CN107481965B - 晶圆切割保护膜结构及其制造方法与使用其之切割晶圆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆切割保护膜结构其依序包含一离形层、一热传导组成物层、一人工石墨片层、一压感黏着层及一切割层；其中，该热传导组成物层及人工石墨片层，可提供良好的导热性、EMI遮蔽性及弯折性，有效提升半导体装置之均热性及散热性。
Description
技术领域
本发明系关于一种保护膜结构，特别系一种晶圆切割保护膜结构。
先前技术
半导体晶圆封装后，可使用于各种电子产品中，而由于电子产品（如智能型手机或平板点脑等）日趋轻薄化的需求，如何能使半导体装置能更加轻薄一直都是产业的开发目标。此外，电子产品如何能有效地散热，维持使用时的效能亦为重要的开发，3C产品常常会有过热造成机体当机，影响使用的情况。
半导体制程发展至今，在切晶及黏晶工序时，一般会先将晶圆黏附在黏晶切割胶膜上进行切割，当晶圆切割成晶粒要配置在电路板时，该黏晶切割胶膜之黏着剂层可移转到晶粒上，使晶粒被拾取后能直接附着固定在电路板上完成黏晶。即，黏晶切割胶膜不同于早期晶圆黏结薄膜贴合制程工序，晶粒必须另使用黏着剂附着至电路板后，经热固化才可黏着，即可免除晶粒在黏结薄膜贴合制程工序时，会有溢胶、晶粒倾斜及热处理对晶圆的伤害之问题。
发明内容
本发明者发现黏晶切割胶膜常用的黏着剂层多为单层结构，其主要为包含丙烯酸聚合物、含有不饱和烃基之环氧树脂及热硬化剂的组成物，并视需要添加二氧化硅等填料，然而，此种组成物在黏晶后往往使半导体装置热传导性低，散热性不佳之情况，造成使用效能不佳，进而影响到使用的电子产品。
是以，为提升半导体装置之散热性及使用效能，本发明欲提供一种多层结构之黏晶切割胶膜，其包含人工石墨层及热传导组成物层，可提供良好的导热性、EMI遮蔽性及弯折性，有效提升半导体装置之均热性及散热性，以提升使用之电子产品的效能。
即，本发明提供一种晶圆切割保护膜结构，其依序包含一离形层、一热传导组成物层、一人工石墨片层、一压感黏着层及一切割层。
进一步地，该人工石墨片层之厚度为7~40μm。
进一步地，该人工石墨片层具有均匀分布的穿孔，该穿孔之孔径大小为300~2500μm，孔间距为500~4500μm。
进一步地，该热传导组成物层包含环氧树脂50~60wt%、填料30~50wt及固化剂1~10wt%。
进一步地，该环氧树脂系选自由双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、二羟基联苯环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂及其组合所组成之群组。
进一步地，该填料系择自由Al2O3、BN、AlN、石墨及其组合所组成之群组。
本发明另提供一种如上述之晶圆切割保护膜结构之制造方法，其步骤如下：(a)将热传导聚合组成物涂布于一离形层，形成一热传导组成物层；(b) 将具有人工石墨片层之压感黏着层附着于该热传导组成物层，形成依序为该离形层、该热传导组成物层、该人工石墨片层及该压感黏着层之结构，并进行层压；(c) 将步骤(b)层压后之该结构以该压感黏着层之面附着于一切割层后进行层压，获得该晶圆切割保护膜结构。
本发明另提供一种切割晶圆，其系将上述之晶圆切割保护膜结构的一离形膜移除后，附着至一晶圆，形成依序为一切割层、一压感黏着层、一人工石墨片层、一热传导组成物层及该晶圆之结构。
附图说明
图1为本发明之晶圆切割保护膜结构。
图2为本发明之晶圆切割保护膜结构之制造方法。
图3A-图3B为本发明之具有人工石墨片层之压感黏着层。
图4为本发明之切割晶圆。
符号说明
1 晶圆切割保护膜结构
3 离形层
5 热传导组成物层
5’热传导组成物
7 人工石墨片层
9 压感黏着层
11 切割层
13 晶圆
实施方式
有关本发明之详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中之图式，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，该等图式及其比例并非用以限制本发明之范围，在此先行叙明。
本发明提供一种晶圆切割保护膜结构，依序包含一离形层、一热传导组成物层、一人工石墨片层、一压感黏着层及一切割层，其实例如图1所示，该晶圆切割保护膜结构1依序包含离形层3、一热传导组成物层5、一人工石墨片层7、一压感黏着层9及一切割层11。
上述之离形层可由下列材料制成之薄膜组成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚乙烯基氯、乙烯基氯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酸酯、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、离子交联聚合物树脂、乙烯/(甲烯)丙烯酸共聚物、乙烯/(甲烯)丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚酰亚胺及含氟树脂。离形层可具有表面张力40毫牛顿/米或以下，较好为37毫牛顿/米或以下，更佳为35毫牛顿/米或以下，厚度通常为5~300微米，较好为10~200微米，更佳为20~150微米。
上述之热传导组成物层包含环氧树脂50~60wt%、填料30~50wt及固化剂1~10wt%；该环氧树脂可为50wt%、55wt%或60 wt%；该填料可为30 wt%、35 wt%、40 wt%、45 wt%或50wt%；该固化剂可为1 wt%、3 wt%、5 wt%、7 wt%或10 wt。
上述之环氧树脂为一双官能环氧树脂或一多官能环氧树脂，且系选自由双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、二羟基联苯环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂及其组合所组成之群组；其中，以双酚A环氧树脂为较佳。
上述之填料系择自由Al2O3、BN、AlN、石墨及其组合所组成之群组；其中，以Al2O3、BN或石墨为较佳。
上述之热传导组成物层之厚度可为5~40 μm，以7~35μm 为较佳，例如5 μm、7 μm、10 μm、15 μm、20 μm、25 μm、30μm、35 μm及40 μm。
上述之人工石墨片层为的热传导效率为500~1800W/m•k，密度为0.8~2.5 g/cm3，导电率为10000~20000 S/cm，延伸强度为20~40 Mpa，EMI遮蔽大于40dB及5GHz，材质较佳为使用聚酰亚胺薄膜碳化所得之人工石墨片层，但不限于此。且，人工石墨片层之厚度为7~40μm，例如7 μm、10 μm、15 μm、20 μm、25 μm、30 μm、35 μm或40 μm，具有均匀分布的穿孔，该穿孔之孔径大小为300~2500μm，例如300 μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm或2500μm；该穿孔间距为500~4500μm，例如500 μm、800 μm、1000 μm、1300 μm、1500 μm、1700 μm、2000 μm、2300 μm、2500 μm、2800 μm、3000 μm、3300μm、3500 μm、3800 μm、4000 μm、4300 μm或4500 μm。
上述之压感黏着层可为通用压感黏着剂所获得，包含丙烯酸系共聚物黏着剂、硅酮类压感黏着剂、橡胶类压感黏着剂或其等之组合，且不限于此等。其中，该压感黏着层较佳为使用丙烯酸系共聚物黏着剂，厚度为5~60 μm，较佳为10~55 μm，最佳为15~50 μm。
上述之切割膜可使通用的切割用基材膜，其实例包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯类、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯类、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯或其等组合所共聚而成之树脂组成物，且不限于此等。该切割膜之厚度为10~200 μm，例如10 μm、20 μm、30 μm、40 μm、50 μm、60 μm、70 μm、80 μm、90 μm、100 μm、110 μm、120 μm、130 μm、140 μm、150 μm、160 μm、170 μm、180 μm、190 μm及200 μm。
本发明之晶圆切割保护膜结构之制造方法，其步骤如下：(a) 将热传导聚合组成物涂布于一离形层，形成一热传导组成物层；(b) 将具有人工石墨片层之压感黏着层附着于该热传导组成物层，形成依序为该离形层、该热传导组成物层、该人工石墨片层及该压感黏着层之结构，并进行层压；(c) 将步骤(b)层压后之结构以该压感黏着层之面附着于一切割层后进行层压，获得该晶圆切割保护膜结构。实例如图2所示，将热传导组成物5’涂布于一离形层3，形成一热传导组成物层5；将具有人工石墨片层7之压感黏着层9附着于该热传导组成物层5，形成依序为该离形层3、该热传导组成物层5、该人工石墨片层7及该压感黏着层9之结构，并进行层压；最后，将该结构以该压感黏着层9之面附着于一切割层11后进行层压，获得该晶圆切割保护膜结构。
上述之具有人工石墨片层7之压感黏着层9之实例如图3A及B所示，人工石墨片层7具有晶圆形状并附着于系压感黏着层7之上。
上述之步骤(a)中，该涂布可为通用之涂布方法，包含旋转涂布、狭缝涂布、流延涂布、辊式涂布、棒式涂布或喷墨涂布，且不限于此等。该热传导聚合组成物经涂布在该离形层后，会置于100~150℃及1~20分钟之条件下，部分熟化形成热传导组成物层，该部分熟化温度例如100℃、110℃、120℃、130℃、140及150℃，其中120℃为较佳；部分熟化时间为1分钟、5分钟、10分钟、15分钟及20分钟，其中以5分钟为较佳。
上述之步骤(b)及(c)中，该层压可为通用之层压方法，包含滚筒层压或真空热压等，且不限于此等，其中以滚筒层压较佳，层压大小为0.1 MPa~1.5 MPa，例如0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、1.0MPa或1.5MPa，其中以0.3MPa或0.5MPa为较佳。
本发明之切割晶圆，如图4所示，其系将本发明之晶圆切割保护膜结构1的离形膜3移除后，附着至一晶圆13，形成依序为一切割层11、一压感黏着层9、一人工石墨片层7、一热传导组成物层5及该晶圆13之结构。
本发明之切割晶圆进行切割后，可使用黏晶机将切割的晶粒拾取，在此同时压感黏着层会与切割层分离，拾取的晶粒则可利用压感黏着层的黏着性固定于电路上，即完成黏晶程序。
具体实施例
在下文中，将利用具体实施例特别描写本发明所揭示之内容。然而，本发明所揭示之内容不限制于下列范例。
实施例1.晶圆切割保护膜结构(1)
配制热传导聚合组成物：将100g 双酚A环氧树脂（南亚塑料）、60g Al2O3（日本Denka）、10g BN（日本 Denka）及5g石墨（美国Graftech）及5g固化剂（日本 Ajinomoto）于25℃混合均匀搅拌10分钟后，将该热传导聚合组成物旋转涂布在离形层（南亚塑料）上，于120℃下5分钟部分熟化(B-stage)，获得热传导组成物层及离形层。
将具有人工石墨层之压感涂布层（人工石墨层的孔径为500 μm，孔间距为2000 μm）固定于该热传导组成物层及离形层，形成为依序为离形层、热传导组成物层、人工石墨层及压感涂布层之结构，使用滚筒层压以0.5 MPa进行层压。
随后，再将切割膜（日立化成，SD3004）置于该多层结构之压感涂布层上，使用滚筒层压以0.3 MPa进行层压，获得晶圆切割保护膜结构 (1)。
实施例2.晶圆切割保护膜结构(2)
使用同实施例1之步骤制备晶圆切割保护膜结构(2)，但其中具有人工石墨层之压感涂布层之人工石墨层的孔径为1000 μm，孔间距为2000μm。
实施例3.晶圆切割保护膜结构(3)
使用同实施例1之步骤制备晶圆切割保护膜结构(3)，但其中具有人工石墨层之压感涂布层之人工石墨层的孔径为2000 μm，孔间距为4000 μm。
比较例1.不具有人工石墨层之晶圆切割保护膜结构
使用同实施例1之步骤制备比较例1晶圆切割保护膜结构，但使用之压感涂布层并不具有人工石墨层。
比较例2.不具有热传导组成物层之晶圆切割保护膜结构
使用具有离形层之丙烯酸系树脂黏着剂层，以0.5MPa滚筒层压于具有人工石墨层之压感涂布层（人工石墨层的孔径为2000 μm，孔间距为4000 μm），形成依序为离形层、丙烯酸系树脂黏着剂层、人工石墨层及压感涂布层之结构。随后，再将切割膜（SD3004，日立化成）置于该多层结构之压感涂布层上，使用滚筒层压以0.5MPa进行层压，获得比较例2晶圆切割保护膜结构。
测试例
将实施例1至3及比较例1至2分别测试其热传导率、EMI遮蔽率及延伸强度，其结果如表1所示。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 人工石墨层 | |||||
| 厚度 (μm) | 12 | 12 | 25 | - | 12 |
| 穿孔孔径 (μm) | 500 | 1000 | 2000 | - | 1000 |
| 穿孔间距 (μm) | 2000 | 2000 | 4000 | - | 2000 |
| 热传导率 (W/m•k) | 850 | 760 | 980 | 6 | 237 |
| EMI遮蔽率 (dB) | 52 | 58 | 60 | <1 | 57 |
| 延伸强度 (Mpa) | 54 | 67 | 62 | - | 15 |
由实施例1至3及比较例1测试结果显示，实施例1至3具有人工石墨层于结构，比较例1不具有人工石墨层，因此实施例1至3的EMI遮蔽率比比较例1至3较高，热传导率也较低。由实施例2及比较例2测试结果显示，实施例2具有热传导组成物层，比较例2不具有热传导组成物层，因此实施例2的热传导率比较例2较高。
是以，本发明之晶圆切割保护膜结构具有较佳之热传导率及EMI遮蔽率，利于提升半导体装置之均热性及散热性，以提升使用之电子产品的效能。
Claims (3)
1.一种晶圆切割保护膜结构，其依序包含一离形层、一热传导组成物层、一人工石墨片层、一压感黏着层及一切割层；其中该人工石墨片层的厚度为7～40μm；其中该人工石墨片层具有均匀分布的穿孔，该穿孔的孔径大小为300～2500μm，孔间距为500～4500μm；其中该热传导组成物层包含环氧树脂50～60wt％、填料30～50wt％及固化剂1～10wt％；其中该环氧树脂系选自由双酚A环氧树脂；其中该填料是择自由Al2O3、BN、石墨所组成的群组。
2.如权利要求1所述的晶圆切割保护膜结构的制造方法，其步骤如下：
(a)将热传导聚合组成物涂布于一离形层，形成一热传导组成物层；
(b)将具有人工石墨片层的压感黏着层附着于该热传导组成物层，形成依序为该离形层、该热传导组成物层、该人工石墨片层及该压感黏着层的结构，并进行层压；
(c)将步骤(b)层压后的该结构以该压感黏着层之面附着于一切割层后进行层压，获得该晶圆切割保护膜结构。
3.一种切割晶圆，其是将如权利要求1所述的晶圆切割保护膜结构的一离形膜移除后，附着至一晶圆，形成依序为一切割层、一压感黏着层、一人工石墨片层、一热传导组成物层及该晶圆的结构。
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