一种高耐热半导体元件接合膜及其制备方法与流程

本发明涉及接合膜，尤其涉及一种高耐热半导体元件接合膜及其制备方法。

背景技术：

1、半导体装置，作为具备利用半导体的电特性的能动元件的电子装置，广泛应用于例如音频设备、通信设备、计算机、家电设备等。在半导体装置中安装半导体元件时，使用含铅焊锡的结合法广为认知。然而，近年来由于环境问题认识度的提高，限制使用铅的行动在推广。市面上其它种类的焊锡也还或多或少存在成本高，容易给半导体元件周边的其他部件带来损伤，润湿扩散差，存在着难以获得溢出与结合强度的平衡的问题等技术缺陷。正是在这种形势下，向热固性树脂中混合具有导电性的微细的金属粒子的材料以膜状成形而得的半导体元件结合膜应运而生，它的出现引起了业内广泛关注和人们的高度重视。

2、现有的半导体元件结合膜为了获得良好的粘接状态，包含一定比例以上的树脂，因此金属粒子间的接触成为点接触，无法期待充分的导热，存在有连接耐热性不够充分的问题。另外，由于半导体元件结合膜有可能因高热而造成热固性树脂的劣化，因此不适于发热量大的功率半导体的连接。除此之外，市面上的半导体元件结合膜还或多或少存在由于相容性问题造成的性能稳定性不足，耐热老化性能和机械力学性能有待进一步提高等技术缺陷。

3、为了解决上述问题，授权公告号为cn106574151b的发明专利公开了一种粘接膜和使用了该粘接膜的半导体加工方法，所述粘接膜耐热性优异且应力缓和性也优异，并且无需使用银等昂贵的贵金属即可获得还可适用于功率半导体背面电极的这样的高导电性，不会从元件中溢出，可获得足够的粘接强度；所述导电性粘接膜包含至少含cu的两种以上的金属颗粒和具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子。另外，还提供一种在该导电性接合膜上层叠切割胶带而形成的切割芯片粘接膜、以及使用了该粘接膜、切割芯片粘接膜的半导体晶片的加工方法。然而，该接合膜耐热性和机械力学性能仍然有待进一步提高。

4、因此，开发一种机械力学性能好，翘曲低，粘结力强，耐热老化性能足，导电性能佳，使用寿命长的高耐热半导体元件接合膜及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进半导体元件接合膜的进一步发展和应用具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种机械力学性能好，翘曲低，粘结力强，耐热老化性能足，导电性能佳，使用寿命长的高耐热半导体元件接合膜及其制备方法。

2、为达到以上目的，本发明提供一种高耐热半导体元件接合膜，包括如下按重量份计的各原料制成：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物30-40份、端氨基超支化聚硅氧烷hpsi-nh23-5份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、双环[2.2.1]庚烷二甲胺1-3份、偶联剂1-3份、导电填料40-50份、溶剂35-45份。

3、优选的，所述超支化聚醚酰亚胺环氧化合物是按授权公布号为cn110951076b的中国发明专利实施例35的方法制成。

4、优选的，所述端氨基超支化聚硅氧烷hpsi-nh2是按授权公布号为cn110156948b的中国发明专利实施例1的方法制成。

5、优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

6、优选的，所述导电填料为铜粉、铝粉、导电炭黑vxc-72按质量比(2-4):1:(0.8-1.2)混合形成的混合物。

7、优选的，所述导电填料的粒径为400-800目。

8、优选的，所述溶剂为甲苯。

9、本发明的另一个目的，在于提供一种所述高耐热半导体元件接合膜的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份数混合均匀后，涂布于基膜上，经过热固化后，得到高耐热半导体元件接合膜。

10、优选的，所述热固化的温度为95-110℃，时间为3-5h。

11、优选的，所述高耐热半导体元件接合膜的厚度为45-60μm。

12、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：

13、（1）本发明提供的高耐热半导体元件接合膜的制备方法，工艺简单，操作控制方便，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产，耗能少，对设备依赖性低，具有较高的推广应用价值。

14、（2）本发明提供的高耐热半导体元件接合膜，包括如下按重量份计的各原料制成：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物30-40份、端氨基超支化聚硅氧烷hpsi-nh2 3-5份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、双环[2.2.1]庚烷二甲胺1-3份、偶联剂1-3份、导电填料40-50份、溶剂35-45份。通过各原料之间的相互配合，共同作用，使得制成的接合膜材料机械力学性能好，翘曲低，粘结力强，耐热老化性能足，导电性能佳，使用寿命长。

15、（3）本发明提供的高耐热半导体元件接合膜，含有氨基的原料会与含有环氧基的原料发生环氧开环反应，在接合膜分子结构中同时引入超支化聚醚酰亚胺、超支化聚硅氧烷、含氟二苯砜、双环[2.2.1]庚烷和羟基结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，能赋予产品优异的机械力学性能、稳定性、粘结性能和耐热老化性能；形成互穿网络结构，将导电填料包裹在互穿网络中，形成致密的电子传导通道，有效改善电导率和导电稳定性。

技术特征：

1.一种高耐热半导体元件接合膜，其特征在于，包括如下按重量份计的各原料制成：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物30-40份、端氨基超支化聚硅氧烷hpsi-nh2 3-5份、3,3'-二氨基-4,4'-二氟二苯砜3-5份、双环[2.2.1]庚烷二甲胺1-3份、偶联剂1-3份、导电填料40-50份、溶剂35-45份。

2.根据权利要求1所述的高耐热半导体元件接合膜，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高耐热半导体元件接合膜，其特征在于，所述导电填料为铜粉、铝粉、导电炭黑vxc-72按质量比(2-4):1:(0.8-1.2)混合形成的混合物。

4.根据权利要求1所述的高耐热半导体元件接合膜，其特征在于，所述导电填料的粒径为400-800目。

5.根据权利要求1所述的高耐热半导体元件接合膜，其特征在于，所述溶剂为甲苯。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述高耐热半导体元件接合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份数混合均匀后，涂布于基膜上，经过热固化后，得到高耐热半导体元件接合膜。

7.根据权利要求6所述高耐热半导体元件接合膜的制备方法，其特征在于，所述热固化的温度为95-110℃，时间为3-5h。

8.根据权利要求6所述高耐热半导体元件接合膜的制备方法，其特征在于，所述高耐热半导体元件接合膜的厚度为45-60μm。

技术总结本发明提供一种高耐热半导体元件接合膜及其制备方法，涉及接合膜技术领域，包括如下按重量份计的各原料制成：超支化聚醚酰亚胺环氧化合物30‑40份、端氨基超支化聚硅氧烷HPSi‑NH23‑5份、3,3'‑二氨基‑4,4'‑二氟二苯砜3‑5份、双环[2.2.1]庚烷二甲胺1‑3份、偶联剂1‑3份、导电填料40‑50份、溶剂35‑45份。本发明公开的高耐热半导体元件接合膜机械力学性能好，翘曲低，粘结力强，耐热老化性能足，导电性能佳，使用寿命长。技术研发人员：王旭辉,潘炜,陈嘉辉受保护的技术使用者：宁波芯六麦新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15