适用于晶片粘接的高可靠性蜡基粘合剂的制备与应用的制作方法

本发明涉及蜡基粘合剂领域，特别涉及一种适用于晶片粘接的高可靠性蜡基粘合剂的制备与应用。

背景技术：

1、半导体封装是指将通过测试的晶片按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程，而晶片粘接是一项精密的工艺，需要确保粘接剂的选择、配制和施工满足要求。若是粘结剂的性能不佳的话可能会导致粘接强度不足、热稳定性差、电气性能不稳定、长期可靠性低等诸多问题，这就使得半导体晶圆、晶片切割或抛光都受到了相应程度的制约。具体而言，粘结材料的粘接强度直接地关系着各种片材与承载盘之间的粘结强度和可靠性，同时特殊工艺还要求粘接材料需要满足抛光后能够快速地被去除和易清洗的要求，而如何找到一种即满足晶圆、晶片可快速地粘固在加工盘上，同时又能满足加工后易去除、易清洗的工艺要求的粘结剂是半导体晶片加工场景急需攻破的技术难题。

2、国内常见的粘结剂使用的是松香树脂，然而单纯的松香树脂的性能无法达到行业客户的要求：松香树脂粘合剂在高温环境下容易流动导致粘合失效，在寒冷和潮湿环境下也会变软进而降低粘性，且松香树脂容易老化和黄变进而导致长期耐久性变差，这些缺陷都使得纯松香树脂的粘合剂无法满足制造过程异常复杂且有严苛的工艺条件制约的半导体晶圆、晶片的加工。

技术实现思路

1、本方案提供了一种适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂的制备与应用，该高可靠性的蜡基粘合剂以环氧树脂为主体材料并辅以功能助剂，具有高可靠性以及易清洗的优点，特别适用于晶片粘接场景的使用。

2、为了达到以上目的，本方案提供一种适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂，包括：质量比为50-75％的松香基环氧树脂，质量比为5-25％的高纯石蜡，质量比为2-10％的增粘剂，质量比为0-5％的乳化剂。

3、本方案选用松香基环氧树脂作为主体材料，松香基环氧树脂为包括松香或松脂以及环氧功能基团的化合物，可通过将环氧化合物与松香混合并反应而制得的，相较于传统工艺使用的松香基粘合剂，克服了松香基粘合剂存在的耐水性差，容易受潮、溶解或失去粘结性能的缺陷，尤其致命的是传统的松香基粘合剂在抛光工艺时在受热条件下容易软化，粘结牢度大大降低，使得晶片破损率居高不下。而本方案选用的松香基环氧树脂粘接强度高，能够在潮湿与机械震动的环境下保持较好的粘接性能，对高温具有较好的稳定性且环保性较好。

4、具体的，由于松香基环氧树脂带有环氧功能基团，而环氧树脂通常具有较高的强度和耐久性、较好的化学稳定性、更好的温度稳定性以及较低的挥发性，进而使得松香基环氧树脂的可靠性远高于松香基粘合剂。

5、在一些实施例中，松香基环氧树脂包括松香改性环氧树脂、松香酯环氧树脂、松香缩合型环氧树脂、高固含量松香环氧树脂的一种或其组合。优选的，松香基环氧树脂为松香改性环氧树脂。

6、当松香基环氧树脂为松香改性环氧树脂时，松香改性环氧树脂是将松香或松脂与传统的环氧树脂混合而成，以改善附着性和粘性，而其中的环氧树脂选择为双酚f型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型和混合型环氧树脂的一种或其组合。

7、当松香基环氧树脂为松香酯环氧树脂时，将环氧化合物与松香酯反应制得的，其环氧化合物选自环氧丙烷或环氧乙烷的一种或其组合，这些环氧化合物在反应中与松香酯或松香的羟基基团发生开环反应，形成交联结构，从而形成松香酯环氧树脂。

8、另外，本方案的蜡基粘合剂还引入了高纯石蜡以辅助调整松香基环氧树脂的性能，且引入高纯石蜡即降低了熔化温度又可以实现快速去除的目的：高纯石蜡通常是液态或半固态的，具有较低的粘度，因此在松香基环氧树脂中添加高纯石蜡可以增加松香基环氧树脂的流动性；高纯石蜡的加入可以降低松香基环氧树脂的黏度，使其更易处理和加工；另外，松香基环氧树脂通常具有良好的附着性，而高纯石蜡的添加可以改善其附着性能，确保晶片牢固粘合在目标表面上；高纯石蜡的添加可以影响粘接剂的温度稳定性，使其在高温或低温条件下保持稳定性。

9、在一些实施例中，高纯石蜡选自辛烷、癸烷、十二烷、十六烷、三甲基环己烷、六甲基环己烷、聚乙烯、聚丁烯、聚戊烯、硬脂酸正丙酯、硬脂酸正十八酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸正辛酯的一种或组合。

10、当需要在高温环境下使用时，高纯石蜡优选为辛烷、癸烷、十二烷、十六烷的一种或其组合，这些高纯石蜡具有较高的熔点和热稳定性，可以提供良好的附着性和耐化学性。

11、当需要在低粘度和流动性环境下使用时，高纯石蜡优选为三甲基环己烷、六甲基环己烷的一种或其组合，这些高纯石蜡具有较低的熔点和更好的流动性。

12、当需要在高附着性和耐磨性环境下使用时，高纯石蜡选择为硬脂酸正丙酯、硬脂酸正十八酯、癸二酸二辛酯、硬脂酸正辛酯的一种或其组合。

13、需要说明的是，高纯石蜡是通过石蜡与功能助剂熔化搅拌后得到的，可有效降粘和润滑松香基环氧树脂的粘度值，从而满足易去除、易清洗的特殊工艺要求。

14、在一些实施例中，增粘剂选自端羟基聚丁二烯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醚、聚乙烯酸酯的一种或其组合。

15、在一些实施例中，乳化剂选自十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯硬脂醇醚、十六烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、蛋磷脂的一种或其组合。

16、需要说明的是，本方案提供的适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂是无溶剂型，借助松香基环氧树脂的优异粘固性能和高纯石蜡的脱蜡和润滑性能，在晶片与承载盘之间具备很强的粘结力和固定力，脱胶时又具有易去除、易清洗的特点，使其成为一种新型优异的功能材料，具有热伸缩系数小，机械强度高，易去除，易清洗的优点，特别适合作为精密加工中的粘结物质。

17、第二方面，本方案提供了一种适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂的制备方法，包括：

18、在调和釜中加入质量比为50-75％的松香基环氧树脂，100℃-200℃升温融化；

19、在松香基环氧树脂融化后边搅拌边加入质量比为5-25％的高纯石蜡，质量比为2-10％的增粘剂，质量比为0-5％的乳化剂；

20、继续搅拌10-60分钟后形成预混物；

21、50-200目过滤成型，冷却后捡质包装得到蜡基粘合剂。

22、关于松香基环氧树脂、高纯石蜡、增粘剂以及乳化剂的选择如上所述，在此不再赘述。

23、第三方面，本方案提供了一种适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂的应用，应用于硅片、锗片、砷化镓、蓝宝石衬底片、碳化硅、铌酸锂、钽酸锂、蓝宝石、光学玻璃的粘接。特别的，可用于半导体晶片的粘接。

24、当适用于晶片粘接的高可靠性的蜡基粘合剂应用于半导体晶片的粘接时，在晶片同承载盘的接触面上添加蜡基粘合剂并进行加热粘接随后冷却固定实现粘接，对晶片进行切割或抛光处理后去除胶质并清洗。

25、相较于现有技术，本方案具有以下特点和有益效果：

26、本方案的蜡基粘合剂采用具有优异粘固性能的松香基环氧树脂作为主体材料，并混合具有脱粘和润滑性能的高纯石蜡一并使用：由于松香基环氧树脂对基质具有良好的粘结强度，进而使得该蜡基粘合剂具有高粘度，机械强度高，可靠性好的优点，在应用于晶片粘接时具有晶片与承载盘之间具备很强的粘结力和固定力的效果；由于高纯石蜡可有效降粘和润滑松香基环氧树脂的粘度值，从而使得该蜡基粘合剂满足易去除、易清洗的特殊工艺要求，在脱胶时具有易去除、易清洗的特点。该蜡基粘合剂适用于硅片、锗片、砷化镓、蓝宝石衬底片、碳化硅、铌酸锂、钽酸锂、蓝宝石、光学玻璃以及特殊物体等的加工过程。其优点包括热伸缩系数小，机械强度高，易去除，易清洗，适合作为精密加工中的粘结物质，在半导体晶圆、晶片的切割和抛光工序中使用，工艺简单，适应能力强。