[發(fā)明專利]高壓條件下具有增強可靠性的粘膠劑及使用該粘膠劑用于半導體封裝的膠帶

有效

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• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103571412B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 洪昇佑;崔城煥;金晟鎮(zhèn);金演秀
• 申請（專利權）人: 東麗尖端素材株式會社
• 主分類號: C09J163/00
• 分類號: C09J163/00;C09J7/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

技術領域

本發(fā)明涉及在高壓下具有增強電氣可靠性的粘膠劑以及使用這種粘膠劑的用于半導體封裝的膠帶。更具體地說，涉及在高壓下具有電氣可靠性（electrical reliability）的粘膠劑以及使用這種粘膠劑的用于半導體封裝的膠帶，其中環(huán)氧基樹脂中含有最佳摻量的環(huán)氧固化劑，以便通過增強交聯(lián)密度來增強斷裂韌度，從而在30V或以上高壓下保證了電氣可靠性，由于分子在固化網絡內進行堅固地交聯(lián)，因此在200℃或以上高溫下獲得了出色的高溫膠粘性。

背景技術

根據寬度、厚度、半導體封裝面積、引線長度、芯片焊盤面積等因素，制造各種用于安裝半導體的引線框架。引線框架的典型結構包括引線框架主體、從主體延伸出的外部引線、從外部引線延伸至主體內部的內部引線、位于內部引線內中心用于將半導體芯片安裝到其頂面的芯片焊盤、連接到芯片焊盤的系桿。

順應半導體高效集成且封裝工藝成本降低這一大趨勢，引線框架變成了針對半導體封裝的多樣化結構。

然而，盡管引線框架類型根據不同的封裝結構變得多樣化，但引線框架中的引線通常會形成的非常細，這樣便需要執(zhí)行引線焊接等各種工藝，此外，由于外部因素而使引線晃動時很容易發(fā)生電氣連接故障。因此，需要粘接引線固定膠帶，以便牢牢固定住引線。

下面簡短概括了在引線框架與引線固定膠帶的粘接工藝中通過引線焊接在半導體與引線框架之間形成布線的步驟。首先，通過沖壓切斷引線固定膠帶，并在130至260℃的壓縮溫度下沖壓0.1至1.0秒后將引線固定膠帶粘接到引線框架上。

第二，使用芯片粘接膜將半導體芯片粘結到粘有引線固定膠帶的引線框架的芯片焊盤上。

第三，通常在130至180℃的溫度下進行5至90分鐘的熱處理，以便固化粘接半導體芯片與引線框架的芯片粘接膜。

最后第四，通過引線焊接，完成經過熱處理的半導體芯片與引線框架封裝的引線框架之間的布線。這時，在200至260℃的高溫下進行引線焊接。

由于引線固定膠帶應該在引線焊接工藝中固定引線，盡管引線固定膠帶是在自然溫度和壓力下粘接到引線框架，但引線焊接工藝卻在200℃或更 高溫度下進行，引線固定膠帶通常是B階段的產品，因此在自然溫度和壓力下粘接到引線框架上之后，旨在通過130至180℃的熱處理使其達到C階段。

然而，盡管引線框架中的引線采用引線固定膠帶進行粘接，但由于進行引線焊接工藝時的高溫，引線固定膠帶的粘性變成了橡膠狀態(tài)，因此引線的抗遷移性降低。

因此，引線遷移會帶來電氣連接問題，所以當引線框架的引線寬度較細時，非常可能發(fā)生此類問題。

一般會通過向引線框架封裝涂覆環(huán)氧樹脂封料（EMC），使壓力適合完成封裝之后的操作，如果引線框架是由銅材料構成的，那么引線之間的絕緣可靠性是個重要問題，因為有時候會發(fā)生電氣短路。

說明一下產生電氣短路的機制，首先，銅離子從引線流出，然后施加在引線框架封裝上的壓力作為驅動力，沉淀的銅離子移向另一個引線。

這時，到達另一個引線的銅離子沉淀為銅，然后沉淀銅聚集而發(fā)展為樹模石。

最后，樹模石到達另一個引線，由于引線通過銅進行電氣連接而發(fā)生電氣短路。

就是說，由于所施加的電壓用作了銅離子遷移的驅動力，因此發(fā)生電子短路。特別是在施加高壓的情況下，如電梯、車輛、半導體封裝等，這個問題會更加嚴重。

因此，完成引線框架封裝之后，需要的是在引線焊接工藝中具有高度抗引線遷移性能的粘膠劑并且在高壓下具有安全絕緣可靠性以及在高溫下具有膠粘性。

但是，高溫膠粘性和絕緣可靠性通常很難同時存在。

就是說，為了改善高溫膠粘性和絕緣可靠性，使用含有較小分子量的熱固樹脂會增加反映速率，而使用含有較小當量的熱固樹脂可以改善交聯(lián)密度。然而，由于僅由含有較小當量的熱固樹脂構成的熱固性網絡具有脆性，在高溫下膠粘性較差。

因此，通過努力改善先有技術中的問題，本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種粘膠劑，這種粘膠劑通過基于環(huán)氧基樹脂的固化網絡中包含的一種特殊環(huán)氧固化劑來增強交聯(lián)密度，從而增強電氣可靠性，通過增強固化網絡的斷裂韌度來改善高溫下的粘膠劑流動性，確定用于使用粘膠劑的半導體封裝的膠帶在引線焊接工藝中具有高度抗引線遷移性能，并且在完成引線框架封裝之后同時滿足高壓下的絕緣可靠性和高溫下的膠粘性。

發(fā)明內容