CN102010566A

CN102010566A - 一种集成电路封装用环氧模塑料的制备方法

Info

Publication number: CN102010566A
Application number: CN2009101698240A
Authority: CN
Inventors: 吕建明
Original assignee: LV GAOXIANG
Current assignee: LV GAOXIANG
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-04-13

Abstract

一种集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，具体包括：首先，将熔融硅微粉与结晶硅微粉按一定比例组合，得到复合填充剂预混物；其次，将固化剂与纳米二氧化硅球磨，然后与环氧树脂、阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A；接着，将催化剂、偶联剂、增韧剂、脱模剂混合得到预混合料B；最后，将预混合料A和预混合料B混合，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。通过上述制备方法制作的环氧模塑料不仅满足了电子封装材料的性能要求，同时也降低了成本。

Description

一种集成电路封装用环氧模塑料的制备方法

技术领域：

本发明涉及集成电路封装用环氧模塑料的制备技术，利用此项制备技术得到的结构材料可用于(超)大规模集成电路和微电子器件的后道封装。

背景技术：

塑封料具有质轻、成本低、成型工艺简单和耐冲击性能好等优点，其使用已占到整个封装材料的95％以上，其中环氧模塑料作为封装电子器件和集成电路最主要的一种热固性高分子复合材料又占塑料封装的90％左右。环氧模塑料是微电子工业技术发展的基础，是(超)大规模集成电路和微电子器件后道封装的主要结构材料，其发展水平直接影响(超)大规模集成电路封装技术的发展，在现代微电子工业中具有非常重要的地位。近年来，全球半导体业一直以较高的速度发展，对电子产品的小型化、便携化、多功能和高可靠性等提出了越来越高的要求。这就要求环氧模塑料必须与之相适应地向着高纯度、高可靠性、高导热、高耐焊性、高粘接性、低应力、低膨胀系数、低粘度、低吸水、环保型、快速固化型的方向发展。

封装用模塑料目前最突出的问题是模塑料固化后的内部应力问题。内部应力会使硅芯片表面的钝化膜产生裂缝、自身龟裂或发生把连接线切断等现象。内部应力发生的原因是模塑料固化收缩同硅片热收缩有差异，即二者热膨胀系数不同，一般模塑料比硅片、引线的热膨胀系数要大一个数量级，在成型加热到冷却至室温过程中必然在硅片上残留应力。将无机填料加入到环氧树脂浇注料中，可以减小产品的固化收缩率及热膨胀系数，提高力学性能，降低吸水率，同时可以降低成本，现在已成为降低封装器件热应力的主要方法。

由于二氧化硅具有稳定的物理化学性能、良好的透光性及热膨胀性能和优良的高温性能，因此硅微粉是目前最理想的环氧塑封料的填充材料。硅微粉有结晶型硅微粉、熔融型硅微粉和球形熔融型硅微粉三种。普通硅微粉热膨胀系数5×10-6/K；熔融硅微粉，6×10-7/K；纯环氧树脂，6×10-5/K左右。谢广超【电子与封装，2006，6(5)：9-11】的研究表明，球形硅微粉加入到环氧树脂中，可以有效地降低封装树脂的热膨胀系数。李海英等【IEEE Trans on Advanced Packaging，2003，26(1)：25-32.】在环氧树脂中同时添加了二氧化硅和碳纤维，可大大提高封装材料的导热系数。哈恩华等【材料工程，2005(8)：32-34】采用原位聚合法制备了环氧树脂/纳米二氧化硅复合材料，其研究表明，少量纳米二氧化硅的加入可以使复合材料的热膨胀系数明显降低。

目前国内集成电路封装用环氧塑封料全部采用熔融硅微粉做填料，结晶硅微粉多数用在分立器件上。结晶型硅微粉特点是热导率高，价格低；熔融型硅微粉特点是热膨胀系数低，价格较高，合成球形硅微粉铀含量低但价格昂贵。一般硅微粉在环氧模塑料中含量在60％～90％。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种既能减小产品的固化收缩率及热膨胀系数、满足电子封装材料的性能要求，又能降低成本的封装用环氧模塑料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，具体包括：首先，将熔融硅微粉与结晶硅微粉按一定比例组合，得到复合填充剂预混物；其次，将固化剂与纳米二氧化硅球磨，然后与环氧树脂、阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A；接着，将催化剂、偶联剂、增韧剂、脱模剂混合得到预混合料B；最后，将预混合料A和预混合料B混合，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。

所述复合填充剂预混物的比重为60％～70％。

所述纳米二氧化硅的比重为1％～2％。

在所述复合填充剂预混物内加入微量球型熔融硅微粉。

在所述预混合料A和预混合料B混合时加入1％的单甘酯。

所述预混合料B中还加入有着色剂。

本发明在采用上述技术方案后相对于现有技术具有如下优点：

1、本发明在环氧模塑料的制备中采用复合填充剂，即将熔融硅微粉与结晶硅微粉按一定比例组合作为填料，同时添加一定比例的纳米二氧化硅，这样不仅减小了产品的固化收缩率及热膨胀系数，满足了电子封装材料的性能要求，同时也降低了成本。

2、生产工艺简单、实施安全方便。

具体实施方式：

本发明由环氧树脂、固化剂、复合填充剂、催化剂、偶联剂、增韧剂、阻燃剂、着色剂及脱模剂配制成环氧模塑料。以下提供三种实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

84份600目结晶硅微粉、174份400目熔融硅微粉、70份2000目熔融硅微粉组合，得到比重为60％～70％的复合填充剂预混物。将固化剂与1％纳米二氧化硅球磨，然后与61份环氧树脂、4.1份阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A。将0.35份催化剂1、0.32份催化剂2、0.55份着色剂、1050ml偶联剂1、730ml偶联剂2及适量脱模剂和增韧剂混合得到预混合料2。将预混合料A和预混合料B混合，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。制成的环氧模塑料用于集成电路封装时在热或促进剂的作用下，环氧树脂与固化剂发生交联固化反应，固化后成为热固性塑料，从而对电子元器件进行封装。

实施例2：

148份200目结晶硅微粉、140份400目结晶硅微粉、35份600目结晶硅微粉、14.6份2000目熔融硅微粉组合，得到比重为60％～70％的复合填充剂预混物。将固化剂与1％纳米二氧化硅球磨，然后与59份环氧树脂、4.2份阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A。将0.325份催化剂1、0.1份催化剂2、1.34份着色剂、1500ml偶联剂及适量脱模剂和增韧剂混合得到预混合料B。将预混合料A和预混合料B混合，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。制成的环氧模塑料用于集成电路封装时在热或促进剂的作用下，环氧树脂与固化剂发生交联固化反应，固化后成为热固性塑料，从而对电子元器件进行封装。

实施例3：

151份200目结晶硅微粉、139份400目结晶硅微粉、15份600目结晶硅微粉、16.4份2000目熔融硅微粉、3份球型熔融硅微粉组合，得到比重为60％～70％的复合填充剂预混物。将固化剂与1％纳米二氧化硅球磨，然后与59份环氧树脂、4.2份阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A。将0.29份催化剂1、0.29份催化剂2、1.34份着色剂、1050ml偶联剂1、730mll偶联剂2及适量脱模剂和增韧剂混合得到预混合料B。将预混合料A和预混合料B混合，加入1％的单甘酯，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。制成的环氧模塑料用于集成电路封装时在热或促进剂的作用下，环氧树脂与固化剂发生交联固化反应，固化后成为热固性塑料，从而对电子元器件进行封装。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims

1.一种集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：首先，将熔融硅微粉与结晶硅微粉按一定比例组合，得到复合填充剂预混物；其次，将固化剂与纳米二氧化硅球磨，然后与环氧树脂、阻燃剂混合，再加入复合填充剂预混物混合得到预混合料A；接着，将催化剂、偶联剂、增韧剂、脱模剂混合得到预混合料B；最后，将预混合料A和预混合料B混合，高速搅拌，熔融挤出，压片冷却，粉碎，打饼，包装，冷冻保存。

2.如权利要求1所述的集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：所述复合填充剂预混物的比重为60％～70％。

3.如权利要求1或2所述的集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化硅的比重为1％～2％。

4.如权利要求1或2所述的集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：在所述复合填充剂预混物内加入微量球型熔融硅微粉。

5.如权利要求4所述的集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：在所述预混合料A和预混合料B混合时加入1％的单甘酯。

6.如权利要求4所述的集成电路封装用环氧模塑料的制备方法，其特征在于：所述预混合料B中还加入有着色剂。