專利名稱：電子元件用粘合帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘合帶，更具體地，涉及一種可以用于引線、散熱器、半導(dǎo)體芯片、晶粒座(Die Pad)等電子元件之間的粘結(jié)及固定、具有優(yōu)秀的編帶操作性及電氣可靠性的電子元件用粘合帶。
2.背景技術(shù)通常，用于半導(dǎo)體裝置上的典型粘合帶包括引線架固定用粘合帶、散熱器連接用粘合帶、卷帶自動接合(Tape Automated Bonding，TAB)膠帶、LOC(lead on chip(芯片上引線封裝))膠帶等。引線架固定用粘合帶用于固定引線架上的引線，以期提高引線架本身及整個半導(dǎo)體組裝過程的生產(chǎn)率和產(chǎn)量。引線架制造企業(yè)將粘合帶粘貼于引線架上，并輸送到半導(dǎo)體組裝企業(yè)，在引線架上裝配半導(dǎo)體芯片，該引線架進(jìn)行打線接合等過程，然后用環(huán)氧樹脂模封材料封裝。因此該粘合帶被包含在半導(dǎo)體封裝體內(nèi)。另外，上述散熱器連接用粘合帶等膠帶也如同引線架固定用粘合帶那樣，被包含在半導(dǎo)體封裝體內(nèi)。
因此，電子元件用粘合帶不僅要具備優(yōu)秀的粘結(jié)性，還需要具有半導(dǎo)體水平上的電氣可靠性及編帶操作性，并需要具有充分的物理性質(zhì)來承受從半導(dǎo)體設(shè)備的組裝到組裝完畢后以成品使用為止由外部施加的高溫、濕度、電壓等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。
以上述用途使用的典型電子元件用粘合帶通過如下過程制得在如聚酰亞胺膜等耐熱膜上涂敷聚丙烯腈樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、甲階酚醛樹脂或丙烯腈-丁二烯共聚物等合成橡膠樹脂中的一種，或者將上述樹脂改性為另一種或者混合上述樹脂而制成的粘合劑涂敷在膜上，并通過涂覆和干燥所用的粘合劑而轉(zhuǎn)化成B階段。但這種粘合帶的硬度過低，在編帶過程中發(fā)生粘合劑過于發(fā)洇(bleeding)的現(xiàn)象，因此導(dǎo)致粘合劑沾污編帶機(jī)，或者洇潤在不需要的部分而致使半導(dǎo)體裝置成為次品。
此外，由于最近半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的薄形化和多引腳化，半導(dǎo)體的封裝結(jié)構(gòu)越來越趨于微型化、高集成化發(fā)展，與此相隨，對裝置所用的有機(jī)材料如粘合帶等的電氣、化學(xué)、物理特性的要求也越來越嚴(yán)格。因此有必要開發(fā)具有充分的電氣可靠性及耐久性，并具有優(yōu)秀的粘結(jié)性、操作性等的電子元件用粘合帶組合物。
為解決上述問題，本申請人TORAY SAEHAN曾經(jīng)在韓國提出過申請?zhí)枮?002-0043621(韓國公開號為2004-0009616)的發(fā)明專利“Heat-resistant adhesive tape for electronic components”(電子元件用耐熱性粘合帶)及申請?zhí)枮?004-84712的發(fā)明專利“Adhesive tapecompositions for electric components”(電子元件用粘合帶組合物)。由上述發(fā)明專利所公開的組合物，在粘結(jié)性、電氣可靠性等方面上改善了常規(guī)粘合帶中所存在的諸多問題，這些改進(jìn)的粘合帶現(xiàn)正在相關(guān)領(lǐng)域廣為使用。
由于電子行業(yè)不斷要求電子和半導(dǎo)體元件的微型化、薄形化和高集成度結(jié)構(gòu)，為了滿足這一要求，需要不斷開發(fā)電子元件用粘合帶。因此針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題進(jìn)行不斷研究的結(jié)果，本發(fā)明人終于完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計用于解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)秀的電氣可靠性和編帶操作性的粘合帶。


通過閱讀下面的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明并參照附圖，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中圖1是本發(fā)明一個實(shí)施方案的電子元件用粘合帶的剖面圖；圖2是本發(fā)明另一實(shí)施方案的電子元件用粘合帶的剖面圖；圖3是為了試驗(yàn)本發(fā)明電子元件用粘合帶的電氣可靠性而采用的樣品示意圖；和圖4是為了試驗(yàn)本發(fā)明電子元件用粘合帶的電氣可靠性而采用的樣品剖面圖。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電子元件用粘合帶在耐熱膜的至少一面上設(shè)有粘合劑層20，其特征在于，所述粘合劑層20的表面硬度為約25MPa以上。優(yōu)選地，上述粘合劑層20的表面硬度的特征在于，它在200℃下進(jìn)行約一小時的熱固化處理后，達(dá)到約80MPa以上。
下面結(jié)合實(shí)施方案和附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，以下實(shí)施方案僅是用以對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于本發(fā)明教導(dǎo)的那些實(shí)施方案。
為了解決常規(guī)的電子元件用粘合帶在使用中所存在的問題，本發(fā)明人進(jìn)行了不斷的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加粘合劑的硬度是提高粘合帶的電氣可靠性和編帶操作性的重要因素，在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明一個實(shí)施方案的電子元件用粘合帶的橫截面圖。如圖1所示，在耐熱膜10的一面上設(shè)有粘合劑層20，在所述粘合劑層20的上面層疊設(shè)置有離型膜30。
圖2是本發(fā)明另一實(shí)施方案的電子元件用粘合帶的橫截面圖，圖中，在耐熱膜10的雙面上均設(shè)有粘合劑層20，在各個粘合劑層20的表面上分別層疊設(shè)置有離型膜30。所述耐熱膜10可以是聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯的耐熱膜，但最優(yōu)選聚酰亞胺膜。如果耐熱膜過厚(70μm或更大)或過薄(10μm或更小)，則在進(jìn)行膠帶的編帶操作時難以進(jìn)行穿孔。因此，優(yōu)選耐熱膜的厚度范圍為10-70μm、最優(yōu)選40-60μm。
所述粘合劑層20，按100重量份含有羧基的丁腈橡膠(NBR)計，配有3-300重量份多官能環(huán)氧樹脂和3-300重量份多官能苯酚樹脂，并含有硬化劑、橡膠交聯(lián)劑及其它添加劑。
所述離型膜30的厚度為20-100μm，優(yōu)選30-60μm。離型膜30可以為聚乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、或聚丙烯膜，如果需要可采用利用硅樹脂對上述膜賦予離型性而形成的離型膜。
實(shí)施方案1向200重量份NBR(含有27.1重量％的丙烯腈和4.3重量％的羧基)中，添加100重量份以下列化學(xué)式1表示的酚醛環(huán)氧樹脂、100重量份以下列化學(xué)式2表示的苯酚樹脂、作為硬化劑的3重量份六甲氧基甲基三聚氰胺和3重量份鄰苯二甲酸酐、以及作為橡膠交聯(lián)劑的10重量份氧化鋅。然后用丙酮溶劑將所得溶液的粘度調(diào)整為400-1500CPS。隨后充分?jǐn)嚢柙撜辰Y(jié)液，之后將該粘結(jié)液涂敷于厚度為50μm的聚酰亞胺膜的表面上，使得在干燥后粘合劑層的厚度為20μm。在180℃下將粘結(jié)液干燥10分鐘后，層疊設(shè)置厚度為38μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，從而形成粘合帶。
實(shí)施方案2本實(shí)施方案中，除了將粘結(jié)液的干燥溫度和時間分別設(shè)成170℃、10分鐘外，其他方法和條件均同實(shí)施方案1，由此制得粘合帶。
實(shí)施方案3本實(shí)施方案中，除了將粘結(jié)液的干燥溫度和時間分別設(shè)成160℃、10分鐘外，其他方法和條件均同實(shí)施方案1，由此制得粘合帶。
實(shí)施方案4本實(shí)施方案中，除了將粘結(jié)液的干燥溫度和時間分別設(shè)成150℃、10分鐘外，其他方法和條件均同實(shí)施方案1，由此制得粘合帶。
實(shí)施方案5本實(shí)施方案中，除了將粘結(jié)液的干燥溫度和時間分別設(shè)成140℃、10分鐘外，其他方法和條件均同實(shí)施方案1，由此制得粘合帶。
實(shí)施方案6本實(shí)施方案中，除了將粘結(jié)液的干燥溫度和時間分別設(shè)成130℃、10分鐘外，其他方法和條件均同實(shí)施方案1，由此制得粘合帶。
比較實(shí)施例1向100重量份四溴雙酚A(TBBA)環(huán)氧樹脂中，添加50重量份低軟化點(diǎn)甲酚酚醛環(huán)氧樹脂、30重量份丙烯腈-丁二烯橡膠、20重量份聚苯并咪唑、和12重量份二氨基二苯砜，并利用甲基乙基酮、甲苯和DMF，使液體粘度調(diào)整為1000-1200CPS。在將所得粘結(jié)液充分?jǐn)嚢韬?，將其涂敷于厚度?0μm的聚酰亞胺膜上，使得在液體干燥后獲得厚度為20μm的層。在120℃下將液體干燥3分鐘后，層疊設(shè)置厚度為38μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，從而形成粘合帶(使用韓國公開號為1998-0068284的發(fā)明專利“An adhesive composition for heat-resistantadhesive tapes”(耐熱性粘合帶用粘合劑組合物)，根據(jù)實(shí)施方案1制造粘合帶)。
下面說明分別由上述實(shí)施方案和比較實(shí)施例所得粘合帶的特性試驗(yàn)方法及其結(jié)果。
在180℃、0.2秒、5kgf/cm2的操作條件下，將依照本發(fā)明實(shí)施方案和比較實(shí)施例所得的電子元件用粘合帶，利用Poschl co.所生產(chǎn)的編帶機(jī)粘貼在具有216引腳的QFP用引線架上，以試驗(yàn)編帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和粘合帶的特性。試驗(yàn)結(jié)果如下表1所示。
表1

使用22mm×1000m的粘合帶，對上述試驗(yàn)項(xiàng)目說明如下(1)表面折皺數(shù)粘貼1000m膠帶的過程中所產(chǎn)生的折皺數(shù)；(2)運(yùn)轉(zhuǎn)性能(停止次數(shù))由于粘合劑過于發(fā)洇而使編帶機(jī)停止的次數(shù)。
(3)引線架次品率(％)當(dāng)粘合劑掉在非粘結(jié)部位而使相鄰兩引線相連接，本試驗(yàn)將此視為次品。
從上表1可知，依照比較實(shí)施例1和實(shí)施方案6所制成的粘合帶的表面硬度低(請參照下表2)，所以其表面上產(chǎn)生了折皺。而且由于粘合劑層過于發(fā)洇，粘合劑擴(kuò)展到編帶機(jī)和相鄰引線上，導(dǎo)致有缺陷的引線架，并影響了編帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。但依照實(shí)施方案1-5制成的粘合帶由于具有高硬度(請參照下表2)，其表面上沒有產(chǎn)生折皺，編帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能也未發(fā)生任何問題。
利用納米壓痕儀測量依照實(shí)施方案及比較實(shí)施例所制成的粘合劑層的表面硬度。利用相同方法在200℃下進(jìn)行固化處理一小時(電子元件用粘合帶的常規(guī)后熱處理?xiàng)l件)后，測量其表面硬度。其試驗(yàn)條件如下，試驗(yàn)結(jié)果如下表2所示。
載荷應(yīng)變率＝0.1，尖端(Tip)DCM C1610，方法DCM CSM Hardness. 圖3表示的是為了試驗(yàn)本發(fā)明的電子元件用粘合帶的電氣可靠性而采用的樣品示意圖，該樣品是通過蝕刻軟性電路板(聚酰亞胺膜上層疊設(shè)置有銅膜)上的銅膜50而制成的。圖4表示的是為了試驗(yàn)本發(fā)明的電子元件用粘合帶的電氣可靠性而采用的樣品剖面圖。如圖3和圖4所示，在引線間距離為150μm的樣品上，將依照本發(fā)明實(shí)施方案及比較實(shí)施例所制成的粘合帶，以30kgf/m2壓力熱壓2分鐘。隨后，將樣品在200℃下熱處理一小時，然后在135℃、85％相對濕度、5V電壓的條件下，在100小時內(nèi)進(jìn)行按時間變化的電阻值測定試驗(yàn)，從而進(jìn)行電氣可靠性試驗(yàn)。從上述特性試驗(yàn)方法所得的結(jié)果如下表2所示。表2中，“電壓降時間”表示，在進(jìn)行電氣可靠性試驗(yàn)時由于受到粘合劑組合物的影響，所述樣品的電阻值下降102(量級)以上的時間。而“N”表示，在100小時內(nèi)未發(fā)生電壓降的情形。


由上表2可知，依照實(shí)施方案6所制成的膠帶粘合劑具有與實(shí)施方案1-5所制成的膠帶粘合劑相同的組成。但由于其干燥條件不夠充分，進(jìn)行固化處理前其粘合劑層的硬度測定值小于1MPa，由此其編帶操作性被測定為不良。但經(jīng)過充分的后熱處理(200℃、1小時)后，其表現(xiàn)出類似于其他實(shí)施方案粘合帶的特性。
依照比較實(shí)施例1所制得的粘合帶是一種現(xiàn)有技術(shù)的組合物所提供的電子元件用粘合帶，其粘合劑具有與本發(fā)明實(shí)施方案所制得粘合劑不同的組成，其粘合劑的硬度為1MPa或更小，即使在經(jīng)過后熱處理后，也僅為41MPa，低于本發(fā)明實(shí)施方案。由此，其編帶操作性和電氣可靠性的試驗(yàn)結(jié)果均次于依照本發(fā)明實(shí)施方案所制得的粘合帶。
由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明的電子元件用粘合帶比常規(guī)技術(shù)所制成的膠帶，具有優(yōu)秀的編帶操作性和電氣可靠性。
本說明書中所列舉的實(shí)施方案和實(shí)驗(yàn)例，僅是本發(fā)明人所進(jìn)行的各種不同的實(shí)施方案和分析實(shí)驗(yàn)中的一部分，但應(yīng)注意，本發(fā)明的技術(shù)精神并不限定于此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依本發(fā)明精神進(jìn)行各種變更和變化。
權(quán)利要求
1.一種電子元件用粘合帶，其在耐熱膜(10)的至少一面上具有粘合劑層(20)，其特征在于所述粘合劑層(20)的表面硬度為約25MPa以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合帶，其特征在于，在200℃下進(jìn)行約一小時的熱固化處理后，所述粘合劑層(20)的表面硬度為80MPa以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子元件用粘合帶，該粘合帶用于引線、引線架、散熱器、半導(dǎo)體芯片、晶粒座等電子元件之間的連接和固定。該粘合帶具有優(yōu)秀的電氣可靠性。此外，它不發(fā)生表面折皺，且因?yàn)樗粫l(fā)生粘合劑層的發(fā)凐現(xiàn)象，所以很少導(dǎo)致引線架的不良情形，不會影響編帶機(jī)的運(yùn)行性能。因此，本發(fā)明的電子元件用粘合帶具有優(yōu)秀的編帶操作性。為此目的，本發(fā)明的電子元件用粘合帶在耐熱膜(10)的至少一面上具有粘合劑層(20)。其特征在于，所述粘合劑層(20)的表面硬度為約25MPa以上，且在200℃下熱固化約一小時之后，粘合劑層(20)的表面硬度為約80MPa以上。
文檔編號C09J7/02GK1884411SQ200510096678
公開日2006年12月27日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者金相弼, 文基禎, 金佑錫 申請人:東麗世韓株式會社