專利名稱：復合薄膜及附有復合薄膜的引線框架的制作方法
背景技術：
已經(jīng)做了許多嘗試試圖抑制毛刺和毛邊的發(fā)生。例如，美國專利第5,593,774和第5,998,020公開了改進措施，其中該復合薄膜所使用一個基膜，在規(guī)定的某一范圍內(nèi)具有邊緣抗裂性能，從而抑制在沖壓時復合薄膜的邊緣產(chǎn)生毛刺和毛邊。
最近，已做了嘗試以盡可能地降低芯片粘附到引線框架時的溫度，因此帶來了對半導體設備可靠性的改進。詳細地說，在高溫下粘附，將熱沖擊力應用于半導體設備。為了阻止或大大地緩和熱沖擊力，通過使用包含有低玻璃化轉變溫度的膠粘劑的復合薄膜來降低半導體片粘附到引線框架時的溫度。但是，在帶有低玻璃化轉變溫度的膠粘劑的復合薄膜上沖壓時，由于膠粘劑的低玻璃化轉變溫度，膠粘劑被熔化了，并且附著在沖壓機上，引起了沖壓機必須頻繁清洗的問題。
由于沖壓時通過在沖壓機和復合薄膜之間的摩擦力產(chǎn)生的摩擦熱，在沖壓機上形成了熔化的附著物。由于在沖壓時產(chǎn)生的摩擦熱，膠粘劑的玻璃化轉變溫度大大低于基膜的玻璃化轉變溫度，膠粘劑被熔化了，并且熔化的膠粘劑粘附到?jīng)_壓機上。因此，被污染的沖壓機必須清洗或更換，引起附有復合薄膜的引線框架的產(chǎn)量和生產(chǎn)率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明人對在復合薄膜上沖壓時在沖壓機上產(chǎn)生的熔化的附著物，進行了深入細致且全面地研究，其結果發(fā)現(xiàn)了復合薄膜的厚度和膠粘劑，連同玻璃化轉變溫度的改性，可以有效地抑制熔化的附著物的產(chǎn)生。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于半導體封裝的復合薄膜，該復合薄膜抑制在沖壓機產(chǎn)生熔化的附著物，從而延長了沖壓機的清洗周期，并且改進了沖壓過程中的產(chǎn)率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種引線框架，該引線框架附有連接到引線框架的所需部位復合薄膜。使用該附有復合薄膜的引線框架，可以提高半導體封裝的產(chǎn)量和生產(chǎn)率。
本發(fā)明一方面提供一種用于半導體封裝的復合薄膜，其結構為，在耐熱性基膜的每一側上層壓膠粘劑，其中復合薄膜的厚度，以及膠粘劑的厚度和玻璃化轉變溫度之間滿足下面的式1和式2。0.05≤TA/T≤0.45-(185-Tg)/500 [1]135℃≤Tg≤185℃ [2]其中，TA為膠粘劑層的厚度，T為復合薄膜的厚度，和Tg為膠粘劑層的玻璃化轉變溫度。
另一方面，本發(fā)明提供一種引線框架，其中，通過沖壓附著了復合薄膜。本發(fā)明詳述建議在高密度下封裝半導體片，如美國專利第4,943,843公開的LOC結構，在導線膜和半導體芯片之間使用一種復合薄膜(絕緣膜)，使它們相互連接。通常，復合薄膜(絕緣膜)包括基膜和附著在基膜兩側的熱塑性或熱固性的膠粘劑。美國專利第5,583,375提到一種復合薄膜，該復合薄膜具有厚度為25-125μm的基膜，及厚度范圍為10-30μm膠粘劑層的。目前大部分使用的LOC復合薄膜，具有厚度為25-50μm的基膜，及膠粘劑層的厚度范圍18-25μm。
一方面，本發(fā)明涉及一種用于半導體封裝的復合薄膜，該復合薄膜具有結構為，在耐熱基膜的每一側上層壓膠粘劑，其中復合薄膜的厚度，以及膠粘劑的厚度和玻璃化轉變溫度，滿足下面的式1和式2。0.05≤TA/T≤0.45-(185-Tg)/500 [1]135℃≤Tg≤185℃[2]其中，TA為膠粘劑層的厚度，T為復合薄膜的厚度，和Tg為膠粘劑層的玻璃化轉變溫度。
本發(fā)明的復合薄膜具兩側均帶有膠粘劑的基膜。通常，復合薄膜通過在基膜的兩側涂布一種膠粘劑，并干燥之而制成。膠粘劑可以施用于基膜的一側，干燥，然后施用于基膜的另一側。作為選擇，膠粘劑可以同時或依次地涂布在基膜的兩側，然后干燥。此外，在基膜的兩側可以施用不同的膠粘劑。
適用于本發(fā)明的基膜是耐熱的工程塑料，其實例包括聚酰亞胺，聚酰胺，聚砜，聚亞硫醚，聚芳酯和聚醚砜?；さ暮穸葍?yōu)選為約10-125μm，更優(yōu)選為約25-75μm。
由于復合薄膜用于半導體封裝工藝，該工藝一般在高達300℃或更高的溫度下進行，所以要求基膜具有高玻璃化轉變溫度，和低的熱膨脹系數(shù)?；さ牟ＡЩD變溫度優(yōu)選250℃或更高和熱膨脹系數(shù)為30ppm/℃，按ASTMD-691-91進行測量。
為了獲得基膜和膠粘劑間高的附著強度，可對基膜進行各種表面處理，例如化學處理，如堿處理和硅烷偶聯(lián)劑處理，及物理處理，如噴砂、等離子體處理和電暈處理。此外，可以一同使用兩種或多種處理，這最適合于所使用的膠粘劑和基膜。在各種表面處理中，等離子體處理對附著強度來說是最有效的。
另一種增強在基膜和膠粘劑之間附著強度的技術是共擠壓。將玻璃化轉變溫度為150-300℃的膠粘劑材料與基膜共擠壓，在基膜的一側或兩側形成0.5-10μm的厚度。優(yōu)選，這樣形成的每一膠粘劑層的玻璃化轉變溫度低于基膜的玻璃化轉變溫度。
為了增加在基膜和膠粘劑之間的附著強度，可以在基膜和膠粘劑之間增加底漆。在這點上，在使用膠粘劑之前，將玻璃化轉變溫度為200℃或更低的底漆在基膜的兩側涂布5μm或更小的厚度，優(yōu)選0.5μm或更小的厚度。優(yōu)選底漆的玻璃化轉變溫度必須比基膜的玻璃化轉變溫度低50℃。
另外，使用膠粘劑和/或溶劑后的干燥溫度可以影響附著強度。
基于耐熱的熱塑性樹脂，且玻璃化轉變溫度為135-185℃的膠粘劑適用于本發(fā)明。優(yōu)選該熱塑性樹脂為重均分子量15,000-100,000的聚酰亞胺或聚酰胺。在本文所使用的術語“聚酰亞胺”不僅是指聚酰亞胺，而且還指包含酰亞胺鍵的任何其它的樹脂，如聚酰胺酰亞胺，聚酯酰亞胺或聚醚酰亞胺。
如果耐熱性膠粘劑的玻璃化轉變溫度低于135℃，內(nèi)部引線在導線連接過程中可能會產(chǎn)生移動。另一方面，其玻璃化轉變溫度高于185℃，則需要更高的溫度以粘附引線或芯片和更長的粘附時間。當采用耐熱性的熱塑性樹脂膠粘劑的重均分子量小于15,000，不能得到所需聚合體的性質(zhì)。另一方面，耐熱性的熱塑性樹脂膠粘劑的重均分子量大于100,000，會遇到在涂布上過于粘滯的問題。
填料可以加入到膠粘劑?？捎玫奶盍系睦影o機顆粒，例如，氧化硅，玻璃，碳酸鈣等；金屬顆粒，例如，銀，銅等；有機顆粒，例如，丙烯酸，聚酰亞胺，樹膠等。為了增加無機顆粒和耐熱性的熱塑性樹脂膠粘劑的粘附力，也可以加入偶聯(lián)劑。有用的偶聯(lián)劑的實施例包括乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三氧基硅烷，鈦酸鹽，鋁螯合物，鋯鋁酸鹽。
膠粘劑清漆是通過將熱塑性樹脂溶解在有機溶劑而制備的。為了將膠粘劑清漆施用于基膜，可以使用涂布機，其實施例包括但不僅限，逗號型，往復型和模具型涂布機，為了防止外部雜質(zhì)和起泡產(chǎn)生，優(yōu)選模具型涂布機。
作為將膠粘劑清漆涂布于基膜一側或兩側之后干燥聚酰亞胺清漆的干燥手段，可以使用輥式傳送器，其中的輥隨所加載的涂布過的薄膜一起運動。在膠粘劑清漆涂布于基膜的兩側時，干燥手段采用浮動傳送器方式，其中薄膜在不與輥接觸的情況下傳送。為了生產(chǎn)率和可操作性，優(yōu)選這樣的工藝，該工藝包括將膠粘劑同時或相繼涂布到基膜的兩側然后干燥，但需要浮動傳送器。必需對各種因素包括干燥溫度、風向等進行精密檢查，以便確定最優(yōu)化的干燥工藝。
為了從涂布的薄膜中除去膠粘劑清漆的溶劑，需要在50-250℃下于3-20分鐘內(nèi)逐步進行干燥。迅速加熱極容易導致在膠粘劑層上產(chǎn)生氣泡，在粘附到引線框架上時產(chǎn)生缺陷，進而獲得較差的半導體封裝可靠性。因此，為了形成無氣泡的涂層，優(yōu)選干燥溫度盡可能地慢慢升高，直到90％涂布在基膜上的膠粘劑的溶劑被除去為止。
另一方面，本發(fā)明涉及一種其上附有復合薄膜的引線框架。
將本發(fā)明的復合薄膜被沖壓并附著在引線框架上。該引線框架可以具有任何結構。在通常的結構中，引線框架具有附著在其預定位置的復合薄膜，其內(nèi)部引線和外部引線部分分別與半導體芯片和外部電路相連。
通過重復的沖壓/壓制過程，將復合薄膜有效地附著在引線框架上，在0.3-1.5秒內(nèi)將復合薄膜放置在引線框架體上，使一層膠粘劑朝向引線框架并沖壓成條，在引線框架體的預定部分對這些條以0.1-10Mpa的壓力連續(xù)施壓0.1-5秒。通常，周期時間為0.8-5秒。沖壓出來的復合薄膜的形狀依芯片的形狀，芯片在引線框架上的位置或引線框架設計而變化。沖壓時，引線框架體通常加熱到200-350℃。
通過實驗發(fā)現(xiàn)，當沖壓時，復合薄膜滿足式1和式2就幾乎不會出現(xiàn)在沖壓機上有熔化的附著物。
總體上描述了本發(fā)明之后，可以參照一些具體的實施例來進一步地理解本發(fā)明，本文所提供的實施例僅僅是用來說明本發(fā)明的，不是對本發(fā)明的限制，除非另有說明。
在下面的實施例和對比實施例中，根據(jù)清洗沖壓機的清洗周期，由于熔化復合薄膜污染沖壓機而產(chǎn)生有缺陷的沖壓條的時間，來評價復合薄膜的在沖壓機上出現(xiàn)熔化附著物的情形，在這點上，沖壓機的清潔度(clearance)定為復合薄膜厚度的4％。在沖壓/附著周期中，把引線框架放在預定位置上的時間設定為0.6秒，在30Mpa于0.4秒內(nèi)進行復合薄膜的沖壓和附著的工藝。
實施例1將厚度為75μm，其玻璃化轉變溫度為300℃或更高，且熱膨脹系數(shù)12ppm/℃的聚酰亞胺薄膜的每一側，用玻璃化轉變溫度為170℃的聚酰亞胺膠粘劑(重均分子量為50,000，Mw/Mn＝2.1)涂布15.0μm的厚度并干燥，得到總厚度為105μm的三層復合薄膜，該膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.29。將復合薄膜放置于加熱至320℃的鎳合金42引線框架上，然后復合薄膜借助沖壓機沖壓成條，這些條對著引線框架在壓力為30MPa下繼續(xù)壓制0.4秒，制成帶有復合薄膜的引線框架。
實施例2方法同實施例1，改變之處在于，在聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為25μm的膠粘劑，得到總厚度為115.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.39。
對比實施例1
方法同實施例1，不同之處在于，在聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為32.5μm的膠粘劑，得到總厚度為140.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.46。
對比實施例2方法同實施例1，不同之處在于，在厚度為50μm聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為32.5μm的膠粘劑，得到總厚度為115.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.57。
實施例3將厚度為75μm，其玻璃化轉變溫度為300℃或更高，且熱膨脹系數(shù)12ppm/℃的聚酰亞胺薄膜的每一側，用玻璃化轉變溫度為150℃的聚酰亞胺膠粘劑(重均分子量為50,000，Mw/Mn＝2.1)涂布15.0μm的厚度并干燥，得到總厚度為100μm的三層復合薄膜，該膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.30。將復合薄膜放置于加熱至320℃的鎳合金42引線框架上，然后復合薄膜借助沖壓機沖壓成條，這些條對著引線框架在壓力為30MPa下繼續(xù)壓制0.4秒，制成帶有復合薄膜的引線框架。
對比實施例3方法同實施例3，不同之處在于，在聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為27.5μm的膠粘劑，得到總厚度為130.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.42。
對比實施例4方法同實施例3，不同之處在于，在厚度為50μm聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為25.0μm的膠粘劑，得到總厚度為100.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.50。
實施例4將厚度為38μm，其玻璃化轉變溫度為300℃或更高，且熱膨脹系數(shù)12ppm/℃的聚酰亞胺薄膜的每一側，用玻璃化轉變溫度為184℃的聚酰亞胺膠粘劑(重均分子量為50,000，Mw/Mn＝2.1)涂布12.5μm的厚度并干燥，得到總厚度為63.0μm的三層復合薄膜，該膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.40。將復合薄膜放置于加熱至320℃的鎳合金42引線框架上，然后復合薄膜借助沖壓機沖壓成條，這些條對著引線框架在壓力為30MPa下繼續(xù)壓制0.4秒，制成帶有復合薄膜的引線框架。
對比實施例5方法同實施例4，不同之處在于，在聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為18.5μm的膠粘劑，得到總厚度為75.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.49。
對比實施例6方法同實施例4，不同之處在于，在厚度為25μm聚酰亞胺基膜的每一側上涂布厚度為19.0μm的膠粘劑，得到總厚度為65.0μm的三層復合薄膜，膠粘劑的厚度與復合薄膜的厚度之比為0.60。
按上述實施例和對比實施例中制備的復合薄膜，通過使用沖壓機附著在引線框架上時，測定沖壓機的清潔周期，其結果總結于下面的表1里。
表1

由表1的數(shù)據(jù)可顯而易見，本發(fā)明的復合薄膜在在沖壓機上產(chǎn)生的熔化附著物方面是優(yōu)良的，致使清潔周期顯著延長，因而它對半導體封裝的產(chǎn)量大有貢獻。
已經(jīng)以舉例的方式對本發(fā)明進行了描述，但是應當理解，所使用的術語實際上是用來描述而不是限定本發(fā)明的。根據(jù)上面的教導，可以對本發(fā)明作出很多修飾和改變。因此，應當理解，本發(fā)明可以在所附權利要求書而不是在所具體描述的范圍內(nèi)實施。
權利要求
1.一種用于半導體封裝的復合物，該復合物結構為，膠粘劑層壓在耐熱性的基膜的每一側面上，復合薄膜的厚度與膠粘劑的厚度和玻璃化轉變溫度，滿足下式1和20.05≤TA/T≤0.45-(185-Tg)/500 [1]135℃≤Tg≤185℃[2]其中，TA為膠粘劑的厚度，T為復合薄膜的厚度，和Tg為膠粘劑的玻璃化轉變溫度。
2.權利要求1所述的復合物，其中膠粘劑的玻璃化轉變溫度為135-185℃，膠粘劑的重均分子量為15,000-100,000。
3.權利要求1所述的復合物，其中基膜的玻璃化轉變溫度為250℃或更高，基膜的熱膨脹系數(shù)為30ppm/℃。
4.權利要求1所述的復合物，其中基膜由聚酰亞胺或聚酰胺制成。
5.權利要求1所述的復合物，其中基膜由聚合體制成，該聚合體選自聚酰亞胺，聚酰胺，聚砜，聚亞硫醚，聚芳酯及其混合物。
6.一種連有復合薄膜的引線框架，所述復合薄膜包括基膜和膠粘劑，該膠粘劑涂布在基膜每一側面，復合薄膜的厚度與膠粘劑的厚度和玻璃化轉變溫度，滿足下式1和20.05≤TA/T≤0.45-(185-Tg)/500 [1]135℃≤Tg≤185℃ [2]其中，TA為膠粘劑的厚度，T為復合薄膜的厚度，和Tg為膠粘劑的玻璃化轉變溫度。
全文摘要
提供一種三層復合薄膜，該復合薄膜用于建立LOC，COL附有散熱片的復合引線框架等。當沖壓復合薄膜時，在沖壓機上很少產(chǎn)生熔化的附著物，以致清潔沖壓機的周期顯著延長。還公開附有復合薄膜的引線框架。該復合薄膜的結構為膠粘劑層壓在耐熱性的基膜的每一側面上，其特征在于，復合薄膜的厚度與膠粘劑的厚度和玻璃化轉變溫度，滿足0.05≤T
文檔編號H01L23/48GK1453127SQ0211881
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月28日 優(yōu)先權日2002年4月28日
發(fā)明者金光武, 張鏡浩 申請人:世韓米克羅尼克斯有限公司