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1、(10)申请公布号 CN 103311208 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103311208 A *CN103311208A* (21)申请号 201310230691.X (22)申请日 2007.03.21 60/784,187 2006.03.21 US 200780015765.0 2007.03.21 H01L 23/488(2006.01) C08F 232/08(2006.01) C09D 145/00(2006.01) (71)申请人 普罗米鲁斯有限责任公司 地址 美国俄亥俄 (72)发明人 C阿帕尼厄斯 RA希克 H恩格 A贝尔 张伟 P尼尔 (74)。
2、专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 贾成功 (54) 发明名称 可用于芯片堆叠、 芯片和晶片粘结的方法和 材料 (57) 摘要 公开了材料, 和使用此种材料的方法, 它们可 用于形成芯片堆叠体、 芯片和晶片粘结和晶片减 薄。 此种方法和材料提供强粘结, 同时还可容易地 除去而几乎没有残留物。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 24 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书24页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103311208 A。
3、 CN 103311208 A *CN103311208A* 1/1 页 2 1. 一种半导体图像传感器器件, 其在其中具有传感器阵列, 该半导体图像传感器器件 包含 : 在半导体图像传感器器件上形成的结构 ; 和 玻璃或塑料覆盖物, 该玻璃或塑料覆盖物固定地附贴到该结构以使得该覆盖物在传感 器阵列上方且与其间隔。 2. 一种聚合物组合物, 其包含降冰片烯型聚合物, 该降冰片烯型聚合物包含分别衍生 自苯乙基降冰片烯 (PENB) 、 缩水甘油基甲基醚降冰片烯 (MGENB) 和癸基降冰片烯 (癸基 NB) 的苯乙基、 缩水甘油基甲基醚和癸基重复单元。 3. 根据权利要求 1 所述的半导体图像传。
4、感器器件, 其中所述结构由权利要求 2 所述的 聚合物组合物形成。 权 利 要 求 书 CN 103311208 A 2 1/24 页 3 可用于芯片堆叠、 芯片和晶片粘结的方法和材料 0001 本申请发明是申请日为2007年3月21日、 专利申请号为200780015765.0、 发明名 称为 “可用于芯片堆叠、 芯片和晶片粘结的方法和材料” 的中国专利申请的分案申请。 0002 相关申请的交叉引用 0003 本申请要求于 2006 年 3 月 21 日提交的美国临时专利申请序列号 60/784,187 的 优先权的利益, 该文献在此引入作为参考。 技术领域 0004 本发明大体上涉及芯片堆。
5、叠、 芯片和晶片粘结和形成此种芯片堆叠体和芯片或晶 片粘结物的有用材料, 更具体地说涉及此种方法和材料, 其中该材料提供强粘结同时可容 易地除去而没有或几乎没有残留物, 从而使得此种材料可再加工。 0005 背景 0006 历史上, 在半导体制造中, 单个半导体管芯 (die) (或芯片) 安装在密封包装内并 且然后将此种包装安装到例如电路板上。于是可能为高级器件例如计算机、 移动电话等提 供各种功能性或提高的容量。当此种包装例如双排直插包装 (DIP) 或单列直插包装 (SIP) 用来为封装管芯提供对物理损坏、 周围环境中的杂质的保护和提供管芯与其它电路的电连 接时, 此种包装也可以是庞大的。
6、并且要求电路板或模件的尺寸足够大以容纳许多这样的包 装。 0007 为了减小此类单包装的芯片要求的尺寸, 当前趋向包括此类球格阵列、 倒装晶片 等的替代的包装开发。然而, 尺寸的进一步减小和提供提高和 / 或更复杂功能性的能力要 求对管芯包装和安装的替代方法。一种这样的替代方法是排除此种单一包装包装 (当可能 时) 和按多重安装管芯, 例如作为管芯的垂直地取向的堆叠体。此种按多重安装, 或堆叠, 同 时能够提供与使用单一包装管芯相比显著减小的覆盖区需要提供一种方法和该方法可以 采用的材料, 将此种堆叠体中的每个管芯附贴到相邻的管芯上同时还提供为每个管芯电路 提供电接触的方法。 此外, 由此种方。
7、法使用的此种材料还应该提供应力缓冲作用, 其中它们 用来将此种芯片或芯片堆叠体附贴到具有不同线膨胀系数的基材上, 并因此防止由于环境 中的波动引起的对一个或多个芯片或基材的损坏。 0008 此种芯片堆叠体安装也可能需要提供相对于提供管芯的晶片的原始厚度减薄的 此种管芯, 这种减薄方法可以有利地用来保持芯片堆叠体高度到最小值, 此外还使提供穿 透芯片的通路成为可能, 该穿透芯片的通路可以提供从管芯一个表面到其它表面的移动电 接触。因此, 还需要提供一种方法, 和可以由该方法采用的材料, 它们可以用来将基材例如 半导体晶片粘结到晶片减薄方法中使用的另一个基材上。 此种材料应该为粘结表面提供强 粘结。
8、和保护, 同时还允许在减薄操作完成之后容易地执行释放晶片的方法, 和此种粘结材 料从晶片的除去。 0009 应该指出的是, 虽然芯片堆叠体认为是近期趋势, 参见 2005 年 1 月 6 日出版的标 题为“Method For Stacking Chips Within A Multichip Module Package“的出版的美国 专利申请 2005/0078436, 但是使用粘合剂材料将半导体管芯 (芯片) 附贴到基材上, 将管芯 说 明 书 CN 103311208 A 3 2/24 页 4 附贴到引线框上或用于芯片堆叠也已经是研究主题多年。 例如, 1994年2月15日发布的标 题。
9、为“Method For Attaching A Semiconductor Die To A Leadframe Using A Patterned Adhesive Layer“ 的美国专利号 5,286,679 的第 3 栏 18-20 行。然而, 尽管这是早就已知的 需要, 但是材料和使用此种材料的方法还没有广泛地采用并因此需要用于芯片堆叠和晶片 减薄的替代材料和方法。 附图说明 0010 下面将参照以下附图描述本发明的实施方案。 0011 图 1 是根据本发明一些实施方案的描述图案化聚合物层的示例性芯片堆叠实施 方案的一部分的简化表示 ; 0012 图 2 是根据本发明一些实施方案的。
10、描述与基材粘结的两个堆叠管芯导线的另一 个示例性芯片堆叠实施方案的一部分的简化表示 ; 0013 图3和4是根据本发明一些实施方案的又一个示例性芯片堆叠实施方案的部分的 简化表示, 其描述两个堆叠管芯的制造中的步骤, 第一倒装晶片管芯覆盖第二管芯并与之 电连接, 该第二管芯与基材导线粘结 ; 0014 图5和6是根据本发明一些实施方案的又一个示例性芯片堆叠实施方案的部分的 简化表示, 其描述两个堆叠管芯的制造中的工艺步骤, 第一倒装晶片管芯覆盖并与第二倒 装晶片管芯连接, 该第二倒装晶片管芯覆盖并与基材电连接 ; 和 0015 图 7 是根据本发明一些实施方案的又一个实施方案的一部分的简化表示。
11、, 其描述 与基材或处理晶片可移除粘结的器件晶片。 0016 详细描述 0017 除在操作实施例中以外, 或当另外说明时, 在说明书和权利要求书中所使用关于 成分数量、 反应条件等的所有数值、 数字和/或表达式在所有情况下应理解为由术语“大约 “ 修饰。 0018 本专利申请中公开了各种数值范围。因为这些范围是连续的, 所以除非另外特别 指出, 它们包括每个范围的最小值和最大值和在它们之间的每一数字。 另外, 除非另外特意 地说明, 本说明书和权利要求书中规定的各种数值范围是近似值, 它们反映获得这些值中 遇到的各种测量不确定度。 0019 根据本发明, 实施方案提供使用涵盖乙烯基加成聚合物的。
12、聚合物的方法, 该乙烯 基加成聚合物含具有两个或更多个相异类型的重复单元的骨架, 此种重复单元衍生自降冰 片烯型单体, 此种单体独立地选自由下面结构通式 I 表示的单体 : 0020 0021 其中第一相异类型的重复单元包括至少一个缩水甘油醚官能化侧基, 第二相异类 型的重复单元包括至少一个芳烷基侧基, X、 m、 R1、 R2、 R3和 R4如下面所限定。使用此种聚合 物的方法包括形成具有低内应力的薄膜的聚合物组合物, 该聚合物组合物能够暴露于超过 说 明 书 CN 103311208 A 4 3/24 页 5 300的加工温度, 可以被光限定而形成图案, 能够形成电子或光电子器件之间或此种。
13、器件 和基材之间的可靠粘结并且其中此种组合物是可以用于光限定方法的可光限定的商业显 影剂, 例如环戊酮和甲基正戊基酮 (2- 庚酮) (“MAK“) 。 0022 如上面使用的那样, 和整个说明书中, 除非另有说明, 以下术语应当理解为具有以 下意义 : 0023 当涉及根据通式 I 的 “ 乙烯基加成聚合物 “ 时, 应当理解此种聚合物包括具有两 个或更多个相异或不同重复单元的骨架。例如, 具有两个或更多个相异类型重复单元的聚 合物可以具有两个、 三个、 四个或更多相异类型的重复单元。 0024 术语 “ 衍生的 “ 是指聚合物重复单元是由根据通式 I 的多环降冰片烯型单体聚合 (形成) 的。
14、, 其中所得的聚合物由如下所示的降冰片烯型单体的 2,3 匹配连接形成 : 0025 0026 术语“聚合物“是指包括上述乙烯基加成聚合的聚合物, 以及来自引发剂、 催化剂 及其它与此种聚合物的合成伴随的元素的残留物, 其中此种残留物理解为没有以共价键方 式引入其中。 此种残留物及其它元素通常与该聚合物混合或共混杂以致将聚合物在容器之 间或溶剂或分散介质之间转移时它们往往与聚合物保持一起。 0027 术语“聚合物组合物“是指包括上述聚合物, 以及在聚合物合成之后添加的材料。 这些材料包括但不限于溶剂、 抗氧化剂、 光引发剂、 敏化剂及其它将在下面更完全论述的材 料。 0028 当用来描述上述聚。
15、合物组合物的组分时, 术语 “ 溶剂 “ 是指包括反应性溶剂和非 反应性溶剂 (稀释剂) 。 0029 术语 “ 低 K“ 一般是指比热形成二氧化硅的介电常数 (3.9) 小的介电常数并且当 参照 “ 低 K 材料 “ 使用时, 应当理解是指介电常数小于 3.9 的材料。 0030 术语 “ 模量 “ 理解为是指应力与应变的比例并且除非另有说明, 是指在应力 - 应 变曲线的线弹性区域中测量的杨氏模量或拉伸模量。通常根据 ASTM 方法 D1708-95 测量模 量值。具有低模量的薄膜理解为还具有低内应力。 0031 术语 “ 可光限定 “ 是指材料或材料的组合物, 例如根据本发明实施方案的聚。
16、合物 组合物本身形成图案化层或结构的特性。以替代措辞, “ 可光限定层 “ 不要求使用在其上 形成的另一个材料层, 例如光致抗蚀剂层, 来形成上述图案化层或结构。应进一步理解, 具 有此种特性的聚合物组合物在形成电路的图案中用来形成图案化薄膜 / 层或结构。应指出 的是, 电路包括可光限定材料或层的“成像曝光“。 此种成像曝光是指层的所选部分曝光到 光化辐射中, 其中保护未选择部分不曝光到此种光化辐射中。 0032 短语 “ 以光子形成催化剂的材料 “ 是指这样一种材料, 即当曝光于 “ 光化辐射 “ 中时它将分裂, 分解或用某种其它方式改变其分子组成而形成能够引发聚合物中的交联反 应的化合物。
17、, 其中术语 “ 光化辐射 “ 是指包括任何类型的能够引起上述分子组成改变的辐 说 明 书 CN 103311208 A 5 4/24 页 6 射。例如, 任何波长的紫外或可见光辐射, 与此种辐射的来源无关或来自合适的 X 射线或电 子束源的辐射。“ 以光子形成催化剂 “ 的合适材料的非限制性实例包括光酸产生剂和光碱 产生剂例如下面将详细论述的那些。还应当指出, 通常地, “ 以光子形成催化剂的材料 “ 如 果被加热到合适的温度则还将形成催化剂。 0033 连同组合物一起使用的术语 “ 固化 “ 例如 “ 固化的组合物 “ 将意指被该组合物包 括的至少一部分可交联组分是至少部分交联的。在本发明。
18、的一些实施方案中, 此种可交联 组分的交联密度, 即交联度基本上是完全交联的100%。 在其它实施方案中, 交联密度为完全 交联的 80%-100%。本领域技术人员应理解可以通过各种方法, 例如下面论述的动态机械热 分析 (DMTA) 测定交联的存在和程度 (交联密度) 。这一方法测定涂层或聚合物的自由膜的 玻璃化转变温度和交联密度。已固化材料的这些物理性能与交联网络的结构有关。较高的 交联密度值表明涂层或薄膜中较高的交联度。 0034 连同本文描述的方法和聚合物组合物使用的术语粘结将意指本发明芯片堆叠实 施方案中的芯片之间形成的粘结以及本发明晶片减薄实施方案中晶片和基材之间形成的 粘结。另外。
19、, 应当理解此种粘结通常在例如上述固化过程期间完成。 0035 下面陈述, 其中例如, R23和 R24说成独立地选自一组取代基, 是指 R23和 R24独立地 选择, 而且当R23变量在分子中出现不止一次时, 那些出现独立地选择 (例如, 如果R1和R2各 自是结构通式 II 的含环氧基的基团, R23在 R1中可以是 H, R23在 R2中可以是甲基) 。本领域 技术人员应认识到取代基的尺寸和性质可以影响可以存在的其它取代基的数目和性质。 0036 应该指出的是, 在这里的本文、 方案、 实施例和表中的具有未得到满足的化合价的 任何原子认为具有合适数目的氢原子来满足这些化合价。 0037 。
20、所谓的 “ 烃基 “ 是指取代基是氢或仅由碳和氢原子组成。如本领域技术人员已知 的那样, 烃基连同那些定义适用的以下定义在内, 与术语是否单独地或与其它术语结合使 用无关, 除非另有说明。因此, “ 烷基 “ 的定义适用于 “ 烷基 “ 以及 “ 芳烷基 “、 “ 烷芳基 “ 等的 “ 烷基 “ 部分。 0038 术语 “ 烷基 “ 是指脂族烃基, 它可以是线性或支化无环或环状的并且在链中包含 1-25 个碳原子。在一个实施方案中, 有用的烷基在链中包含 1-12 个碳原子。“ 支化 “ 是指 一个或多个低级烷基例如甲基、 乙基或丙基与线性烷基链连接。烷基可以包含一个或多个 选自 O、 N 和。
21、 Si 的杂原子。适合的烷基的非限制性实例包括甲基、 乙基、 正丙基、 异丙基、 正 丁基、 叔丁基、 正戊基、 己基、 庚基、 壬基、 癸基、 环己基和环丙基甲基。 0039 “ 芳基 “ 是指含 5-14 个碳原子, 优选 6-10 个碳原子的芳族单环或多环环系。芳 基可以包含一个或多个选自 O、 N 和 Si 的杂原子。芳基可以取代有一个或多个 “ 环系取代 基“, 它们可以相同或不同, 并且包括烃基取代基。 适合的芳基的非限制性实例包括苯基、 萘 基、 茚基、 四氢萘基和茚满基。 0040 “ 芳烷基 “ 是指其中芳基和烷基都如先前所述的芳基 - 烷基基团。在一些实施方 案中, 有用的。
22、芳烷基包含低级烷基。 这些适合的芳烷基的非限制性实例包括苄基、 苯乙基和 其中该芳烷基经由亚烷基与降冰片烯连接的naphthlenylmethyl。 在一些实施方案中, 芳烷 基可以包含一个或多个选自 O、 N 和 Si 的杂原子。 0041 “ 环状烷基 “ 或 “ 环烷基 “ 是指一般含 3-10 个碳原子, 在一些实施方案中 5-10 个 碳原子, 在其它实施方案中 5-7 个碳原子的非芳族一或多环环系。环烷基可以取代有一个 说 明 书 CN 103311208 A 6 5/24 页 7 或多个 “ 环系取代基 “, 它们可以相同或不同, 并且包括烃基或芳基取代基。适合的单环环 烷基的非。
23、限制性实例包括环丙基、 环丁基、 环戊基、 环己基等。适合的多环环烷基的非限制 性实例包括 1- 十氢萘基、 降冰片基、 金刚烷基等。环烷基可以包含一个或多个选自 O、 N 和 Si 的杂原子 (“ 杂环基 “) 。适合的单环杂环基环的非限制性实例包括哌啶基、 吡咯烷基、 哌 嗪基、 吗啉基、 硫代吗啉基、 噻唑烷基、 1,3- 二氧戊环基、 1,4- 二氧六环基、 四氢呋喃基、 四 氢噻吩基、 四氢硫吡喃基等。 0042 名称 “ 缩水甘油基甲基醚降冰片烯 “ 和 “ 甲基缩水甘油醚降冰片烯 “ 在此可互换 地使用并且是指相同的单体或衍生的重复单元。术语 “ 辛基环氧基降冰片烯 “ 和 “ 。
24、环氧基 辛基降冰片烯 “ 在此可互换地使用并且是指相同的单体或衍生的重复单元。 0043 正如前面提到的那样, 根据本发明的实施方案涉及使用包括乙烯基加成聚合物的 聚合物组合物的方法。 此种聚合物进一步包括具有两个或更多个不同类型的重复单元的骨 架, 该重复单元衍生自降冰片烯型单体, 此种单体独立地选自根据通式 I 的单体 : 0044 0045 其中 X 选自 -CH2-、 -CH2-CH2- 和 -O- ; m 是 0-5, 在一些情况下 0-3, 在其它情况下 0-2 的整数, R1、 R2、 R3和 R4的每个出现独立地选自以下基团之一 : 0046 H, C1-C25线性、 支化和环。
25、状烷基、 芳基、 芳烷基、 烷芳基、 烯基和炔基 ; 或 0047 C1-C25线性、 支化和环状烷基、 芳基、 芳烷基、 烷芳基、 烯基和炔基, 它们包含一个或 多个选自 O、 N 和 Si 的杂原子 ; 或 0048 根据通式 II 的缩水甘油醚结构部分 : 0049 0050 其中 A 是选自 C1-C6线性、 支化和环状亚烷基的连接基, R23和 R24各自独立地选自 H、 甲基和乙基 ; 或 0051 R1、 R2、 R3和 R4中通过选自 C1-C25线性、 支化和环状亚烷基和亚烷基芳基的连接基 连接在一起的两个的任何组合 ; 和 0052 条件是至少两种根据通式 I 的相异类型的。
26、单体中的一种包括至少一个缩水甘油 醚侧基并且该至少两种相异类型单体中的另一种包括至少一个芳烷基侧基。 0053 通常地, 根据本发明的实施方案的两个或更多个相异类型的重复单元衍生自根据 通式 I 的包括缩水甘油醚侧基和芳烷基侧基的单体。一些实施方案包括衍生自具有此种上 述侧基的单体的重复单元, 该重复单元任选与一种或多种类型的衍生自烃基取代的降冰片 烯型单体的重复单元结合。 0054 具有缩水甘油醚侧基的适合的单体是由通式 I 表示的降冰片烯型单体, 其中 R1、 R2、 R3和 R4中一个或多个独立地是由通式 II 表示的侧基 : 说 明 书 CN 103311208 A 7 6/24 页 。
27、8 0055 0056 其中 A 是选自 C1-C6线性、 支化和环状亚烷基的连接基, R23和 R24各自独立地选自 H、 甲基和乙基。适合的连接基 A 的非限制性实例包括亚甲基、 亚乙基、 亚丙基、 异亚丙基、 亚 丁基、 异亚丁基和亚己基。有用的缩水甘油基烷基醚侧基的非限制性实例包括缩水甘油基 甲基醚、 缩水甘油基乙基醚、 缩水甘油基丙基醚、 缩水甘油基异丙基醚、 缩水甘油基丁基醚、 缩水甘油基异丁基醚、 缩水甘油基己基醚和它们的混合物。 0057 具有芳烷基侧基的适合的单体是由通式 I 表示的降冰片烯型单体, 其中 R1、 R2、 R3 和 R4中一个或多个是烷芳基例如苄基、 苯乙基和。
28、 naphthlenylmethyl 苯乙基。 0058 具有任选的烃基侧基的适合的单体是由通式 I 表示降冰片烯型单体, 其中 R1、 R2、 R3和 R4中一个或多个各自独立地选自氢、 线性和支化 (C1-C20) 烷基、 烃基取代和未取代的 (C5-C12) 环烷基、 烃基取代和未取代的 (C6-C40) 芳基、 烃基取代和未取代的 (C7-C15) 芳烷基、 (C3-C20) 炔基、 线性和支化 (C3-C20) 烯基或乙烯基 ; R1和 R2或 R3和 R4中任一可以合起来形 成 (C1-C10) alkylidenyl, R2和 R4当与和它们连接的两个环碳原子接合时可以代表含 4。
29、-12 个碳原子的饱和或不饱和环基或含 6-17 个碳原子的芳环 ; m 是 0、 1、 2、 3、 4 或 5。 0059 对于一些适合的单体, m 是 0。因此, 此种单体由下面通式 (III) 表示 : 0060 0061 其中 X、 R1、 R2、 R3和 R4如上所讨论。 0062 在本发明的一些实施方案中, 采用具有第一类型相异重复单元的聚合物, 该重复 单元衍生自降冰片烯型单体, 其中 X 是 -CH2-, m 是 0, 基团 R1、 R2、 R2和 R4中三个各自是 H, 第 四个是根据通式 II 的含缩水甘油醚的基团, 其中 A 是亚烷基, R23和 R24各自是 H。示例性。
30、单 体包括但不限于缩水甘油基烷基醚降冰片烯型单体, 例如缩水甘油基甲基醚降冰片烯、 缩 水甘油乙基醚降冰片烯、 缩水甘油基丙基醚降冰片烯、 缩水甘油基异丙醚降冰片烯、 缩水甘 油基丁基醚降冰片烯、 缩水甘油基异丁基醚降冰片烯和 / 或缩水甘油基己基醚降冰片烯。 0063 在一些实施方案中, 采用的聚合物具有第二类型相异重复单元, 该重复单元衍生 自降冰片烯型单体, 其中 X 是 -CH2-, m 是 0, 基团 R1、 R2、 R2和 R4中三个各自是 H, 第四个是 芳烷基例如苄基、 苯乙基和 naphthlenylmethyl 苯乙基。 0064 在一些实施方案中, 采用的聚合物具有第三类。
31、型相异重复单元, 该重复单元衍生 自降冰片烯型单体, 其中 X 是 -CH2-, m 是 0, 基团 R1、 R2、 R2和 R4中三个各自是 H, 第四个是 线性或支化烷基。非限制性实例包括正丁基、 新戊基、 己基、 癸基或十二烷基。 0065 在根据本发明的一个示例性实施方案中, 采用的聚合物具有第一相异类型的重复 单元和第二相异类型的重复单元, 该第一相异类型的重复单元衍生自缩水甘油基甲基醚降 冰片烯 (GMENB) 或环氧基辛基降冰片烯 (EONB) , 该第二相异类型的重复单元衍生自苯乙基 说 明 书 CN 103311208 A 8 7/24 页 9 降冰片烯 (PENB) 。包含。
32、在该聚合物中的第一相异类型的重复单元的量可以为 10-50 摩尔 % (mol%) , 基于用来制备该聚合物的单体的总摩尔 %, 其中第二相异类型的重复单元占该聚合 物中重复单元的总量的其余部分。在其它实施方案中, 第一相异类型的重复单元的量可以 为 20-40mol%。 0066 在本发明的另一个示例性实施方案中, 采用的聚合物具有衍生自GMENB或EONB的 第一相异类型的重复单元, 衍生自 PENB 的第二相异类型的重复单元和衍生自癸基降冰片 烯 (癸基 NB) 或十二烷基降冰片烯 (十二烷基 NB) 的第三相异类型的重复单元。聚合物中包 含的第一相异类型的重复单元的量可以为 10-40。
33、mol%, 第二相异类型的重复单元的量可以 为 5-50mol%, 第三相异类型的重复单元的量可以为 20-65mol%, 都基于用来制备该聚合物 的单体的总摩尔 %。 0067 在本发明又一个示例性实施方案中, 采用的聚合物具有衍生自GMENB或EONB的第 一相异类型的重复单元, 衍生自PENB的第二相异类型的重复单元, 衍生自癸基NB或十二烷 基 NB 的第三相异类型的重复单元和衍生自三甲氧基甲硅烷基降冰片烯 (TMSNB) 、 三乙氧基 甲硅烷基降冰片烯 (TESNB) 或三甲氧基甲硅烷基酯降冰片烯 (TMSESNB) 的第四相异类型的 重复单元。 聚合物中包含的第一相异类型的重复单元。
34、的量可以为10-40mol%, 第二相异类型 的重复单元的量可以为 5-50mol%, 第三相异类型的重复单元的量可以为 20-65mol%, 第四 相异类型的重复单元的量可以为 2-15mol%, 都基于用来制备该聚合物的单体的总摩尔 %。 0068 有利地, 上述示例性聚合物各自包含经选择为聚合物提供合适性能的重复单元。 例如, 具有衍生自GMENB或EONB的重复单元的聚合物当适合地催化时与其它重复单元的侧 基交联, 有利地获得抗溶于一些溶剂的交联聚合物部分。这样, 提供形成图案的手段, 其中 将聚合物薄膜成像曝光到活化辐射中并通过溶于合适的溶剂除去未曝光的非交联聚合物 部分。 具有衍生。
35、自癸基NB或十二烷基NB, 以及具有其它烷基侧基的单体的重复单元的此种 聚合物提供为最终聚合物薄膜定制模量和内应力的手段。已经发现, 此种烷基重复单元还 与聚合物对基材的粘附强度和聚合物在粘结后和预固化加工期间的粘性有关。应当指出, 上面简要论述的数种类型重复单元的优点是非限制性实例并且该示例性重复单元可以具 有其它优点并且其它类型的重复单元可以具有类似或其它的优点。 0069 在合适的聚合催化剂存在下在溶液中使用来形成用于根据本发明实施方案的聚 合物的单体聚合。 可用于制备根据本发明实施方案的聚合物的乙烯基加成催化剂近来已变 得已知并且包括例如, 由以下通式表示的此种催化剂 : EnNi(C。
36、6F5) 2其中 n 是 1 或 2, E 代 表中性 2 电子供体配体。当 n 是 1 时, E 优选是 - 芳烃配体例如甲苯、 苯和均三甲苯。当 n 是 2 时, E 优选选自二乙醚、 THF(四氢呋喃) 、 乙酸乙酯和二烷。反应介质中单体与催 化剂的比例可以在本发明一个示例性实施方案中为 5000:1-50:1, 在另一个示例性实施方 案中可以为 2000:1-100:1 的比例。通常在适合的溶剂中在 0 -70范围内的合适温度下 进行聚合, 但是其它更低或更高的温度也可能是合适的。 在一些实施方案中, 该温度可以为 10 -50, 在其它实施方案中为 20 -40。可以用来制备根据本发。
37、明实施方案的聚合 物的上述通式的聚合催化剂包括但不限于,(甲苯) 双 (全氟苯基) 镍、(均三甲苯) 双 (全氟苯 基) 镍、(苯) 双 (全氟苯基) 镍、 双 (四氢呋喃) 双 (全氟苯基) 镍、 双 (乙酸乙酯) 双 (全氟苯基) 镍和双 (二烷) 双 (全氟苯基) 镍。其它有用的乙烯基 - 加成催化剂包括 PCT WO97/33198 和 PCT WO00/20472 中公开的镍化合物。 说 明 书 CN 103311208 A 9 8/24 页 10 0070 用于此种单体的乙烯基加成聚合的适合溶剂包括但不限于烃和芳族溶剂。 可用于 本发明的烃溶剂包括但不限于烷烃和环烷烃例如戊烷、 己。
38、烷、 庚烷和环己烷。 芳族溶剂的非 限制性实例包括苯、 1,2- 二氯苯、 甲苯、 甲乙酮 (MEK) 、 二甲苯和均三甲苯。其它有机溶剂例 如二乙醚、 四氢呋喃、 乙酸酯例如乙酸乙酯、 酯、 内酯、 酮、 酰胺和二氯甲烷也是有用的。 上述 溶剂中一种或多种的混合物也可以用作聚合溶剂。 0071 有利地, 可以容易地控制由上述聚合方法产生的聚合物的平均分子量 (Mw) 。例 如, 可以通过改变单体与催化剂比例获得此种控制。因此, 如果所有其它情况相同, 则使用 5000:1 的单体与催化剂比例的聚合将获得具有比此种比例是 100:1 时更高 Mw 的聚合物。 此外, 通过在链转移剂 (CTA)。
39、 存在下进行聚合将聚合物的Mw控制到大约10,000-500,000或 更高的范围。示例性 CTA 可以是例如, 在相邻碳原子之间具有端烯属双键的化合物, 其中与 该双键相邻的至少一个碳原子具有与其键接的两个氢原子。 0072 有用的 CTA 化合物由以下通式 IV 表示 : 0073 0074 其中 R 和 R 各自独立地选自氢、 支化或未支化 (C1-C40)烷基、 支化或未支化 (C2-C40) 烯基或卤素。上述链转移剂中, 含 2-10 个碳原子的 - 烯烃是优选的, 例如乙烯、 丙烯、 4- 甲基 -1- 戊烯、 1- 己烯、 1- 癸烯、 1,7- 辛二烯和 1,6- 辛二烯或异丁。
40、烯。 0075 虽然采用烯属 CTA 获得特定结果的最佳条件可以由熟练技术人员用实验方法容 易地确定, 但是我们已经得知, 一般而言, a- 烯烃 (例如乙烯、 丙烯、 1- 己烯、 1- 癸烯、 4- 甲 基 -1- 戊烯) 是最有效的烯属 CTA, 而 1,1- 二取代的烯烃 (例如异丁烯) 不太有效。换句话 说, 其它条件都相同, 要求达到给定分子量的异丁烯的浓度将比乙烯是所选 CTA 的情况高 得多。 0076 正如前面提到的那样, 根据本发明的实施方案包括的聚合物具有优异的物理性 能, 尤其对于用于电气或电子器件的光可限定组合物。这些性能包括但不限于, 低吸湿性 (小于 2wt%) 。
41、、 低介电常数 (小于 3.9) 、 低模量 (小于 4GigaPascal (GPa) ) 、 与电子和光电子器 件的加工相容的固化温度和未交联聚合物、 或聚合物薄膜的未交联部分在许多常用有机溶 剂中的溶解性, 所述有机溶剂包括常用的光刻显影剂。 0077 在本发明的一些实施方案中, 所使用的聚合物组合物包括低 K 聚合物, 也就是利 用此种聚合物的光限定形成的介电常数小于 3.9 的固化聚合物、 薄膜、 层或结构。在一些实 施方案中, 此种固化聚合物、 薄膜、 层或结构可以具有低到 2.5, 在一些情况下 2.3, 在其它 情况下 2.2 的介电常数。应当理解, 上述范围中的介电常数低到足。
42、以提供电气和 / 或电子 器件中传导线间的传输延迟的减小和交互干扰的减轻。 所述聚合物、 聚合物组合物、 含该聚 合物组合物的可光限定聚合物组合物, 和 / 或由此种可光限定聚合物组合物获得的固化层 和 / 或薄膜的介电常数可以在上面列举的任何值之间改变。 0078 用于根据本发明实施方案的聚合物有利地具有低模量。因此, 根据本发明形成的 一些固化聚合物、 薄膜、 层或结构具有小于4.0GPa和低到0.3GPa的模量, 其它低到0.2GPa, 其它还低到0.1GPa。 如熟练技术人员已知的那样, 如果模量太高, 则此种高模量的薄膜通常 还将具有高的内应力 , 这可能导致可靠性问题, 例如电子器。
43、件包中的管芯破裂。 说 明 书 CN 103311208 A 10 9/24 页 11 0079 在其它示例性固化聚合物、 薄膜、 层或结构中, 吸湿性的水平通常小于 2wt%, 在一 些情况下小于 0.8wt%, 在其它情况下小于 0.3wt%。当在本文使用时, “ 吸湿性 “ 通过根据 ASTM D570-98 测量样品的重量增益来测定。 0080 根据本发明实施方案形成的固化聚合物、 薄膜、 层或结构有利地具有至少 170, 在一些情况下至少 200, 在一些情况下至少 220至高达 350的玻璃化转变温度 (Tg) 。 在一些实施方案中, Tg 高达 325, 在其它实施方案中高达 3。
44、00, 在一些实施方案中高达 280。有利地, 此种高 Tg 允许将固化聚合物、 薄膜、 层或结构用于各种应用和器件。作为 一个非限制性实例, 等于或大于 300, 在一些情况下, 等于或大于 350的 Tg 足以允许在 用于微电子器件例如 IC 的包装期间达到成功的回流焊加工。聚合物的玻璃化转变温度可 以在上面指出的任何值之间改变。 如本文所涉及那样, 使用Dynamic Mechanical Analysis (DMA) 在可以从 TA Instruments, New Castle, DE 获得的 Rheometric Scientific Dynamic Analyzer Model 。
45、RDAII 上根据 ASTM D5026-95 (温度 : 以 5 / 分钟的速度从环境至 400) 测定 Tg。 0081 固化聚合物、 薄膜或层还显示在合适的加工之后良好的粘接强度。 就是说, 本发明 一些实施方案得到具有至少 10MPa 的粘结剪切强度的粘结, 而其它实施方案得到具有至少 20MPa 的粘结剪切强度的粘结。如本文所涉及那样, 使用具有 Zeta datalog/statistics system4.4 版软件的 Quad Group, Romulus III-A Universal Materials Tester 测定粘结 剪切强度。 使用Die Shear Head2。
46、182运行程序设计的Die Bond Breaking Point Test, 其 中速度设置到快速且力设置到 980 牛顿。 0082 正如前面提到的那样, 用于本发明实施方案的聚合物具有 10,000-500,000 的 重均分子量 (Mw) 。对于一些实施方案, 所采用的聚合物具有至少 30,000, 对于其它至少 60,000, 在还有的其它中至少 90,000 的 Mw 是有利的。一些这样的实施方案将聚合物 Mw 的上界限制到至多 400,000, 在其它中限制到至多 250,000, 在还有的其它中限制到至多 140,000 也是有利的, 其中使用聚 (苯乙烯) 标准样品通过凝胶渗。
47、透色谱 (GPC) 测定 Mw。应 当理解, 用于根据本发明的任何实施方案的聚合物的所选 Mw 将经选择足以在由其获得的 固化聚合物、 薄膜、 层或结构中提供所需物理性能。此外, 应当理解包括在这些实施方案内 的聚合物的 Mw 可以在上面提供的任何 Mw 值之间改变。 0083 用于根据本发明任何实施方案的聚合物组合物包括用量足以为所得组合物, 以及 由此种组合物形成的涂层和固化层提供上述所需物理性能的聚合物。 对于可用于本发明实 施方案的示例性聚合物组合物, 该聚合物有利地以该可光限定聚合物组合物的至少 10wt%, 在其它中至少15wt%, 在还有的其它中至少25wt%的量存在。 一些这样。
48、的组合物将聚合物的 上界限制到聚合物组合物的至多 60wt%, 在其它中至多 50wt%, 在还有的其它中至多 40wt% 的量也是有利的。存在于聚合物组合物中的聚合物的量可以在上面列举的任何值之间改 变, 其中此种用量基于专门应用的要求和待将聚合物组合物施加到基材上的方法选择。另 外, 应当理解虽然可用于本发明实施方案的许多聚合物组合物是可光限定组合物, 但是其 它有用的聚合物组合物不是。 0084 此种上述聚合物组合物还包含选自反应性和 / 或非反应性化合物的合适的溶剂 以用作聚合物及其它用来形成聚合物组合物的添加剂的载体。 此种溶剂可以是一种或多种 非反应性化合物例如烃溶剂、 芳族溶剂、。
49、 环脂族环醚、 环醚、 乙酸酯、 酯、 内酯、 酮和酰胺或反 说 明 书 CN 103311208 A 11 10/24 页 12 应性化合物例如脂族一和多乙烯基醚、 环脂族一和多乙烯基醚、 芳族一和多乙烯基醚和环 状碳酸酯。 应当理解, 因此, 在一些情况下, 溶剂可以仅选自非反应性的化合物, 在其它情况 下仅选自反应性化合物, 在还有的其它情况中选自反应性和非反应性化合物的混合物。此 外, 在任何上述情况中, 溶剂可以进一步包含任何单一化合物或合适的化合物的任何混合 物。合适的溶剂的特定非限制性实例包括非反应性化合物例如环己烯、 苯、 甲苯、 二甲苯、 均三甲苯、 四氢呋喃、 茴香醚、 terpenenoids、 双 (4- 乙烯氧基苯基) 甲烷、 环己酮和 2- 庚酮 (MAK) ; 反应性化合物例如氧化环己烯、 氧化-蒎烯、 2,2-亚甲基双 (4,1-亚苯氧基亚甲 基) 。