以在電子設(shè)備中，包含存儲器和驅(qū)動電路的半導(dǎo)體裝置被高度集成。而且，對能夠有效地封裝半導(dǎo)體裝置的方法有增長的需求，采用這種方法時，半導(dǎo)體封裝具有小的厚度和尺寸。符合該需求的半導(dǎo)體封裝方法包括芯片尺寸封裝(CSP)。在CSP中，球柵陣列(BGA)封裝具有高的可靠性，被認(rèn)為是現(xiàn)實的替代方法，在這種方法中，使用焊球?qū)雽?dǎo)體裝置物理連接在裝配半導(dǎo)體裝置的電路板上。
采用微型BGA封裝(Micro-BGA packages)方法被作為Rambus動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的基本封裝方法，這種Rambus DRAM極有可能成為新一代半導(dǎo)體存儲器。在現(xiàn)有的CSP中，微型BGA封裝方法能確保最高程度的可靠性。
微型BGA封裝方法具有比其他封裝方法更高的可靠性的原因是，在所述封裝的內(nèi)部引入了彈性膠粘劑作為熱應(yīng)力緩沖膠粘層。所述的彈性膠粘劑能夠通過減輕封裝的熱變形，延緩焊球接點在反復(fù)受熱條件下的斷裂。這種熱變形是由軟基片和印刷電路板(PCB)之間的熱膨脹系數(shù)的差異所引起的。因此，所述的彈性膠粘劑甚至將被廣泛應(yīng)用于新一代封裝技術(shù)中。
自從德國的拜爾公司公開了涉及紫外固化不飽和聚酯的專利以來，對紫外照射交聯(lián)方法的理論和實踐研究就吸引了全世界的注意力。然而，這些不飽和聚酯的應(yīng)用領(lǐng)域限于木質(zhì)家具、家居用品和其他幾個領(lǐng)域。
在現(xiàn)有的封裝過程中，在150-200℃高溫和1-1.5MPa的壓力下，所述的彈性膠粘劑與基片粘接在一起。在此情況中存在一個缺點，即在粘接步驟中使用的壓力導(dǎo)致所述的彈性膠粘劑過分地流動，使得電路或引線被污染，由此產(chǎn)生了電缺陷。因此，為了減少所述的彈性膠粘劑的流動，在制備所述的彈性膠粘劑過程中需要進行交聯(lián)處理。
現(xiàn)有的彈性膠粘劑交聯(lián)處理是使用加熱爐的熱固化處理。用在制備所述的彈性膠粘劑中的涂層樹脂組合物包括帶有環(huán)氧反應(yīng)基團來提供膠粘強度的聚合物樹脂、提供低彈性性能的橡膠樹脂、各種添加劑以及用于溶解所述樹脂的適當(dāng)溶劑。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了由所述的涂層樹脂組合物獲得具有所需物理性能的彈性膠粘劑，將所述的涂層樹脂組合物通過多個加熱爐進行處理，使得去除溶劑后所述的組合物發(fā)生交聯(lián)。即，使用熱作為固化反應(yīng)的能源，由此使得所述的環(huán)氧基團產(chǎn)生聚合反應(yīng)。
根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，熱固化處理具有各種優(yōu)點，包括廣泛應(yīng)用和易于操作，但是它也有下述的一些問題。
即，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，由于熱固化處理使用多個熱源，因此它需要許多能源和成本。并且，由于作為固化設(shè)備的加熱爐尺寸很大，因此需要大的安裝區(qū)域。而且，由于固化時間在幾分鐘到幾小時，因此降低了生產(chǎn)率。此外，由于如果所述的環(huán)氧基團的反應(yīng)性很高而很難得到膠粘性能，因此需要精確地控制聚合反應(yīng)。而且，由于所述的環(huán)氧反應(yīng)基團部分地參與交聯(lián)反應(yīng)，因此降低了所得產(chǎn)物的存儲穩(wěn)定性和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，用本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供通過紫外照射，控制用在半導(dǎo)體封裝中的彈性膠粘劑流動性的方法。在所述方法中，在制備用作半導(dǎo)體封裝的熱應(yīng)力緩沖層的彈性膠粘劑過程中，用波長為100-500nm的紫外光照射涂層聚合物組合物，以控制涂層聚合物組合物的流動性和交聯(lián)度，于是，因無需使用加熱爐而減少了能源消耗，因在短時間內(nèi)就可以達到固化而提高了生產(chǎn)率，與熱交聯(lián)處理相比，通過控制紫外光的劑量可以較容易地控制交聯(lián)度，紫外照射裝置的安裝區(qū)域比加熱爐小，并且由于很少或沒有環(huán)氧反應(yīng)基團參與光聚合交聯(lián)反應(yīng)，因此所得產(chǎn)物具有優(yōu)良的存儲穩(wěn)定性和長的壽命。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供通過紫外照射控制彈性膠粘劑流動性的方法，其包含如下步驟在基片上涂上可光固化的聚合物組合物到所需的厚度，以形成膠粘膜；干燥所得的結(jié)構(gòu)；在所述基片的膠粘膜上形成疊層膜，由此形成由所述基片、膠粘膜和疊層膜構(gòu)成的三層彈性膠粘膜；用紫外光照射所述彈性膠粘膜；以及，進行紫外照射步驟，其中在調(diào)整紫外光的劑量的同時使所述的膠粘膜進行光聚合反應(yīng)。
并且，在本發(fā)明的方法中，所述的基片是可剝離的透明膜。通過用滾筒控制彈性膠粘膜的移動速度，以及通過控制紫外燈發(fā)出的光的劑量來控制單位時間內(nèi)施加給單位面積的彈性膠粘膜的紫外光的劑量。對于所述的紫外燈，有用電弧燈的，其通過生熱發(fā)出紫外光；還有用熔燈的，其通過產(chǎn)生的電磁波發(fā)出紫外光。這些燈可以單獨使用和組合使用。所述的膠粘膜包含光聚合引發(fā)劑和參與光聚合的物質(zhì)?？捎糜诒景l(fā)明實施的光聚合引發(fā)劑的例子包括1-羥基己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羥乙基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、氧化亞磷酸鹽、環(huán)戊二烯基苯基六氟代磷酸鐵、二苯酮、雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、雙(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦及其混合物等?？捎糜诒景l(fā)明實施的參與光聚合的物質(zhì)的例子包括丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸正丁酯共聚物及其混合物等，這些物質(zhì)的每一種都含有二丙烯酸酯單體和不飽和烴。并且，參與光聚合的物質(zhì)的其他例子包括氫化丙烯腈-丁二烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯-硅共聚物及其混合物等，這些物質(zhì)的每一種都含有低濃度的不飽和烴。


圖1所示為彈性膠粘膜，根據(jù)本發(fā)明在紫外照射之前但是在聚合物組合物涂層之后干燥該彈性膠粘膜；圖2為說明本發(fā)明的方法的示意圖，其中用紫外光照射圖1的彈性膠粘膜；和圖3為說明本發(fā)明的方法的流程圖，其中用紫外光照射彈性膠粘膜。
具體實施例方式
圖1為三層彈性膠粘膜的截面圖，在用聚合物組合物涂層之后干燥該彈性膠粘膜。根據(jù)圖1，彈性膠粘膜包括基片10、膠粘膜11和疊層膜12。在涂層機中可以在一個處理過程中實現(xiàn)三層膜的制備，在用聚合物組合物涂層之后干燥該三層膜。
根據(jù)本發(fā)明，在制備用于半導(dǎo)體封裝的膠粘膜的彈性膠粘劑過程中，在用聚合物組合物涂層步驟之后，用紫外光照射所述的彈性膠粘劑，以降低所述的彈性膠粘劑的流動性。本發(fā)明涉及用紫外光改進彈性膠粘劑結(jié)構(gòu)。
圖2為說明本發(fā)明的方法的示意圖，其中用紫外光照射圖1的彈性膠粘膜。在圖2中，所示為紫外燈22、滾筒20和彈性膠粘膜21。更具體地說，用在紫外照射步驟中的紫外光的波長為100-500nm。而且，使用所述的紫外燈22十分有效，它在波長200-350nm處發(fā)出最高劑量的光。
對于用于紫外照射的紫外燈22，有用電弧燈的，其通過生熱發(fā)出紫外光；還有用熔燈的，其使用諸如磁電管的裝置來產(chǎn)生電磁波，并且通過產(chǎn)成的電磁波發(fā)出紫外光。這些燈可以單獨使用和組合使用。
在用紫外光照射三層彈性膠粘膜21的過程中，控制紫外燈22發(fā)出的紫外光的劑量和滾筒20的轉(zhuǎn)動速度，以改變單位時間內(nèi)作用于每單位面積的彈性膠粘膜的紫外光的劑量。因此，可以調(diào)整包含在所述的彈性聚合物膜中的聚合反應(yīng)引發(fā)劑的反應(yīng)程度，以精確地調(diào)整所述的彈性膠粘膜21的交聯(lián)度和流動性。
圖3為說明本發(fā)明的方法的流程圖，其中用紫外光照射彈性膠粘膜。
如圖3所示，使用刮刀涂層方法、凹板式涂層方法或擠壓涂層方法，在具有優(yōu)良的紫外光透過性的可剝離膜上涂上光固化聚合物組合物，達到所需的厚度，然后干燥，由此制備由基片10、膠粘膜11和疊層膜12組成的三層彈性膠粘膜(步驟S30和步驟S31)。
完成所述的涂層步驟之后，立即用紫外光照射形成的彈性膠粘膜21，同時所述的彈性膠粘膜21以恒定的速度連續(xù)移動。此時，用滾筒20調(diào)整彈性膠粘膜21的移動速度，和改變紫外燈22發(fā)出的紫外光的劑量，使得可以調(diào)整單位時間內(nèi)施加到單位面積的彈性膠粘膜21上的光劑量，因此可以精確地調(diào)整彈性膠粘膜的流動性(步驟S31和步驟S32)。
同時，用于制備所述的彈性膠粘膜的光固化聚合物組合物必須包含不飽和烴，使其可以在引發(fā)、增長和終止反應(yīng)中進行自由基聚合。
包含在聚合物組合物中的光聚合引發(fā)劑的紫外吸收峰必須與紫外燈發(fā)出的光的波長相對應(yīng)。所述的彈性膠粘膜具有相對較大的厚度，大約為175μm。因此，對于光聚合引發(fā)劑，優(yōu)選地使用1-羥基己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羥乙基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、氧化亞磷酸鹽、環(huán)戊二烯基苯基六氟代磷酸鐵、二苯酮、雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、雙(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦或其混合物等，其具有優(yōu)良的紫外吸收性能。
對于使用光聚合引發(fā)劑參與光聚合反應(yīng)的物質(zhì)，使用丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸正丁酯共聚物或其混合物等，這些物質(zhì)含有能夠發(fā)生光聚合反應(yīng)的二丙烯酸酯單體和不飽和烴。其中，如果不飽和烴的濃度過高，則所述的基片可能會由于放熱聚合反應(yīng)而受到損傷。出于這種原因，對于參與光聚合的物質(zhì)，更優(yōu)選地使用加氫丙烯腈-丁二烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯-硅共聚物或其混合物等，這些物質(zhì)包含相對較低濃度的不飽和烴。
在該光聚合步驟中，所述的環(huán)氧反應(yīng)基團幾乎不參與該反應(yīng)。這一點能夠通過差示掃描量熱(DSC)試驗的結(jié)果加以證明，該試驗使用本發(fā)明的彈性膠粘劑和根據(jù)熱固化處理過程制備的彈性膠粘劑來進行。這說明，本發(fā)明的彈性膠粘劑具有優(yōu)良的膠粘強度和存儲穩(wěn)定性。
本發(fā)明的彈性膠粘劑性能將根據(jù)下述實施例詳細(xì)描述。
首先，在流動性試驗中，在160℃、2MPa下使用彈性膠粘劑的膠粘機測量彈性膠粘劑的流動性18秒。測量中所用的試樣尺寸為10mm×20mm。其中，將在垂直于20mm邊緣方向上流動的試樣的平均流動性作為所述的彈性膠粘劑的流動性。結(jié)果，所述的彈性膠粘劑的流動小于300μm，這是一個好結(jié)果。
在膠粘強度試驗中，對彈性膠粘劑在160℃、2MPa下使用彈性膠粘劑的膠粘機，將所述的彈性膠粘劑粘在作為基片的聚酰亞胺膜上2秒。然后，根據(jù)T剝離強度試驗測量彈性膠粘劑的膠粘強度。結(jié)果，所測的膠粘強度為1500g/cm，這比根據(jù)熱固化處理制備的彈性膠粘劑大300g/cm。
為了測試將彈性膠粘劑的真空包裝打開之后的彈性膠粘劑的存儲穩(wěn)定性，測量彈性膠粘劑膠粘強度隨時間的變化。將所述的彈性膠粘劑在低于5℃下保存，經(jīng)過6個月其膠粘強度都沒有降低。甚至在室溫下放置所述的彈性膠粘劑，與根據(jù)熱固化處理的彈性膠粘劑相比，其膠粘強度的降低也不明顯。
并且，制備所述的彈性膠粘劑之后，立即對本發(fā)明的彈性膠粘劑和根據(jù)熱固化處理的彈性膠粘劑進行差示掃描量熱(DSC)試驗。結(jié)果，本發(fā)明的彈性膠粘劑在環(huán)氧反應(yīng)峰值處表現(xiàn)出超過100焦耳/克的熱量值，這大于根據(jù)熱固化處理的彈性膠粘劑的60-70焦耳/克。這說明，很少或沒有環(huán)氧反應(yīng)基團參與所述的光聚合反應(yīng)。
如上所述，在制備用在半導(dǎo)體封裝的彈性膠粘劑的過程中，本發(fā)明包括，在涂層步驟之后用紫外光照射所述的彈性膠粘劑，同時所述的彈性膠粘劑以恒定的速度連續(xù)地移動。用滾筒調(diào)整彈性膠粘膜的移動速度，使得可以改變并由此精確地調(diào)整單位時間內(nèi)單位面積的彈性膠粘劑所接收的紫外光劑量。對于發(fā)出紫外光的紫外燈，有用電弧燈的，其通過發(fā)熱發(fā)出紫外光；還有用熔燈的，其使用諸如磁電管的裝置來產(chǎn)生電磁波，并且通過產(chǎn)生的電磁波發(fā)出紫外光。這些燈可以單獨使用或組合使用。
同時，用于形成彈性膠粘膜的光固化聚合物組合物必須含有不飽和烴，該彈性膠粘膜隨后用紫外光照射。對于包含在該組合物中的光聚合引發(fā)劑，使用1-羥基己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羥乙基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、氧化亞磷酸鹽、環(huán)戊二烯基苯基六氟代磷酸鐵、二苯酮、雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、雙(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦或其混合物，其具有優(yōu)良的紫外吸收性能。
所述的聚合物組合物包含使用光聚合引發(fā)劑參與光聚合的物質(zhì)。如果所述的聚合物組合物中的不飽和烴的濃度過高，則所述的基片可能會由于放熱聚合反應(yīng)而受到損傷。出于這種原因，對于參與光聚合的物質(zhì)，更優(yōu)選地使用氫化丙烯腈-丁二烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯-硅共聚物或其混合物等。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在制備用作半導(dǎo)體封裝熱應(yīng)力緩沖層的彈性膠粘劑的過程中，用波長為100-500nm的紫外光照射所述的彈性膠粘劑，以控制成為涂層的聚合物組合物的流動性和交聯(lián)度。因此，在本發(fā)明中，無須使用加熱爐，因此可以降低能源消耗。并且，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)固化，以提高生產(chǎn)率，并且與熱交聯(lián)處理相比，還可以通過改變紫外光劑量來容易地控制交聯(lián)度。更重要的是，紫外照射裝置的安裝區(qū)域比加熱爐小，并且很少或沒有環(huán)氧反應(yīng)基團參與光聚合引起的交聯(lián)反應(yīng)，這使得所得的膜產(chǎn)物具有優(yōu)良的存儲穩(wěn)定性和由此得到的長的壽命。此外，與根據(jù)熱固化處理制備的現(xiàn)有彈性膠粘劑相比，根據(jù)本發(fā)明的紫外交聯(lián)彈性膠粘膜具有優(yōu)良的膠粘強度、存儲穩(wěn)定性和流動性。
權(quán)利要求
1.用紫外照射控制彈性體熔體流動的方法，所述方法包括以下步驟在基片上涂上可光固化的聚合物組合物到所需的厚度，以形成膠粘膜；干燥所得的結(jié)構(gòu)；在所述基片的膠粘膜上形成疊層膜，由此形成由所述基片、膠粘膜和疊層膜構(gòu)成的三層彈性膠粘膜；用紫外光照射所述的彈性膠粘膜；和在紫外照射步驟中，在調(diào)整紫外光劑量的同時進行所述的膠粘膜的光聚合反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的基片為可剝離的透明膜。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用滾筒調(diào)整彈性膠粘膜的移動速度，并且調(diào)整紫外燈發(fā)出的光的劑量來調(diào)整單位時間內(nèi)作用于單位面積的彈性膠粘膜上的紫外光的劑量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的紫外燈選自包含電弧燈和熔燈的組和它們的組合，所述電弧燈通過發(fā)熱發(fā)出紫外光，所述熔燈通過產(chǎn)生的電磁波發(fā)出紫外光。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的膠粘膜包含光聚合引發(fā)劑和參與所述的光聚合的物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的光聚合引發(fā)劑選自由1-羥基己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羥乙基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮、氧化亞磷酸鹽、環(huán)戊二烯基苯基六氟代磷酸鐵、二苯酮、雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、雙(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦及其混合物構(gòu)成的組。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的參與光聚合的物質(zhì)選自由丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸正丁酯共聚物及其混合物構(gòu)成的組。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述參與光聚合的物質(zhì)選自由氫化丙烯腈-丁二烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氫化丙烯腈-丁二烯-異丁烯酸甲酯-硅共聚物及其混合物構(gòu)成的組。
全文摘要
用紫外照射控制彈性體熔體流動的方法，該方法用于通過紫外照射的半導(dǎo)體封裝，其中在制備所述的彈性膠粘劑過程中，在所述的彈性膠粘劑的涂層處理之后，通過紫外照射使成為涂層的聚合物組合物發(fā)生交聯(lián)。在制備用作半導(dǎo)體封裝的熱應(yīng)力緩沖層的彈性膠粘劑的過程中，本發(fā)明的方法包括，用波長為100－500nm的紫外光照射所述的彈性膠粘劑，以控制成為涂層的聚合物組合物的流動性和交聯(lián)度。因此，根據(jù)本發(fā)明，無須使用加熱爐，因此可以降低能源消耗。并且，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)固化，以提高生產(chǎn)率，并且與熱交聯(lián)處理相比，還可以通過改變紫外光劑量來容易地控制交聯(lián)度。此外，紫外照射裝置的安裝區(qū)域比加熱爐小，并且很少或沒有環(huán)氧反應(yīng)基團參與光聚合引起的交聯(lián)反應(yīng)，這使得所得的膜產(chǎn)物具有優(yōu)良的存儲穩(wěn)定性和由此得到的長的壽命。
文檔編號H01L21/52GK1589302SQ02822862
公開日2005年3月2日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者金泰成, 文赫洙, 李鐘杰 申請人:Lg電線株式會社