用紫外照射控制弹性体熔体流动的方法 【技术领域】
本发明总体上涉及弹性胶粘剂，该弹性胶粘剂被用作半导体封装中的胶粘膜。更具体地说，本发明涉及通过紫外照射，控制用于半导体封装中弹性胶粘剂流动性的方法，其中，在制备弹性胶粘剂的过程中，在聚合物组合物涂层步骤后通过紫外照射使有涂层的聚合物交联，以降低该涂层的聚合物组合物的流动性。
背景技术
总体来看，随着电子业地快速发展，电子设备需要轻、薄、短、小并且还有高功能，所以在电子设备中，包含存储器和驱动电路的半导体装置被高度集成。而且，对能够有效地封装半导体装置的方法有增长的需求，采用这种方法时，半导体封装具有小的厚度和尺寸。符合该需求的半导体封装方法包括芯片尺寸封装(CSP)。在CSP中，球栅阵列(BGA)封装具有高的可靠性，被认为是现实的替代方法，在这种方法中，使用焊球将半导体装置物理连接在装配半导体装置的电路板上。
采用微型BGA封装(Micro-BGA packages)方法被作为Rambus动态随机存取存储器(DRAM)的基本封装方法，这种Rambus DRAM极有可能成为新一代半导体存储器。在现有的CSP中，微型BGA封装方法能确保最高程度的可靠性。
微型BGA封装方法具有比其他封装方法更高的可靠性的原因是，在所述封装的内部引入了弹性胶粘剂作为热应力缓冲胶粘层。所述的弹性胶粘剂能够通过减轻封装的热变形，延缓焊球接点在反复受热条件下的断裂。这种热变形是由软基片和印刷电路板(PCB)之间的热膨胀系数的差异所引起的。因此，所述的弹性胶粘剂甚至将被广泛应用于新一代封装技术中。
自从德国的拜尔公司公开了涉及紫外固化不饱和聚酯的专利以来，对紫外照射交联方法的理论和实践研究就吸引了全世界的注意力。然而，这些不饱和聚酯的应用领域限于木质家具、家居用品和其他几个领域。
在现有的封装过程中，在150-200℃高温和1-1.5MPa的压力下，所述的弹性胶粘剂与基片粘接在一起。在此情况中存在一个缺点，即在粘接步骤中使用的压力导致所述的弹性胶粘剂过分地流动，使得电路或引线被污染，由此产生了电缺陷。因此，为了减少所述的弹性胶粘剂的流动，在制备所述的弹性胶粘剂过程中需要进行交联处理。
现有的弹性胶粘剂交联处理是使用加热炉的热固化处理。用在制备所述的弹性胶粘剂中的涂层树脂组合物包括：带有环氧反应基团来提供胶粘强度的聚合物树脂、提供低弹性性能的橡胶树脂、各种添加剂以及用于溶解所述树脂的适当溶剂。
在现有技术中，为了由所述的涂层树脂组合物获得具有所需物理性能的弹性胶粘剂，将所述的涂层树脂组合物通过多个加热炉进行处理，使得去除溶剂后所述的组合物发生交联。即，使用热作为固化反应的能源，由此使得所述的环氧基团产生聚合反应。
根据现有的技术，热固化处理具有各种优点，包括广泛应用和易于操作，但是它也有下述的一些问题。
即，根据现有的技术，由于热固化处理使用多个热源，因此它需要许多能源和成本。并且，由于作为固化设备的加热炉尺寸很大，因此需要大的安装区域。而且，由于固化时间在几分钟到几小时，因此降低了生产率。此外，由于如果所述的环氧基团的反应性很高而很难得到胶粘性能，因此需要精确地控制聚合反应。而且，由于所述的环氧反应基团部分地参与交联反应，因此降低了所得产物的存储稳定性和寿命。
【发明内容】
因此，用本发明解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明的目的是：提供通过紫外照射，控制用在半导体封装中的弹性胶粘剂流动性的方法。在所述方法中，在制备用作半导体封装的热应力缓冲层的弹性胶粘剂过程中，用波长为100-500nm的紫外光照射涂层聚合物组合物，以控制涂层聚合物组合物的流动性和交联度，于是，因无需使用加热炉而减少了能源消耗，因在短时间内就可以达到固化而提高了生产率，与热交联处理相比，通过控制紫外光的剂量可以较容易地控制交联度，紫外照射装置的安装区域比加热炉小，并且由于很少或没有环氧反应基团参与光聚合交联反应，因此所得产物具有优良的存储稳定性和长的寿命。
为了实现上述目的，本发明提供通过紫外照射控制弹性胶粘剂流动性的方法，其包含如下步骤：在基片上涂上可光固化的聚合物组合物到所需的厚度，以形成胶粘膜；干燥所得的结构；在所述基片的胶粘膜上形成叠层膜，由此形成由所述基片、胶粘膜和叠层膜构成的三层弹性胶粘膜；用紫外光照射所述弹性胶粘膜；以及，进行紫外照射步骤，其中在调整紫外光的剂量的同时使所述的胶粘膜进行光聚合反应。
并且，在本发明的方法中，所述的基片是可剥离的透明膜。通过用滚筒控制弹性胶粘膜的移动速度，以及通过控制紫外灯发出的光的剂量来控制单位时间内施加给单位面积的弹性胶粘膜的紫外光的剂量。对于所述的紫外灯，有用电弧灯的，其通过生热发出紫外光；还有用熔灯的，其通过产生的电磁波发出紫外光。这些灯可以单独使用和组合使用。所述的胶粘膜包含光聚合引发剂和参与光聚合的物质。可用于本发明实施的光聚合引发剂的例子包括：1-羟基己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羟乙基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮、氧化亚磷酸盐、环戊二烯基苯基六氟代磷酸铁、二苯酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、双(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦及其混合物等。可用于本发明实施的参与光聚合的物质的例子包括：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-异丁烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸正丁酯共聚物及其混合物等，这些物质的每一种都含有二丙烯酸酯单体和不饱和烃。并且，参与光聚合的物质的其他例子包括：氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-异丁烯酸甲酯-硅共聚物及其混合物等，这些物质的每一种都含有低浓度的不饱和烃。
【附图说明】
图1所示为弹性胶粘膜，根据本发明在紫外照射之前但是在聚合物组合物涂层之后干燥该弹性胶粘膜；
图2为说明本发明的方法的示意图，其中用紫外光照射图1的弹性胶粘膜；和
图3为说明本发明的方法的流程图，其中用紫外光照射弹性胶粘膜。
【具体实施方式】
图1为三层弹性胶粘膜的截面图，在用聚合物组合物涂层之后干燥该弹性胶粘膜。根据图1，弹性胶粘膜包括基片10、胶粘膜11和叠层膜12。在涂层机中可以在一个处理过程中实现三层膜的制备，在用聚合物组合物涂层之后干燥该三层膜。
根据本发明，在制备用于半导体封装的胶粘膜的弹性胶粘剂过程中，在用聚合物组合物涂层步骤之后，用紫外光照射所述的弹性胶粘剂，以降低所述的弹性胶粘剂的流动性。本发明涉及用紫外光改进弹性胶粘剂结构。
图2为说明本发明的方法的示意图，其中用紫外光照射图1的弹性胶粘膜。在图2中，所示为紫外灯22、滚筒20和弹性胶粘膜21。更具体地说，用在紫外照射步骤中的紫外光的波长为100-500nm。而且，使用所述的紫外灯22十分有效，它在波长200-350nm处发出最高剂量的光。
对于用于紫外照射的紫外灯22，有用电弧灯的，其通过生热发出紫外光；还有用熔灯的，其使用诸如磁电管的装置来产生电磁波，并且通过产成的电磁波发出紫外光。这些灯可以单独使用和组合使用。
在用紫外光照射三层弹性胶粘膜21的过程中，控制紫外灯22发出的紫外光的剂量和滚筒20的转动速度，以改变单位时间内作用于每单位面积的弹性胶粘膜的紫外光的剂量。因此，可以调整包含在所述的弹性聚合物膜中的聚合反应引发剂的反应程度，以精确地调整所述的弹性胶粘膜21的交联度和流动性。
图3为说明本发明的方法的流程图，其中用紫外光照射弹性胶粘膜。
如图3所示，使用刮刀涂层方法、凹板式涂层方法或挤压涂层方法，在具有优良的紫外光透过性的可剥离膜上涂上光固化聚合物组合物，达到所需的厚度，然后干燥，由此制备由基片10、胶粘膜11和叠层膜12组成的三层弹性胶粘膜(步骤S30和步骤S31)。
完成所述的涂层步骤之后，立即用紫外光照射形成的弹性胶粘膜21，同时所述的弹性胶粘膜21以恒定的速度连续移动。此时，用滚筒20调整弹性胶粘膜21的移动速度，和改变紫外灯22发出的紫外光的剂量，使得可以调整单位时间内施加到单位面积的弹性胶粘膜21上的光剂量，因此可以精确地调整弹性胶粘膜的流动性(步骤S31和步骤S32)。
同时，用于制备所述的弹性胶粘膜的光固化聚合物组合物必须包含不饱和烃，使其可以在引发、增长和终止反应中进行自由基聚合。
包含在聚合物组合物中的光聚合引发剂的紫外吸收峰必须与紫外灯发出的光的波长相对应。所述的弹性胶粘膜具有相对较大的厚度，大约为175μm。因此，对于光聚合引发剂，优选地使用1-羟基己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羟乙基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮、氧化亚磷酸盐、环戊二烯基苯基六氟代磷酸铁、二苯酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、双(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦或其混合物等，其具有优良的紫外吸收性能。
对于使用光聚合引发剂参与光聚合反应的物质，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-异丁烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸正丁酯共聚物或其混合物等，这些物质含有能够发生光聚合反应的二丙烯酸酯单体和不饱和烃。其中，如果不饱和烃的浓度过高，则所述的基片可能会由于放热聚合反应而受到损伤。出于这种原因，对于参与光聚合的物质，更优选地使用加氢丙烯腈-丁二烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-异丁烯酸甲酯-硅共聚物或其混合物等，这些物质包含相对较低浓度的不饱和烃。
在该光聚合步骤中，所述的环氧反应基团几乎不参与该反应。这一点能够通过差示扫描量热(DSC)试验的结果加以证明，该试验使用本发明的弹性胶粘剂和根据热固化处理过程制备的弹性胶粘剂来进行。这说明，本发明的弹性胶粘剂具有优良的胶粘强度和存储稳定性。
本发明的弹性胶粘剂性能将根据下述实施例详细描述。
首先，在流动性试验中，在160℃、2MPa下使用弹性胶粘剂的胶粘机测量弹性胶粘剂的流动性18秒。测量中所用的试样尺寸为10mm×20mm。其中，将在垂直于20mm边缘方向上流动的试样的平均流动性作为所述的弹性胶粘剂的流动性。结果，所述的弹性胶粘剂的流动小于300μm，这是一个好结果。
在胶粘强度试验中，对弹性胶粘剂在160℃、2MPa下使用弹性胶粘剂的胶粘机，将所述的弹性胶粘剂粘在作为基片的聚酰亚胺膜上2秒。然后，根据T剥离强度试验测量弹性胶粘剂的胶粘强度。结果，所测的胶粘强度为1500g/cm，这比根据热固化处理制备的弹性胶粘剂大300g/cm。
为了测试将弹性胶粘剂的真空包装打开之后的弹性胶粘剂的存储稳定性，测量弹性胶粘剂胶粘强度随时间的变化。将所述的弹性胶粘剂在低于5℃下保存，经过6个月其胶粘强度都没有降低。甚至在室温下放置所述的弹性胶粘剂，与根据热固化处理的弹性胶粘剂相比，其胶粘强度的降低也不明显。
并且，制备所述的弹性胶粘剂之后，立即对本发明的弹性胶粘剂和根据热固化处理的弹性胶粘剂进行差示扫描量热(DSC)试验。结果，本发明的弹性胶粘剂在环氧反应峰值处表现出超过100焦耳/克的热量值，这大于根据热固化处理的弹性胶粘剂的60-70焦耳/克。这说明，很少或没有环氧反应基团参与所述的光聚合反应。
如上所述，在制备用在半导体封装的弹性胶粘剂的过程中，本发明包括，在涂层步骤之后用紫外光照射所述的弹性胶粘剂，同时所述的弹性胶粘剂以恒定的速度连续地移动。用滚筒调整弹性胶粘膜的移动速度，使得可以改变并由此精确地调整单位时间内单位面积的弹性胶粘剂所接收的紫外光剂量。对于发出紫外光的紫外灯，有用电弧灯的，其通过发热发出紫外光；还有用熔灯的，其使用诸如磁电管的装置来产生电磁波，并且通过产生的电磁波发出紫外光。这些灯可以单独使用或组合使用。
同时，用于形成弹性胶粘膜的光固化聚合物组合物必须含有不饱和烃，该弹性胶粘膜随后用紫外光照射。对于包含在该组合物中的光聚合引发剂，使用1-羟基己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮、4-(2-羟乙基)苯基-(2-羟基-2-甲基丙基)酮、氧化亚磷酸盐、环戊二烯基苯基六氟代磷酸铁、二苯酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-二丁基-2-甲基乙基氧化膦、双(2，4，6-三甲氧基苯甲酰)苯基氧化膦或其混合物，其具有优良的紫外吸收性能。
所述的聚合物组合物包含使用光聚合引发剂参与光聚合的物质。如果所述的聚合物组合物中的不饱和烃的浓度过高，则所述的基片可能会由于放热聚合反应而受到损伤。出于这种原因，对于参与光聚合的物质，更优选地使用氢化丙烯腈-丁二烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化丙烯腈-丁二烯-异丁烯酸甲酯-硅共聚物或其混合物等。
工业适用性
如上所述，根据本发明，在制备用作半导体封装热应力缓冲层的弹性胶粘剂的过程中，用波长为100-500nm的紫外光照射所述的弹性胶粘剂，以控制成为涂层的聚合物组合物的流动性和交联度。因此，在本发明中，无须使用加热炉，因此可以降低能源消耗。并且，可以在短时间内实现固化，以提高生产率，并且与热交联处理相比，还可以通过改变紫外光剂量来容易地控制交联度。更重要的是，紫外照射装置的安装区域比加热炉小，并且很少或没有环氧反应基团参与光聚合引起的交联反应，这使得所得的膜产物具有优良的存储稳定性和由此得到的长的寿命。此外，与根据热固化处理制备的现有弹性胶粘剂相比，根据本发明的紫外交联弹性胶粘膜具有优良的胶粘强度、存储稳定性和流动性。