一种低应力键合胶材料及制备方法技术

一种低应力键合胶材料及制备方法，本发明专利技术涉及键合胶材料及制备方法。解决现有临时键合胶材料无法兼顾高耐温等级与低应力的问题。一种低应力键合胶材料由环烯烃共聚物树脂、与催化剂预混合后的环戊二烯、抗氧化剂及溶剂制备而成；制备方法：一、称取；二、将环烯烃共聚物树脂加入到溶剂中，加热搅拌，然后停止加热，继续搅拌，待冷却至室温后，加入抗氧化剂，待抗氧化剂溶解后，加入与催化剂预混合后的环戊二烯，室温下继续搅拌；本发明专利技术用于低应力键合胶材料及制备。及制备。及制备。

【技术实现步骤摘要】
一种低应力键合胶材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及键合胶材料及制备方法。

技术介绍

[0002]基于摩尔定律的器件按比例缩小的终结以及延续这个传奇定律的下一代光刻技术一直是近十年来争论的话题，面临不断增加的挑战，三维(3D)器件已经成为一个制造更小、速度更快、具有更强功能器件的可行解决方案。三维集成和封装需要新的方法来加工和处理晶圆。通常情况下，通过硅通孔制造的3D结构(TSV)被认为是3D集成。多数的堆叠器件，通常包含晶圆减薄工艺并且需要一些薄晶圆处理的方法，减薄到150μm或更薄的晶圆，已经证明处理过程中没有明显损坏，但这些晶圆需要高度复杂并且昂贵的设备处理以避免损坏。在厚度大于100μm时，TSV的形成和填充会具有一定困难，并且昂贵。而采用更薄的衬底，互连延迟和散热问题可以更好地解决。要使TSV技术可以实现，晶圆必须减薄到100μm或更薄。减薄的硅晶圆十分脆弱并且往往存在扭曲和凹陷情况，而该风险随着晶圆尺寸的增加而上升。大多数3D集成电路(IC)制造商非常希望晶圆厚度减薄到50μm或更小以实现3D集成的全部优点。处理这样薄的晶圆要求每个晶圆使用临时的键合材料，临时键合到一个载体或操作晶圆上。一旦一个器件晶圆黏附在一个载体晶圆上，则晶圆对可以像一个标准的全厚度晶圆一样处理。当背面处理完成后，减薄晶圆可以从载体分离(释放或剥离)并黏附在一个切割框架上，分割成芯片用于拾取工艺。
[0003]临时键合胶材料在使用过程中，通常需要承受减薄过程中所带来的高剪切力，同时确保器件晶圆固定在载体上不发生滑动或倾斜。此外，临时键合胶还需要与器件晶圆一同经历各类处理工艺，如高温(250℃或更高)、化学试剂处理(极性溶剂、强酸)等。目前，主流的临时键合胶材料主要由热塑性树脂为主要原料，而应用最为广泛的就是环烯烃共聚物，环烯烃共聚物树脂具有良好的耐高温、耐介质、透明度高等特性，但环烯烃共聚物树脂也存在脆性较大的问题，这也导致其在作为临时键合胶材料时，容易在减薄过程中发生应力集中导致晶圆碎裂的情况，并且在经历大幅温度变化时也容易积累热应力，导致器件晶圆变形。而且由于环烯烃共聚物树脂与常规的热塑性弹性体相容性较差，行业内往往通过选择更低分子量的环烯烃共聚物树脂来增加临时键合胶材料的柔韧性，但这样也很大程度的降低了材料的耐热性。因此，需要开发一种能够与环烯烃共聚物树脂相容性良好的增韧树脂，通过与环烯烃共聚物树脂共混，从而获得一种能够兼顾耐热性与低应力特性的临时键合胶材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决现有临时键合胶材料无法兼顾高耐温等级与低应力的问题，进而提供一种低应力键合胶材料及制备方法。
[0005]一种低应力键合胶材料，它按质量份数由100份环烯烃共聚物树脂、2份～10份与催化剂预混合后的环戊二烯、0.1份～0.5份抗氧化剂及100份～250份溶剂制备而成；
[0006]所述的环戊二烯为双环戊二烯或1
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戊基
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2,4
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环戊二烯；
[0007]所述的双环戊二烯的结构式为
[0008]所述的1
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戊基
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2,4
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环戊二烯的结构式为
[0009]一种低应力键合胶材料的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0010]一、按质量份数称取100份环烯烃共聚物树脂、2份～10份与催化剂预混合后的环戊二烯、0.1份～0.5份抗氧化剂及100份～250份溶剂；
[0011]二、将称取的环烯烃共聚物树脂加入到溶剂中，在氮气气氛及温度为50℃～120℃的条件下，搅拌4h～6h，然后停止加热，继续搅拌，待冷却至室温后，加入抗氧化剂，待抗氧化剂溶解后，在加料时间为30min～90min下加入与催化剂预混合后的环戊二烯，室温下继续搅拌1h～4h，得到低应力键合胶材料。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013]向环烯烃共聚物树脂中引入了环戊二烯，经过加热处理后，环戊二烯能够交联聚合成聚环戊二烯。聚环戊二烯具有极佳的韧性，有效地弥补了环烯烃共聚物树脂脆性较大的缺点，这使得本专利技术所制备的临时键合胶材料具备了低应力的特性。此外，聚环戊二烯使整个体系处于三维交联结构中，有效地提高了材料的高温模量，进一步增强了高温粘接强度。
[0014]本专利技术采用了环烯烃共聚物树脂作为临时键合胶材料的主要成分，环戊二烯作为改性剂，相较于纯环烯烃共聚物树脂体系的临时键合胶材料，提升了高温下的粘接强度，降低了材料在使用时的应力，此外，环烯烃共聚物树脂还出乎意料的与环戊二烯在特定溶剂下具有良好的相溶性，上述三者性能的同时满足这是其他种类的改性剂(如低分子量环烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、橡胶、环氧树脂)难以实现的。
[0015]本专利技术所合成的1
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戊基
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2,4
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环戊二烯相比于常规的环戊二烯，增加了戊基结构，在聚合后，使分子链段的柔性得到了提升，同时，其侧链上的戊基一定程度的增加了分子结构的不规整性，导致其交联密度降低，使热塑性的环烯烃分子能够更好的分布在其骨架结构中，不仅能够起到更好的增韧效果，为环烯烃共聚物体系带来了更低的残余应力，也保证了所制备的键合胶材料的可清洗性。
[0016]本专利技术使用残余应力测试仪对临时键合胶材料在各种温度环境下所产生的应力进行了有效的评价，直观的量化了应力的大小。
[0017]采用本专利技术制备的临时键合胶材料具有如下优点：
[0018](1)具有较高的热稳定性，键合后350℃/120min无缺陷产生；
[0019](2)粘接性能好，室温及高温下芯片推剪强度高，其室温推剪强度≥14MPa，其150℃下推剪强度≥5MPa；
[0020](3)具有低应力特性，能够在高温处理后产生较低的残余应力。
附图说明
[0021]图1为实施例五制备的1
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戊基
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2,4
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环戊二烯的红外谱图。
具体实施方式
[0022]具体实施方式一：本实施方式的一种低应力键合胶材料，它按质量份数由100份环烯烃共聚物树脂、2份～10份与催化剂预混合后的环戊二烯、0.1份～0.5份抗氧化剂及100份～250份溶剂制备而成；
[0023]所述的环戊二烯为双环戊二烯或1
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戊基
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2,4
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环戊二烯；
[0024]所述的双环戊二烯的结构式为
[0025]所述的1
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戊基
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2,4
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环戊二烯的结构式为
[0026]本具体实施方式环烯烃共聚物树脂，通常选择重均分子量(M
w
)在50000～300000范围内的环烯烃共聚物树脂，优选80000～250000，更优选为100000～200000。环烯烃共聚物树脂同时也优选具有80℃以上的玻璃化转变温度(Tg)，更优选为9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低应力键合胶材料，其特征在于它按质量份数由100份环烯烃共聚物树脂、2份～10份与催化剂预混合后的环戊二烯、0.1份～0.5份抗氧化剂及100份～250份溶剂制备而成；所述的环戊二烯为双环戊二烯或1
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戊基
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2,4
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环戊二烯；所述的双环戊二烯的结构式为所述的1
‑
戊基
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2,4
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环戊二烯的结构式为2.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的环烯烃共聚物树脂的重均分子量为50000～300000，玻璃化转变温度为80℃以上。3.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的催化剂为三壬基酚三氯化钨、一氯二乙基铝、二氯乙基铝、二异丁基氯化铝、甲基二氯化铝和二甲基氯化铝中的一种或其中几种的混合。4.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的抗氧化剂为酚类抗氧剂或亚磷酸盐类抗氧剂。5.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的抗氧化剂为季戊四醇四(3
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸酯)和三(2，4
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二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或两种的混合。6.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的溶剂的沸点为100℃～230℃。7.根据权利要求6所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的溶剂为双戊烯、1
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十二烯，环十二烯、蒎烯、双环己烯、环辛烷、环戊烷、环庚烷、丁酮、环己酮、环戊酮、D
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柠檬烯或丁基环己烷。8.根据权利要求1所述的一种低应力键合胶材料，其特征在于所述的1
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戊基
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2,4
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环戊二烯具体是按以下步骤制备：
①
将双环戊二烯加热至140℃～180℃，收集37℃～42℃的馏分，得到液体环戊二烯，将液体环戊二烯置于0℃或0℃以下的低温环境中密封贮存备用；
②
利用四氢呋喃溶解液体环戊二烯，得到环戊二烯的四氢呋喃溶液；在氮气保护下，向NaH中加入四氢呋喃并溶解，得到反应体系，在冰浴的条件下，使反应体系保持在0℃，在滴加速度为0.5mL/s～1mL/s的条件下，将环戊二烯的四氢呋喃溶液缓慢滴加至反应体系中，反应4h～6h，得到CPD

【专利技术属性】
技术研发人员：范旭鹏，刘长威，王德志，李洪峰，曲春艳，赵立伟，周东鹏，宿凯，冯浩，肖万宝，张杨，杨海冬，杜程，李开芹，程羽，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院石油化学研究院，
类型：发明
国别省市：