一种晶圆翘曲调控环氧功能膜、其制备方法及应用与流程

1.本发明属于电子器件封装技术领域，特别涉及一种晶圆翘曲调控环氧功能膜及其制备方法与应用。


背景技术：

2.晶圆级芯片尺寸封装是在衬底上完成封装集成制程，具有大幅减小封装结构面积的优势。传统的封装是在晶圆分割成单个芯片后完成的，而晶圆级芯片尺寸封装是一种在晶圆上进行芯片封装和测试的工艺过程。相比传统的封装过程，晶圆级的封装在成本上的节省是很可观的。
3.然而，在晶圆级芯片尺寸封装过程中，由于组件中的各种材料的热膨胀系数不同就会产生翘曲，而当翘曲超过一定的幅度，就会造成电子电路表面组装技术（surface mount technology，smt）的焊接品质不良，进而影响后续的重布线层（redistribution layer,rdl）工序。
4.因此，如何提供一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，以控制晶圆的翘曲度，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种晶圆翘曲调控环氧功能膜及其制备方法与应用，以至少解决上述一种技术问题。
6.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，按质量百分比计，所述环氧功能膜的原料组分包括：环氧树脂33%，二氧化硅50%-52%，固化剂12%-14%，固化促进剂1%和着色剂2%；其中，所述环氧树脂包括双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂。
7.在第一方面中，所述双酚f型环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；所述邻甲酚醛环氧树脂的环氧当量为180-190g/eq。
8.在第一方面中，所述固化剂包括萘酚类固化剂。
9.在第一方面中，所述萘酚类固化剂的羟基当量为100-120g/eq。
10.在第一方面中，所述二氧化硅包括熔融二氧化硅；所述熔融二氧化硅的粒径d50=0.3μm。
11.在第一方面中，所述固化促进剂包括三苯基膦。
12.在第一方面中，所述着色剂包括炭黑，所述炭黑的平均粒径为31nm。
13.本发明第二方面提供了一种晶圆翘曲调控环氧功能膜的制备方法，所述制备方法包括：将上述任意一项所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜中各原料组分进行搅拌混合，得到浆料；将所述浆料进行涂覆，得到晶圆翘曲调控环氧功能膜。
14.本发明第三方面提供了一种用于调控晶圆翘曲度的方法，所述方法包括：在制备晶圆的过程中，在晶圆本体的背面贴上一层如上述任一项所述的晶圆翘曲调控环氧功能
膜，待晶圆翘曲调控环氧功能膜固化后，通过晶圆翘曲调控环氧功能膜带动所述晶圆本体的背面发生翘曲，进而带动所述晶圆本体的正面发生反向翘曲；所述固化条件包括：固化温度为220℃；固化时间为4h。
15.本发明第四方面提供了一种晶圆的制备方法，所述方法包括：得到晶圆本体；在晶圆本体的背面贴上一层如上述任一项所述的晶圆翘曲调控环氧功能膜，进入重布线层制程；待重布线层制程结束后，将所述的晶圆翘曲调控环氧功能膜研磨掉，得到晶圆。
16.有益效果：本发明提供了一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，按质量百分比计，所述环氧功能膜的原料组分包括：环氧树脂33%，二氧化硅50%-52%，固化剂12%-14%，固化促进剂1%和着色剂2%；其中，所述环氧树脂包括双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂，酚醛环氧树脂的热收缩性比较大，添加不同比例的酚醛环氧树脂形成的薄膜具有不同的热膨胀系数，在高温固化过程中，形成的薄膜具有较高的热膨胀系数，固化后也具有较高的收缩性，形成的翘曲也较大，本发明通过调节双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂的比例，进而改变环氧功能膜的翘曲度，同时将上述各原料组分进行搅拌混合，得到浆料，涂覆在晶圆的背面，固化后，利用酚醛环氧树脂形成的环氧功能膜具有较高的收缩性、较大的翘曲度，来带动晶圆的背面发生翘曲，进而带动晶圆的正面发生反向翘曲。
附图说明
17.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种晶圆的制备方法的流程图。
具体实施方式
19.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
20.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
21.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
22.本技术提供的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，按质量百分比计，环氧功能膜的原料组分包括：环氧树脂33%，二氧化硅50%-52%，固化剂12%-14%，固化促进剂1%和着色剂2%；其中，环氧树脂包括双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂。
23.在一些可能的实施例中，双酚f型环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；邻甲酚醛环氧树脂的环氧当量为180-190g/eq。
24.酚醛环氧树脂的热收缩性比较大，添加不同比例的酚醛环氧树脂形成的薄膜具有
不同的热膨胀系数，在高温固化过程中，形成的薄膜具有较高的热膨胀系数，固化后也具有较高的收缩性，形成的翘曲也较大，本发明通过调节双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂的比例，进而改变环氧功能膜的翘曲度。双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂可以通过市场购买方式获得，例如双酚f型环氧树脂为佳迪达新材料有限公司的npef-170产品，邻甲酚醛环氧树脂为济南圣泉集团股份有限公司的sqcn701-40产品。
25.在一些可能的实施例中，固化剂包括萘酚类固化剂。
26.在一些可能的实施例中，萘酚类固化剂的羟基当量为100-120g/eq。
27.利用萘酚类固化剂中羟基与邻甲酚醛环氧树脂中环氧基发生加成反应，构成固化产物一部分链段，并通过逐步聚合反应使线型分子交联成体型结构分子，提高环氧功能膜的强度。萘酚类固化剂可以通过市场购买方式获得，例如肯美特材料科技股份有限公司的sn-395产品。
28.在一些可能的实施例中，二氧化硅包括熔融二氧化硅。
29.在一些可能的实施例中，熔融二氧化硅的粒径d50=0.3μm。
30.二氧化硅粒子可以均匀分散在酚醛环氧树脂中，能与树脂基体产生较强的界面作用，增强了界面黏结。当受到外力作用引发基体产生形变时，二氧化硅粒子不易与基体脱离，既能较好地在基体内传递所承受的拉伸应力，并有效地阻止基体塑性变形和裂纹的扩展，起到增韧的作用。
31.在一些可能的实施例中，固化促进剂包括三苯基膦。
32.固化促进剂包括三苯基膦，三苯基膦可以用于引发萘酚类固化剂与邻甲酚醛环氧树脂的加成反应，加快反应速率。
33.在一些可能的实施例中，着色剂包括炭黑，炭黑的平均粒径为31nm。
34.着色剂包括炭黑，炭黑的平均粒径为31nm，实现对环氧功能膜的染色。
35.基于一个总的发明构思，本技术还提供了一种晶圆翘曲调控环氧功能膜的制备方法，将上述提供的环氧功能膜中各原料组分进行搅拌混合，得到浆料；将浆料进行涂覆得到晶圆翘曲调控环氧功能膜。
36.基于一个总的发明构思，本技术还提供了一种用于调控晶圆翘曲度的方法，该方法包括：在制备晶圆的过程中，在晶圆本体的背面贴上一层上述任一项的晶圆翘曲调控环氧功能膜，待晶圆翘曲调控环氧功能膜固化后，通过晶圆翘曲调控环氧功能膜带动晶圆本体的背面发生翘曲，进而带动晶圆本体的正面发生反向翘曲；固化条件包括：固化温度为220℃；固化时间为4h。
37.基于一个总的发明构思，本技术还提供了一种晶圆的制备方法，该方法包括：得到晶圆本体；在晶圆本体的背面贴上一层上述任一项的晶圆翘曲调控环氧功能膜，进入重布线层制程；待重布线层制程结束后，将晶圆翘曲调控环氧功能膜研磨掉，得到晶圆。
38.下面结合具体的实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
39.实施例1-4和对照例1-2一种晶圆翘曲调控环氧功能膜的原料组分，按照质量百分比计如表1所示：
表1原料组分质量百分比按照对实施例1-4和对比例1-2中的原料组分进行混合搅拌，配置浆料，涂覆成薄膜进行测试，具体测试过程如下：1、翘曲测试：将配方制成浆料后,涂布成40μm厚的薄膜,裁切成尺寸20mm
×
20mm的样片，撕掉轻离膜，将功能膜在90℃/2kg压力条件下热转贴至厚100μm，直径为10cm的圆玻璃片上，撕掉重离膜，将玻璃片边缘的功能膜切割干净，放置于烘箱中按220℃/4h固化，固化完成后自然降温至常温，常温放置24h后，用钢尺测量玻璃片翘曲大小。
40.2、断裂拉伸强度(膜强度)：将配方制成浆料后,涂布成40μm厚的薄膜,裁切成尺寸10mm
×
55mm的样片,在24℃环境下，以万能拉力机测试,测试速度300mm/min,记录最大拉伸断裂强度。
41.3、220℃硅片粘着力的测试：将一片2mm
×
2mm的40μm厚度的膜片转贴在硅片上，经150℃固化1h后，用万能拉力机将硅片加热至220℃时，测试剪切粘结强度。
42.4、对基材剥离力测试：将配方制成浆料后,涂布成40μm厚的薄膜,裁切成尺寸150mm
×
25mm的样片，在24℃环境下，将薄膜以90
°
垂直于基材进行剥离，以万能拉力机测试,测试速度300mm/min，记录最大稳定的剥离力。
43.5、热膨胀系数：取35-40张尺寸为100mm
×
150mm的40μm厚的薄膜，在90℃/2kg压力条件下热贴转堆厚片，然后切成10mm
×
60mm样片放在模具中，在180℃下加热固化1小时，从模具中取出已经固化样片，切下10mm
×
10mm的1.2mm厚的膜片以形成样品片，作为热膨胀系数测量样品，将样品放在tma上，并在热量从常温升至250℃时进行热分析。测量完成后，读取175-220℃区间的热膨胀系数值。
44.测试结果如表2所示：表2测试结果
需要补充说明的是，本发明提供的环氧功能膜在应用时会使用自动贴膜机，其正常作业性要求为：a、断裂拉伸强度范围在140-220gf/10mm；b、对基材剥离力范围在20-35gf/25mm；c、220℃硅片黏着力要求不低于5mpa。
45.由上表及附图1可知，采用本技术实施例2和实施例3制备的环氧功能膜能适用于自动贴膜机且翘度度比较大。选取厚600μm，翘曲为+6mm的模具，涂覆一层实施例3或实施例4制备的环氧功能膜，涂覆厚度为40μm，翘曲为+3mm，涂覆结束后，进行固化，环氧功能膜带动模具发生反向翘曲，翘曲为-1mm，进入后续的rdl工序，rdl工序结束后，研磨除去涂覆的环氧功能膜，使得模具的翘曲度控制在0.5mm左右，以便进行下一个工序。
46.最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
48.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，按质量百分比计，所述环氧功能膜的原料组分包括：环氧树脂33%，二氧化硅50%-52%，固化剂12%-14%，固化促进剂1%和着色剂2%；其中，所述环氧树脂包括双酚f型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂。2.根据权利要求1所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述双酚f型环氧树脂的环氧当量为160-180g/eq；所述邻甲酚醛环氧树脂的环氧当量为180-190g/eq。3.根据权利要求2所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述固化剂包括萘酚类固化剂。4.根据权利要求3所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述萘酚类固化剂的羟基当量为100-120g/eq。5.根据权利要求4所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述二氧化硅包括熔融二氧化硅；所述熔融二氧化硅的粒径d50=0.3μm。6.根据权利要求5所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述固化促进剂包括三苯基膦。7.根据权利要求6所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，其特征在于，所述着色剂包括炭黑，所述炭黑的平均粒径为31nm。8.一种晶圆翘曲调控环氧功能膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将权利要求1-7任意一项所述的一种晶圆翘曲调控环氧功能膜中各原料组分进行搅拌混合，得到浆料；将所述浆料进行涂覆，得到晶圆翘曲调控环氧功能膜。9.一种用于调控晶圆翘曲度的方法，其特征在于，所述方法包括：在制备晶圆的过程中，在晶圆本体的背面贴上一层如权利要求1-7任一项所述的晶圆翘曲调控环氧功能膜，待晶圆翘曲调控环氧功能膜固化后，通过晶圆翘曲调控环氧功能膜带动所述晶圆本体的背面发生翘曲，进而带动所述晶圆本体的正面发生反向翘曲；所述固化条件包括：固化温度为220℃；固化时间为4h。10.一种晶圆的制备方法，其特征在于，所述方法包括：得到晶圆本体；在晶圆本体的背面贴上一层如权利要求1-7任一项所述的晶圆翘曲调控环氧功能膜，进入重布线层制程；待重布线层制程结束后，将所述的晶圆翘曲调控环氧功能膜研磨掉，得到晶圆。

技术总结
本发明提供了一种晶圆翘曲调控环氧功能膜，按质量百分比计，所述环氧功能膜的原料组分包括：环氧树脂33%，二氧化硅50%-52%，固化剂12%-14%，固化促进剂1%和着色剂2%；其中，所述环氧树脂包括双酚F型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂，本发明通过调节双酚F型环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂的比例，进而改变环氧功能膜的翘曲度，同时将上述各原料组分进行搅拌混合，得到浆料，涂覆在晶圆本体的背面，固化后，利用酚醛环氧树脂形成的环氧功能膜具有较高的收缩性、较大的翘曲度，来带动晶圆本体的背面发生翘曲，进而带动晶圆本体的正面发生反向翘曲。进而带动晶圆本体的正面发生反向翘曲。进而带动晶圆本体的正面发生反向翘曲。


技术研发人员：伍得 周桥 廖述杭 苏峻兴
受保护的技术使用者：武汉市三选科技有限公司
技术研发日：2023.09.08
技术公布日：2023/10/15