一种基于超声喷涂法的DAF膜及其制备方法、应用与流程

本发明涉及半导体，具体而言，涉及一种基于超声喷涂法的daf膜及其制备方法、应用。

背景技术：

1、芯片粘接薄膜（daf膜）是半导体封装过程中的关键连接材料，用于实现芯片与基板、引线框架之间的高性能粘接，其性能直接决定半导体器件的机械强度、导热能力与长期工作可靠性。随着半导体器件向小型化、超薄化、高密度集成方向发展，以及fan-out（扇出型封装）、3d ic等先进封装技术的普及，对daf膜的厚度均匀性、粘接强度、导热性能及表面质量提出了更高要求。

2、目前，daf膜的主流制备工艺为狭缝挤出涂布法，但该工艺存在设备投入大、对胶液黏度要求苛刻、难以适配异形基材或局部喷涂需求等缺陷。喷涂法作为一种灵活高效的薄膜制备工艺，具有设备简单、操作便捷、适配性强、可实现局部精准喷涂等优势，已被尝试应用于daf膜的制备中，且在半导体封装的薄膜沉积环节，喷涂与旋涂、印刷等工艺并列成为主流选择之一。

3、但现有喷涂法制备daf膜仍存在诸多技术缺陷，严重限制其产业化应用：一是胶液雾化不均匀，普通喷涂的液滴粒径差异大，导致涂层厚度偏差大、表面粗糙度高，易出现针孔、流挂等缺陷；二是喷涂过程中，胶液溶剂挥发速度难以控制，易产生气泡，且后续干燥固化不充分，导致溶剂残留超标（通常＞1%），后续封装时易出现分层、空洞等问题，尤其在大尺寸芯片贴装时，气泡问题更为突出；三是功能填料（如导热填料）在胶液中易团聚，喷涂后胶层性能不均，导热、粘接性能稳定性差；四是喷涂时基材易发生溶胀、起皱，导致涂层平整度下降，影响后续芯片贴装精度，这是由于喷涂时溶剂冲击局部集中，易引发膜面应力集中所致。

4、现有技术中，部分专利（如us20220028819a1、us2011319513a1）尝试改进喷涂工艺以优化daf膜性能，但多聚焦于单一参数的调整，未能从雾化效果、填料分散、基材固定、固化工艺等多维度协同解决上述缺陷。例如，仅优化喷涂速度与距离，未能解决胶液雾化不均与填料团聚问题；通过增加干燥时间控制溶剂残留，却导致生产效率降低、胶层易脆裂。

5、此外，现有喷涂工艺多采用普通空气喷涂，雾化液滴较粗，且缺乏有效的基材固定措施，进一步加剧了涂层均匀性差、膜面起皱等问题。因此，开发一种能解决上述技术缺陷、实现多性能协同提升，且工艺简单、可规模化的超声喷涂法daf膜制备工艺，成为当前半导体封装材料领域的迫切需求。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明目的是针对现有喷涂法制备daf膜时存在的胶液雾化不均、涂层厚度偏差大、溶剂残留超标、气泡与针孔缺陷多、填料团聚、基材易溶胀起皱等技术问题，提供一种基于超声喷涂法的daf膜及其制备方法、应用，通过多维度工艺优化，实现daf膜综合性能的显著提升，简化工艺流程、降低生产成本，适配先进封装需求，推动喷涂法在daf膜制备中的产业化应用。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、一种基于超声波喷涂法的daf膜，包括如下重量份组分：改性功能填料20~40份，环氧树脂60~70份，聚酰亚胺树脂30~40份，潜伏型固化剂4~8份，第一偶联剂1.5~2.5份；

4、所述改性功能填料包括导热填料、第二偶联剂和分散剂，三者质量比100:3~5:0.3~0.8；

5、所述改性功能填料的粒径d90＜4μm。

6、进一步地，所述导热填料为六方氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅中的至少一种。

7、进一步地，所述第二偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

8、进一步地，所述分散剂为聚羧酸钠、聚羧酸铵、聚甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物钠盐、马来酸-丙烯酸共聚物钠盐中的至少一种。

9、进一步地，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂e-51、双酚a型环氧树脂e-44、双酚f型环氧树脂npef-170、脂环族环氧树脂erl-4221中的至少一种。

10、进一步地，所述聚酰亚胺树脂为均苯型聚酰亚胺树脂、双酚a型聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂中的至少一种。

11、进一步地，所述潜伏型固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基咪唑、甲基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。

12、进一步地，所述第一偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。

13、进一步地，所述环氧树脂与聚酰亚胺树脂共100份。

14、进一步地，该基于超声波喷涂法的daf膜还包括如下重量份组分：消泡剂0.1~0.2份，流平剂0.2~0.4份，增韧剂0.3~0.6份。

15、上述基于超声波喷涂法的daf膜的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤1、制备改性功能填料；

17、步骤2、配制喷涂胶液；

18、步骤3、固定、预热保护膜；

19、步骤4、超声-静电协同喷涂；

20、步骤5、梯度温控干燥与高温固化。

21、进一步地，步骤1制备改性功能填料的方法包括：

22、步骤1.1、按比例将导热填料与第二偶联剂混合，使第二偶联剂均匀包覆在导热填料表面；

23、步骤1.2、按比例加入分散剂，并采用高速分散与超声震荡结合的方式进行混合处理。

24、进一步地，步骤2配制喷涂胶液的方法包括：

25、步骤2.1、按比例混合环氧树脂、聚酰亚胺树脂作为主体树脂，按比例加入剩余组分以及溶剂，充分混合，使各组分完全溶解；

26、步骤2.2、真空脱泡、过滤；

27、步骤2.3、静置熟化，得到喷涂胶液。

28、进一步地，步骤3固定、预热保护膜的方法包括：将所述保护膜平铺于真空吸附加热板上，开启真空吸附装置，同时将加热板预热。

29、进一步地，步骤1.1中混合过程为恒温70~90℃搅拌1.5~2.5h。

30、进一步地，步骤1.1中混合过程通入保护气体，所述保护气体包括氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种。

31、进一步地，步骤1.2中高速分散的转速为2500~3500rpm，分散时间为25~35min。

32、进一步地，步骤1.2中超声震荡的震荡频率为40~60khz，震荡时间为25~35min。

33、进一步地，步骤2.1中混合用的所述溶剂为丁酮、环己酮、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

34、进一步地，步骤2.1中混合过程为室温下搅拌30~60min。

35、进一步地，步骤2.2中真空脱泡的压力为-0.09~-0.095mpa。

36、进一步地，步骤2.2中过滤采用的过滤膜孔径为4~6μm。

37、进一步地，步骤2.3中静置熟化时间为1.5~3h。

38、进一步地，步骤2.3中得到的喷涂胶液固含量为30~40wt%，黏度为500~1500mpa·s。

39、进一步地，步骤3中真空吸附的压力为0.06~0.08mpa。

40、进一步地，步骤3中加热板预热温度为50~60℃。

41、进一步地，步骤4超声-静电协同喷涂方法包括：采用超声喷涂设备，并外加电场施加静电，将喷涂胶液送入超声雾化器，将喷涂胶液破碎成的微小液滴进行喷涂。

42、进一步地，步骤4超声-静电协同喷涂过程采用多层薄喷-交叉喷涂方式。

43、进一步地，步骤4中超声雾化频率为80~120khz。

44、进一步地，步骤4中所述微小液滴直径d为5~10μm。

45、进一步地，步骤4中施加静电的电压为8~25kv。

46、进一步地，步骤4中喷涂气压为0.1mpa~0.2mpa，喷涂距离为15~25cm，喷涂速度为5-12m/min。

47、进一步地，步骤4超声-静电协同喷涂过程中喷枪始终垂直于保护膜膜面。

48、进一步地，步骤4中多层薄喷的单层喷涂湿膜厚度为8~15μm，累计喷涂至湿膜总厚度为40~180μm。

49、进一步地，步骤4中相邻两层喷涂中交叉喷涂角度为45°~90°。

50、进一步地，步骤4中单层喷涂过程中相邻两道喷涂的轨迹重叠率为30%~50%。

51、进一步地，步骤5中梯度温控干燥与高温固化方法包括：将喷涂后的湿膜连同真空吸附加热板一同送入多区梯度烘箱，依次在温度梯度递增的各个温区停留，得到daf膜。

52、进一步地，所述多区梯度烘箱包括4个温区，4个温区的温度梯度依次为65~75℃、90~100℃、110~120℃、125~135℃。

53、进一步地，各个温区停留间1~2min，4个温区总停留时间5~8min。

54、上述基于超声喷涂法的daf膜、上述制备方法制备的daf膜在8-12英寸晶圆与芯片封装中的应用。

55、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

56、1、本发明基于超声波喷涂法的daf膜及其制备方法，可显著提高涂层均匀性与表面质量：通过超声雾化与静电吸附协同喷涂，结合多层交叉喷涂方式，制备的daf膜厚度精度提升至±0.8μm，表面无针孔、气泡、流挂等缺陷，表面粗糙度ra＜0.3μm，适配大尺寸晶圆与超薄芯片的封装需求。

57、2、本发明基于超声波喷涂法的daf膜及其制备方法，可实现综合性能协同优化：通过改性功能填料分散优化，导热填料均匀分散，制备的daf膜的导热系数提升至≥1.1w/(m·k)，粘接强度＞9mpa，同时具备优异的柔韧性与耐高温性能；梯度温控固化工艺使溶剂残留＜0.8%，凝胶率稳定在22-38%，避免后续封装时出现分层、空洞等问题，提升封装可靠性，解决了现有daf膜贴装时气泡多、导热不均的技术缺陷。

58、3、本发明基于超声波喷涂法的daf膜制备方法，工艺灵活、可规模化：超声喷涂设备投入成本低于狭缝挤出涂布设备，操作便捷，可实现局部精准喷涂，适配异形基材与不同尺寸晶圆；同时，本发明制备工艺无需复杂的设备改造，可直接适配现有生产线，生产效率高，降低生产成本，便于大规模产业化生产。

59、4、本发明基于超声波喷涂法的daf膜制备方法，喷涂基材保护膜稳定性好，适配性强：通过真空吸附固定保护膜，有效解决了喷涂时基材溶胀、起皱的问题，确保涂层平整度，同时提升胶层与基材的附着力，减少脱层风险，可适配8-12英寸不同尺寸的晶圆，拓宽了喷涂法daf膜的应用范围。