CN101497774B - 半导体芯片液体封装料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粘合剂材料，特别涉及一种半导体芯片液体封装料。其组分组成、各个组分的重量百分比范围以及制备方法是：a、将20～50％的液体环氧树脂和5～10％的稀释剂在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入2～10％的固化剂、1～5％的促进剂、5～15％的增韧剂、0.2～1.5％的消泡剂、0.5～2％的颜料、20～50％的无机填料后进行彻底地混合；b、用三辊研磨机研磨三遍；c、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；d、挤出时经60目以上网过滤。制备成的封装料流动性好，可使液体渗入微细连接的导线中而不产生气泡。固化温度较低、固化物具有良好的电气性能、耐湿热性及粘接性。固化收缩率较小、贮存期较长，和传统的半导体芯片固体塑封相比，具有成本低、体积小与基板粘贴牢固、可靠性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及粘合剂材料，特别涉及一种用于电子工业PCB板上半导体芯片液体封装料。
背景技术
半导体芯片经光刻等工序制成后，需经封装后才可使用，通常有金属封装、陶瓷封装、树脂封装(塑封)等，这些封装形式都是先制成集成电路块等后进行安装，存在成本高、体积大、焊接后会因振动导致脱落等弊病。液体封装料的出现部分解决了固体封装存在的问题。液体封装料发展初期主要是以液体酸酐为固化剂添加硅微粉等配制的环氧封装料，一般为双组分，使用时需临时配制，且固化时间较长，不但麻烦而且不易搅拌均匀，造成品质下降，即使是单组分也需在-10℃以下储存。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能在室温存放3个月以上，适用于PCB板上裸露芯片封装的液体封装料。该封装料是以环氧树脂为主体树脂，可用单一环氧树脂或两种环氧树脂混用；用稀释剂降低体系粘度；固化剂使体系加热后变为固态，选用常温有一定贮存期的潜伏性固化剂；加促进剂用于降低体系的固化温度；增韧剂可增加体系的韧性；加消泡剂可消除体系中的气泡且能避免材料在使用时产生气泡；加颜料主要调体系的颜色，但不能降低体系的绝缘性；加填料可改善体系的线膨胀系数。经性能测试，各项指标均达到了国外同类产品水平。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种半导体芯片液体封装料，其组分组成及各个组分的重量百分比范围是：
液体环氧树脂 20～50％
稀释剂 5～10％
固化剂 2～10％
促进剂 1～5％
增韧剂 5～15％
消泡剂 0.2～1.5％
颜料 0.5～2％
无机填料 20～50％
一种半导体芯片液体封装料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)、将20～50％的液体环氧树脂和5～10％的稀释剂在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入2～10％的固化剂、1～5％的促进剂、5～15％的增韧剂、0.2～1.5％的消泡剂、0.5～2％的颜料、20～50％的无机填料后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
本发明的特点是：由以上几个组分配制成的单组分快速固化的高纯液态低黏度环氧树脂封装料，流动性好，可使液体渗入(穿透)微细连接的导线中而不产生气泡。固化温度较低(100℃)、固化物具有良好的电气性能、耐湿热性及与印刷线路良好的粘接性。固化收缩率较小、贮存期较长(室温3个月)，和传统的半导体芯片固体塑封相比，具有成本低、体积小与基板粘贴牢固、可靠性好等优点。
具体实施方式
液态环氧树脂选用双酚A二缩水甘油醚、E51环氧树脂、E44环氧树脂、氢化双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、二聚酸二缩水甘油醚。
稀释剂选用碳12～14烷基缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三甲醇基丙烷三缩水甘油醚。
固化剂选用双氰胺、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、三聚氰胺。
促进剂选用十七烷基咪唑、日本旭电化公司EH3293、2-苯基-4-甲基咪唑、日本味之素公司PN23、日本味之素公司MY24。
增韧剂选用聚丁二烯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、聚醚树脂。消泡剂选用迪高公司Airex450消泡剂、法国SYNTHRON公司388SL消泡剂、美国KEPER公司800消泡剂。
颜料选用普通炭黑、油溶黑。
无机填料选用硅微粉、滑石粉、碳酸钙、硅酸铝、碳化硅。
实施例1：半导体芯片液体封装料其组分组成及各个组分的重量百分比是：
E51环氧树脂 20％
碳12～14烷基缩水甘油醚 7.2％
双氰胺 2％
PN23 5％
聚丁二稀 15％
Airex450 1.2％
硅微粉 48.5％
普通炭黑 1.1％
制备半导体芯片液体封装料的方法，包括以下步骤：
(a)、将20％的E51环氧树脂和7.2％的碳12～14烷基缩水甘油醚在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入2％的双氰胺、5％的PN23、15％的聚丁二稀、1.2％的Airex450、48.5％的硅微粉、1.1％的普通炭黑后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍，紧轧两遍(辊距0.5-1mm)，松轧一遍(辊距1.5-2mm)；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
实施例2.半导体芯片液体封装料其组分组成及各个组分的重量百分比是：
E51环氧树脂 20％
E44环氧树脂 14％
碳12～14烷基缩水甘油醚 5％
己二醇二缩水甘油醚 2.5％
双氰胺 2.8％
EH3293 4.5％
邻苯二甲酸二丁酯 2.5％
聚丁二稀 6％
388SL 0.8％
碳酸钙 7％
碳化硅 32.9％
油溶黑 2％
制备半导体芯片液体封装料的方法，包括以下步骤：
(a)、将20％的E51环氧树脂、14％的E44环氧树脂和5％的碳12～14烷基缩水甘油醚、2.5％的己二醇二缩水甘油醚在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入2.8％的双氰胺、4.5％的EH3293、2.5％的邻苯二甲酸二丁酯、6％的聚丁二稀、0.8％的388SL、7％的碳酸钙、32.9％的碳化硅、2％的油溶黑后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍，紧轧两遍(辊距0.5-1mm)，松轧一遍(辊距1.5-2mm)；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
实施例3.半导体芯片液体封装料其组分组成及各个组分的重量百分比是：
氢化双酚A二缩水甘油醚 41.5％
己二醇二缩水甘油醚 5％
乙二醇二缩水甘油醚 5％
癸二酸二酰肼 9.5％
日本味之素PN23 3.5％
日本味之素MY24 1％
邻苯二甲酸二丁酯 6％
388SL 0.8％
滑石粉 6％
硅微粉 20.7％
普通炭黑 1％
制备半导体芯片液体封装料的方法，包括以下步骤：
(a)、将41.5％的氢化双酚A二缩水甘油醚和5％的己二醇二缩水甘油醚、5％的乙二醇二缩水甘油醚在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入9.5％的癸二酸二酰肼、3.5％的PN23、1％的MY24、6％的邻苯二甲酸二丁酯、0.8％的388SL、6％的滑石粉、20.7％的硅微粉、1％的普通炭黑后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍紧轧两遍(辊距0.5-1mm)，松轧一遍(辊距1.5-2mm)；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
实施例4.半导体芯片液体封装料其组分组成及各个组分的重量百分比是：
双酚F二缩水甘油醚 45％
三聚氰胺 6％
2-苯基-4-甲基咪唑 2％
聚丁二稀 10％
Airex450 1％
硅微粉 30％
普通炭黑 1％
制备半导体芯片液体封装料的方法，包括以下步骤：
(a)、将45％的双酚F二缩水甘油醚和5％的己二醇二缩水甘油醚在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入6％的双氰胺、2％的2-苯基-4-甲基咪唑、10％的聚丁二稀、1％的Airex450、30％的硅微粉、1％的普通炭黑后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍，紧轧两遍(辊距0.5-1mm)，松轧一遍(辊距1.5-2mm)；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
实施例5.半导体芯片液体封装料其组分组成及各个组分的重量百分比是：
双酚F二缩水甘油醚 25％
二聚酸二缩水甘油醚 25％
二醇二缩水甘油醚 8％
三聚氰胺 6％
2-苯基-4-甲基咪唑 4％
聚丁二稀 5％
Airex450 1％
硅微粉 25％
普通炭黑 1％
制备半导体芯片液体封装料的方法，包括以下步骤：
(a)、将25％的双酚F二缩水甘油醚、25％的二聚酸二缩水甘油醚和8％的
二醇二缩水甘油醚在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入6％的双氰胺、4％的2-苯基-4-甲基咪唑、5％的聚丁二稀、1％的Airex450、25％的硅微粉、1％的普通炭黑后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍，紧轧两遍(辊距0.5-1mm)，松轧一遍(辊距1.5-2mm)；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤。
以上实施例中所得的液体封装料具有如下技术指标：
外观 黑色粘稠物
粘度 (40000～80000)mPa.s
比重 (1.5±0.1)g/cm3
抗拉强度 ＞8000PSI
体积电阻率 ＞1.0×1016Ω.cm
表面电阻 ＞1.0×1015Ω
介电常数 (3.2～3.8)(1KHz)
固化体积收缩率 ＜0.1％
线膨胀系数 ＜5.38×10-5
吸水率 ＜0.05％
热冲击 -55℃～130℃
耐电压 20～22KV/mm
玻璃化温度 120～140)℃
固化条件 (100～150)℃，(30～120)min
Claims (5)
1.一种半导体芯片液体封装料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)、将20～50％的液体环氧树脂和5～10％的稀释剂在高重荷真空行星搅拌机中充分混合均匀后，再加入2～10％的固化剂、1～5％的促进剂、5～15％的增韧剂、0.2～1.5％的消泡剂、0.5～2％的颜料、20～50％的无机填料后进行彻底地混合；
(b)、用三辊研磨机研磨三遍；
(c)、用高重荷真空行星搅拌机进行真空脱泡处理；
(d)、挤出时经60目以上网过滤； 所述液态环氧树脂选用双酚A二缩水甘油醚、E51环氧树脂、E44环氧树脂、氢化双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、二聚酸二缩水甘油醚；
所述稀释剂选用碳12～14烷基缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三甲醇基丙烷三缩水甘油醚；
所述固化剂选用双氰胺、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、三聚氰胺；
所述促进剂选用十七烷基咪唑、日本旭电化公司EH3293、2-苯基-4-甲基咪唑、日本味之素公司PN23、日本味之素公司MY24。
2.如权利要求1所述的半导体芯片液体封装料的制备方法，所述增韧剂选用聚丁二烯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、聚醚树脂。
3.如权利要求1所述的半导体芯片液体封装料的制备方法，所述消泡剂选用迪高公司Airex450消泡剂、法国SYNTHRON公司388SL消泡剂、美国KEPER公司800消泡剂。
4.如权利要求1所述的半导体芯片液体封装料的制备方法，所述颜料选用普通炭黑、油溶黑。
5.如权利要求1所述的半导体芯片液体封装料的制备方法，所述无机填料选用硅微粉、滑石粉、碳酸钙、硅酸铝、碳化硅。
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