專利名稱：用于電子部件的膠粘帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粘帶，借助于這種膠粘帶可將引線框架(1ead frame)附近的電子部件，如引線、模襯墊(diepads)及發(fā)光板半導(dǎo)體集成塊，相互粘接在一起。
作為一般樹(shù)脂封裝半導(dǎo)體設(shè)備所用的膠粘帶的例子，有引線框架固定膠粘帶、發(fā)光板膠粘帶及TAB載體膠粘帶。對(duì)于引線框架固定膠粘帶，它被用于固定引線框架的引線，從而提高引線框架本身及整個(gè)半導(dǎo)體裝配過(guò)程中的生產(chǎn)量和生產(chǎn)率。通常，由引線框架制造者將膠粘帶用于引線框架；由半導(dǎo)體裝配者將這些用于安裝半導(dǎo)體集成塊，然后將半導(dǎo)體集成塊用樹(shù)脂封裝。對(duì)于這些功能，用于固定引線框架的膠粘帶必須具有優(yōu)良的可靠性、粘接時(shí)的可使用性及使用后的粘合性，同時(shí)還須表現(xiàn)出足夠的耐熱性，以克服半導(dǎo)體設(shè)備裝配過(guò)程中的加熱。
用于這些目的的常規(guī)膠粘帶的例子包括這樣的膠粘帶，其中聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯共聚物，無(wú)論是單獨(dú)或與熱固性樹(shù)脂一起，被涂敷在耐熱性支撐薄膜上，如聚酰亞胺薄膜上。最近，由于半導(dǎo)體設(shè)備中的多針結(jié)構(gòu)和熱輻射的需要，導(dǎo)致了半導(dǎo)體設(shè)備的插件結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜了，也導(dǎo)致對(duì)用于膠粘帶的有機(jī)材料在電的、物理的、熱的性能方面及處理方面有了更嚴(yán)格的要求。一般的膠粘帶不能滿足足夠的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性及電性能的要求。特別是，當(dāng)通過(guò)一般的絕緣膠粘帶，將導(dǎo)線插頭粘接到散熱片或連接到半導(dǎo)體集成塊上時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題—金屬材料，如引線框架，被彎曲或被損壞。
為解決這些問(wèn)題，美國(guó)專利第5494757號(hào)及第5500149號(hào)公開(kāi)了液體粘合劑，這種液體粘合劑由一種含有哌嗪基乙基氨基羰基的二丁烯-丙烯腈共聚物和一種至少具有兩個(gè)馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)的化合物組成，并可任意地與一種含有二元胺的聚硅氧烷化合物結(jié)合。這些液體粘合劑可在相對(duì)較低的溫度下粘接和固化，同時(shí)具有足夠的耐熱性和電性能，但卻遇到一個(gè)重大問(wèn)題—產(chǎn)生大量的溢出氣體或差的耐吸濕性。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問(wèn)題，提供一種合適的膠粘帶用于電子部件的固定。這種膠粘帶可在相對(duì)較低的溫度下粘接和固化，并在耐熱性、電性能、耐吸濕性及溢出氣體的產(chǎn)生方面都是優(yōu)良的。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的可通過(guò)提供一種膠粘帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種膠粘帶是以一種耐熱薄膜為基礎(chǔ)的，耐熱薄膜一面或兩面上的粘合劑組合物包括100份重的丙烯酸樹(shù)脂，平均分子量范圍是100000-2000000，至少包含一個(gè)官能團(tuán)，這個(gè)官能團(tuán)可以是羧基、醇基、磺?；?、縮水甘油基、氨基；20-500份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂；10-200份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂；10-200份重的馬來(lái)酰亞胺化合物，其中含有至少兩個(gè)分子內(nèi)馬來(lái)酰亞胺基；一種芳香二胺化合物；及一種含環(huán)氧基的液體硅樹(shù)脂。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種粘合劑組合物包含一種丙烯酸樹(shù)脂(組分A)，一種由雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂混合而成的混合環(huán)氧樹(shù)脂(組分B)，一種雙馬來(lái)酰亞胺化合物(組分C)，一種芳香二胺化合物(組分D)，一種含環(huán)氧基的液體硅樹(shù)脂(組分E)，一種有機(jī)的或無(wú)機(jī)的填充劑(組分F)。
本發(fā)明所用的丙烯酸樹(shù)脂(組分A)，重均分子量范圍是100000-2000000，玻璃體轉(zhuǎn)化溫度范圍是～50-150℃，并包含至少一個(gè)官能團(tuán)，這個(gè)官能團(tuán)可以是羧基、醇基、磺?；⒖s水甘油基、氨基。例如，如果重均分子量低于100000，那么所合成的粘合劑組合物的熱穩(wěn)定性、粘合性、耐熱性就差；另一方面，如果重均分子量超過(guò)2000000，那么溶解度很差，致使溶液如此之粘，不能容易地加工處理。
丙烯酸樹(shù)脂是通過(guò)一種混合物的共聚來(lái)制備的。這種混合物的組成是10-60％重量的丙烯腈；20-80％重量的烷基丙烯腈，其烷基部分含有2-12個(gè)碳原子；0.1-20％重量的單體，此單體具有一個(gè)雙鍵，雙鍵上至少有一個(gè)官能團(tuán)，這個(gè)官能團(tuán)可以是羧基、醇基、磺?；⒖s水甘油基、氨基。當(dāng)含有官能團(tuán)的單體低于0.1％的重量時(shí)，會(huì)給粘合性、耐熱性造成有害的影響；當(dāng)單體高于20％的重量時(shí)，其溶液狀態(tài)的穩(wěn)定性就差。
至于本發(fā)明所用的混合環(huán)氧樹(shù)脂(組分B)，是由雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂與甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的混合物，或由雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂與可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的混合物來(lái)制備的。以100份重的組分A為基準(zhǔn)，加入20-500份重，最好是80-200份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂；加入10-200份重，最好40-100份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。如果加入的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的量低于20份重，則反應(yīng)產(chǎn)物的粘合性就差；另一方面，如果用太多的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，則耐熱性就不好。如果加入的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂低于10份重，則導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物的耐熱性的降低；當(dāng)所用的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂超過(guò)200份重時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生粘合性方面的問(wèn)題。
本發(fā)明所用的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(組分C)是一種化合物，這種化合物具有至少兩個(gè)分子內(nèi)馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)，如下面化學(xué)分子式I或II所示 以100份重的組分A為基準(zhǔn)，優(yōu)選的使用量大約是10-200份重。例如，當(dāng)組分C低于10份重，將導(dǎo)致耐熱性差、固化后的彈性模量、機(jī)械強(qiáng)度的惡化；過(guò)量的組分C將降低組合物的粘合性。
與環(huán)氧樹(shù)脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的用量相比較，組分D(一種芳香二胺化合物)的合適用量是重要的。以100份重的B組分與C組分之和為基準(zhǔn)，組分D的優(yōu)選加入量的范圍是1-100份重。組分D加入量的超過(guò)或不足，都會(huì)導(dǎo)致耐溶劑性、耐熱性、耐電性方面的問(wèn)題。在本發(fā)明中，推薦使用在電性能、耐熱性、耐化學(xué)品性方面突出的芳香二胺化合物。可以使用一種固化劑來(lái)促進(jìn)固化反應(yīng)。
至于液體硅樹(shù)脂(組分E)，它具有環(huán)氧基團(tuán)。硅在提供粘合劑內(nèi)部的化學(xué)聯(lián)結(jié)方面，扮演重要的角色。因此，它可使耐熱性、耐吸濕性、電絕緣性提高，并由此導(dǎo)致膠粘帶耐久性和可靠性的增加。以100份重的組分B為基準(zhǔn)，組分E的用量大約為0.1-20份重。例如，不能期望低于0.1份重的組分E會(huì)對(duì)上述性能有所提高；另一方面，加入量超過(guò)20份重，會(huì)造成粘合性的降低。
本發(fā)明中所用的填充劑(組分F)可以是無(wú)機(jī)顆?；蛴袡C(jī)顆粒。以100份重的組分A為基準(zhǔn)，填充劑的用量最好是1-50份重。例如，低于1份重的填充劑將使粘合劑成分太粘，不容易處理，并減低粘合劑的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量；另一方面，超過(guò)50份重又將導(dǎo)致粘合性問(wèn)題。氧化鋅、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鋯粉末可作為無(wú)機(jī)填充劑來(lái)使用，有機(jī)填充劑的例子包括粉末狀的丙烯酸樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂及硅氧烷。
將上述組分A到組分F溶解于一種溶劑，使其粘度為100-2000cps，最好為300-1000cps。
將因此而得到的組合物涂敷于一種耐熱性薄膜上，按干燥后的厚度為10-50μm取量。在80-120℃下干燥1-20分鐘后，將一釋放薄膜施用于支持膜組合物上，并進(jìn)行膠粘帶的通常處理，即在80-120℃下保持1-20分鐘完成半固化，以得到用于電子部件的耐熱性膠粘帶。
本發(fā)明中可用的耐熱薄膜，可由熱樹(shù)脂如聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯來(lái)制備。大約5-100μm厚比較好，25-150μm厚更好。
釋放薄膜的例子包括聚丙烯薄膜、氟樹(shù)脂薄膜、聚乙烯薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜和紙。此外，如果需要，可通過(guò)使用硅氧烷樹(shù)脂，使這些樹(shù)脂提供更好的可釋放性。
根據(jù)下面的實(shí)施例，可對(duì)本發(fā)明獲得更好的理解。這些實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明限制。
實(shí)施例I由30％重量的丙烯腈、65％重量的丙烯酸丁酯、5％重量的甲基丙烯酸組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。向100份重重均分子量為1000000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂中，加入100份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(環(huán)氧當(dāng)量為100)，50份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(環(huán)氧當(dāng)量為200)，25份重的N′，N′-(4，4′-二苯基甲烷)雙馬來(lái)酰亞胺，25份重的二氨基二苯基甲烷，2份重的含有環(huán)氧基團(tuán)的液體硅樹(shù)脂，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅；隨后加入甲乙酮和甲苯，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。
在50μm厚的聚酰亞胺薄膜上，如Du Pont出售的商標(biāo)名為“KAPTON”的薄膜，涂敷足夠厚的該粘性溶液，以保證干燥后涂層的厚度為20μm。在120℃下干燥5分鐘，然后用38μm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜覆蓋在涂層上，即得膠粘帶。
實(shí)施例II由30％重量的丙烯腈、65％重量的丙烯酸丁酯、5％重量的丙烯酸縮水甘油酯組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。將100份重重均分子量為1200000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂，200份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，100份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，50份重的N′，N′-(4，4′-二苯基甲烷)雙馬來(lái)酰亞胺，50份重的二氨基二苯基甲烷，2份重的含有環(huán)氧基團(tuán)的液體硅樹(shù)脂，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅，互相混合并溶解于甲乙酮和甲苯中，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。使用這種粘性溶液，按與實(shí)施例I相同的方法，即可制得一種膠粘帶。
實(shí)施例III由40％重量的丙烯腈、52％重量的丙烯酸丁酯、3％重量的甲基丙烯酸羥乙酯和5％重量的丙烯酸縮水甘油酯組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。將100份重重均分子量為900000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂，200份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，100份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，50份重的N′，N′-(4，4′-二苯基甲烷)雙馬來(lái)酰亞胺，50份重的二氨基二苯基甲烷，2份重的含有環(huán)氧基團(tuán)的液體硅樹(shù)脂，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅，互相混合并溶解于甲乙酮和甲苯中，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。使用這種粘性組合物，按與實(shí)施例I相同的方法，即可制得一種膠粘帶。
對(duì)比例I由30％重量的丙烯腈、65％重量的丙烯酸丁酯、5％重量的甲基丙烯酸組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。將100份重重均分子量為1200000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂，300份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，50份重的二氨基二苯基甲烷，2份重的含有環(huán)氧基團(tuán)的液體硅樹(shù)脂，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅，互相混合并溶解于甲乙酮和甲苯中，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。使用這種粘性組合物，按與實(shí)施例I相同的方法，即可制得一種膠粘帶。
對(duì)比例II由30％重量的丙烯腈、65％重量的丙烯酸丁酯、5％重量的甲基丙烯酸組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。將100份重重均分子量為1200000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂，200份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，100份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，50份重的N′，N′-(4，4′-二苯基甲烷)雙馬來(lái)酰亞胺，50份重的二氨基二苯基甲烷，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅，互相混合并溶解于甲乙酮和甲苯中，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。使用這種粘性組合物，按與實(shí)施例I相同的方法，即可制得一種膠粘帶。
對(duì)比例III由40％重量的丙烯腈、60％重量的丙烯酸丁酯組成單體混合物，可在聚合引發(fā)劑存在下，由該單體混合物的共聚來(lái)制備丙烯酸樹(shù)脂。將100份重平均分子量為1000000的這樣的丙烯酸樹(shù)脂，50份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，200份重的甲酚酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，50份重的N′，N′-(4，4′-二苯基甲烷)雙馬來(lái)酰亞胺，50份重的二氨基二苯基甲烷，2份重的含有環(huán)氧基團(tuán)的液體硅樹(shù)脂，6份重的平均粒度為2.0μm的氧化鋅，互相混合并溶解于甲乙酮和甲苯中，得到一粘性溶液，其粘度范圍為從800到1000cps。使用這種粘性組合物，按與實(shí)施例I相同的方法，即可制得一種膠粘帶。
采用下述方法，對(duì)從實(shí)施例和對(duì)比例中得到的膠粘帶，進(jìn)行各種性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)于下面表1。
粘合性將一薄銅片置于保持在150℃加熱板上，然后通過(guò)使用膠粘帶，在銅片上以5 Kg/cm2的壓力作用0.5秒。在175℃的熱鼓風(fēng)爐中干燥1小時(shí)后，就可使用張力強(qiáng)度測(cè)定儀，測(cè)量膠粘帶的T-剝離強(qiáng)度。
熱解溫度使用熱重力分析儀(Du Pont V4，IC2200)，測(cè)量膠粘帶損失其重量的5％時(shí)的溫度。
溢出氣體在170℃的干燥器中保存1小時(shí)后，測(cè)量膠粘帶重量的變化量。
吸濕百分?jǐn)?shù)在23℃的水中浸泡1小時(shí)后，測(cè)量膠粘帶重量的變化量。
彈性模量在170℃干燥1小時(shí)及在250℃下又干燥1小時(shí)后，使用張力強(qiáng)度測(cè)定儀，測(cè)量膠粘帶的彈性模量。
表1
總之，從實(shí)施例和對(duì)比例中得到的數(shù)據(jù)證明了，按本發(fā)明所制備的膠粘帶在所有已測(cè)試的性能方面都是優(yōu)良的，其中包括粘合性、耐熱性和耐吸濕性；而對(duì)比例子中所制備的一般的膠粘帶在個(gè)別的性能方面是不良的。例如，對(duì)比例I的膠粘帶，具有產(chǎn)生大量溢出氣體和低彈性模量的缺點(diǎn)；對(duì)于對(duì)比例II，耐吸濕性尤其不良；對(duì)比例III的膠粘帶，粘合性是不良的。
如上面描述的，按本發(fā)明所制備的膠粘帶，具有優(yōu)良的物理性能包括粘合性、耐熱性、耐吸濕性等及優(yōu)良的電性能，因此，它對(duì)電子部件如半導(dǎo)體設(shè)備將是非常有用的。
已以說(shuō)明的方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解所用的術(shù)語(yǔ)是為描述而不是為了限制。根據(jù)上面的示教，本發(fā)明的很多修改和變動(dòng)是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除具體的描述以外，本發(fā)明也是可以實(shí)施的。
權(quán)利要求
1.一種膠粘帶，由一種作為基膜的耐熱薄膜和涂敷于其一面或兩面的粘合劑組合物所組成，所說(shuō)的粘合劑組合物包括(A)100份重的重均分子量范圍為100000-2000000的丙烯酸樹(shù)脂，其中包含至少一個(gè)官能團(tuán)，這個(gè)官能團(tuán)可以是羧基、醇基、磺酰基、縮水甘油基、氨基；(B)20-500份重的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和10-200份重的甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂；(C)10-200份重的馬來(lái)酰亞胺化合物，這種化合物具有至少兩個(gè)分子內(nèi)馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)；(D)一種芳香二胺化合物；(E)一種含環(huán)氧基的液體硅樹(shù)脂。
2.權(quán)利要求1的膠粘帶，其中的丙烯酸樹(shù)脂是通過(guò)一種混合物的共聚來(lái)制備的，這種混合物包含10-60％重量的丙烯腈；20-80％重量的烷基丙烯腈，其烷基部分含有2-12個(gè)碳原子；0.1-20％重量的單體，此單體具有一個(gè)雙鍵，雙鍵上至少有一個(gè)官能團(tuán)，這個(gè)官能團(tuán)可以是羧基、醇基、磺?；?、縮水甘油基、氨基。
3.權(quán)利要求1的膠粘帶，其中組分(C)是一種由下面化學(xué)分子式I或II所示的化合物
4.權(quán)利要求1的膠粘帶，其中組分(D)的用量為1-100份重量，以組分(B)與組分(C)之和為100份重量作基準(zhǔn)。
5.權(quán)利要求1的膠粘帶，其中組分(E)的用量為0.1-20份重量，以組分(B)為100份重量作基準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種膠粘帶,這種膠粘帶可將引線框架附近的電子部件,如導(dǎo)線、模襯墊(diepads)及發(fā)光板半導(dǎo)體集成塊,相互粘接在一起,并具有優(yōu)良的粘合性、耐熱性及電性能。通過(guò)在耐熱薄膜的一面或兩面涂敷粘合劑組合物來(lái)制備膠粘帶,粘合劑組合物包括:一種丙烯酸樹(shù)脂,一種由雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂與甲酚可溶酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或可溶可熔酚醛環(huán)氧樹(shù)脂組成的混合環(huán)氧樹(shù)脂,一種含有至少兩個(gè)分子內(nèi)馬來(lái)酰亞胺基的馬來(lái)酰亞胺化合物,一種芳香二胺化合物,一種含環(huán)氧基的液體硅樹(shù)脂,及一種有機(jī)或無(wú)機(jī)填充劑并將之干燥。
文檔編號(hào)C08L83/04GK1334303SQ0012167
公開(kāi)日2002年2月6日 申請(qǐng)日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者金淳植, 張鏡浩, 陳華一 申請(qǐng)人:世韓工業(yè)株式會(huì)社