CN102504743B - 可常温储存的单组份底部填充胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可常温储存的单组份底部填充胶，其由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂—12.2～95%、低粘度改性环氧树脂—0.37～50%、环氧稀释剂—1.1～57.1%、潜伏性固化剂—0.36～49.8%、促进剂—0.89～68.3%、颜料—0～28%。本发明还公开了一种可常温储存的单组份底部填充胶的制备方法。本发明具有粘度低，储存稳定性好，可在常温下储存5个月，可在150℃下60秒快速固化，其粘接力高，耐热耐冲击性好，制作工艺简单，返修性好。可广泛用于CSP或BGA底部填充制程。

Description

可常温储存的单组份底部填充胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可常温储存的单组份底部填充胶，尤其涉及一种常温下储存性稳定、可快速固化的单组份底部填充胶及其制备方法。

背景技术

随着电子产品的手提化趋势,更加轻薄,更多柔性印刷电跟板的使用越来越多,这就要求电子设备具有更高的抗震性和可靠性.高产能,小型化,无铅化组装已成为电子行业的主流,产品可靠性很难得到保证,所以CSP/BGA芯片的底部填充应用技术越来越普遍,但随之而来的点胶慢影响产能,稳定性不好导致需要维修,维修又导致产品报废等难题不断出现,如何提高可靠性的同导,又满足产能的要求,只有使用单组份底部填充胶才能解决此问题。

底部填充胶在常温下未固化前是种单组份液态的封装材料，成分主要是环氧树脂并通常会添加固化剂来使液态固化成固态。底部填充胶是专为覆晶晶片而设计的，由于硅质的覆晶晶片的热膨胀系数比基板材质低很多，因此, 在热循环测试中会产生相对位移，导致机械疲牢从而引起不良焊接。底部填充胶材料通常是利用毛细作用原理来滲透到覆晶晶片底部，然后固化。它能有效的提高焊点的机械强度，从而提高晶片的使用寿命。目前市场上现有的单组份底部填充胶均需冷藏储存，使用时需从冰箱内取出来回温4小时方可使用，这样就造成了生产效率的降低，而且又需要专业的储存冰箱，本发明产品解决了冷藏储存的问题，即可以常温存放5个月，而且又不影响其固化速度，即可以在150度下60秒钟固化。

发明内容

本发明为了解决现有底部填充胶不能常温储存、可靠性低、及应用于电子产品时影响其质量等技术问题，而提供一种可常温下储存5个月、快速固化、高Tg、高可靠性的单组份底部填充胶及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的可常温储存的单组份底部填充胶，由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂—12.2～95%、低粘度改性环氧树脂—0.37～50%、环氧稀释剂—1.1～57.1%、潜伏性固化剂—0.36～49.8%、促进剂—0.89～68.3%、颜料—0～28%。

本发明提出的返修性能好的单组份底部填充胶的制备方法，其工艺步骤如下：

预处理：按配比将液态环氧树脂、低粘度改性环氧树脂和颜料混合搅拌均匀，获得树脂混合料；

混  合：按配比将潜伏性固化剂和促进剂加入所述的树脂混合料，在20～25℃和湿度30～50%的条件下混合，潜伏性固化剂和促进剂控制在22～25℃，混合均匀后满真空25分钟；当树脂混合料和潜伏性固化剂和促进剂混合均匀后，加入环氧稀释剂混合，满真空60分钟。

本发明提供的可常温储存的单组份底部填充环氧树脂组成物，是作为CSP和BGA等半导体装置和与这种半导体装置电气连接的配线基板之间进行密封的底部填充材料使用。本产品的主要特征是含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂的单组份胶粘剂。本发明的组成物有着良好的常温储存稳定性、快速固化性、高可靠性，能够作为半导体装置用的底部填充材料。本发明性能测试方法具有：

（1）    粘度

通过用EH型粘度计测定

（2）    凝胶时间

通过用凝胶测试仪测定150度下的凝胶时间

（3）    储存稳定性

成品生产完后马上测粘度即粘度初始值为V0，然后将产品密封好放在25度常温

 下，每一周测试粘度值V，当粘度的比率V/V0超过2.0时就判定为储存失效。

   （4）玻璃化转变温度的测试

在120摄氏度下固化底部填充胶30分钟后，用TMA测试，按每分钟增加5摄氏度的条件，确认从30摄氏度到300摄氏度加热过程中的玻璃化转变温度。

（5）热处理时的连接可靠性

带有20 x 10mm的BGA回路基板（0.5mm间距、121引脚、直径0.35mm锡球），在BGA和回路基板之间用底部填充胶进行填充，然后进行1000个热循环处理（-40摄氏度/100摄氏度，每15分钟1个循环）。再确认连续性的好坏。

根据以上测试本发明提供的底部填充胶性能指标如下：

     粘度：2000厘泊

     玻璃化转变温度：80度

     凝胶时间：40秒

     储存期：常温下5个月

     耐冷热冲击可靠性：-40℃至100℃可承受1000个循环

本发明提供的底部填充胶，主要可用于晶圆和基板之间的密封。通过含有液态环氧树脂、低粘度改性环氧树脂、潜伏型固化剂等成分，就能保持常温下具有良好的储存稳定性、高玻璃化转变温度和良好的连接信赖性以及速固化性，同时在为返修温度中组成物的热运动比较大，就可以提高它的返修性能。可在150℃下60秒快速固化，其粘接力高，耐热耐冲击性好。

具体实施方式

本发明提出的可常温储存的单组份底部填充胶，由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂—12.2～95%、低粘度改性环氧树脂—0.37～50%、环氧稀释剂—1.1～57.1%、潜伏性固化剂—0.36～49.8%、促进剂—0.89～68.3%、颜料—0～28%。

其中，液态环氧树脂可选用双酚A型环氧树脂，如壳牌公司的828环氧树脂，陶氏公司的331环氧树脂；也可以选用双酚F型环氧树脂，如壳牌公司的862环氧树脂，环氧值为0.45～0.8，其分子量为1000到5000。从流动性来看双酚F环氧树脂最合适。

低粘度环氧树脂为脂环族环氧树脂，如ERL4221，也可以选用双酚S型环氧树脂，还可以选用氢化双酚A型环氧树脂，或选用通过间苯二酚、联苯三酚等低分子多价苯酚和氯甲基氧丙环的反应得到的缩水甘油醚型环氧树脂，通过邻苯二甲酸、二聚酸等多盐基酸和氯甲基氧丙环的反应得到的缩水酯型环氧树脂。这些低粘度环氧树脂的粘度一般在1000厘泊以下，可以提高填充胶的流动性、可靠性和耐温性。

环氧稀释剂可选用双官能团活性稀释剂，例如新戊二醇二缩水甘油醚、已二酸二缩水甘油醚等。

潜伏性固化剂可选用改性胺加和物或酰肼加和物，胺类固化剂可选用液态芳香族胺，液态芳香族胺具体有二乙基甲苯二胺、1-甲基3，5-2乙基-2、4-二胺苯、1-甲基-3、5-二乙基-2、6-二胺苯、1，3，5-三乙基-2，6-二胺苯，这些可以单独使用也可以混合使用。酰肼加和物可以选用醋酸酰肼、戊酮酸酰肼、丁酸酰肼、聚己内酰胺酰肼、马来酸双酰肼、邻苯二甲酸双酰肼、间苯二甲酸双酰肼、对苯二甲酸双酰肼等酰肼化合物。酰肼化合物的平均粒径不到2微米是非常重要的因素，这样就算很少的加入量也能发挥充分的固化作用，从而使得底部填充胶的固化性更好，固化后的可靠性更高。

固化促进剂可选用含常温固体胺基化合物的核心层和常温固体环氧化合物的贝壳层的核心-贝壳粒子、被分散了微胶囊化胺的双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。从保持固化促进作用和可靠性的平衡这方面来看，咪唑络合物或是微胶囊化胺双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂是比较好的选择。

除了以上说明的原材料成分以外，在不影响到本发明目的的情况下，可以配合使用无机填充材料、颜料、氧化防止剂、非反应性的稀释剂等添加剂。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。根据本发明的配方，配置下列不同比例的制备底部填充胶的物料。

实施例1

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       828环氧树脂                   95%

       脂环族环氧树脂                 0.37%

       新戊二醇二缩水甘油醚           1.1%

       二乙基甲苯二胺                 2.64%

       改性咪唑络合物                  0.89%

实施例2

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       828环氧树脂                   12.2%

       氢化双酚A环氧树脂             50%  

       新戊二醇二缩水甘油醚           29.1%

       已二酸二酰肼                   0.36%

       23^#改性咪唑                    3.34%

实施例3

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

      862环氧树脂                  53.6%

      脂环族环氧树脂                 25.2%

已二醇二缩水甘油醚             3%

聚己内酰胺酰肼                  2%

改性咪唑络合物                 2.2%

黑颜料                         14%

实施例4

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       862环氧树脂                   13%

脂环族环氧树脂                 1%

已二醇二缩水甘油醚             57.1%

马来酸双酰肼                   25.1%

改性咪唑盐                     1.8%

黑颜料                         2%

实施例5

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       862环氧树脂                  13%

脂环族环氧树脂                1.5%

戊二醇二缩水甘油醚           1.1%

1，3，5-三乙基-2，6-二胺苯      49.8%

24改性咪唑盐                34.6%

实施例6

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       862环氧树脂                   15%

  缩水甘油醚型环氧树脂          6%

已二醇二缩水甘油醚             9%

  马来酸双酰肼                 1.7%

改性咪唑盐                    68.3%

实施例7

本实施例由下列重量百分含量的原料配置而成：

       862环氧树脂                   30%

脂环族环氧树脂                 8%

已二醇二缩水甘油醚             19%

马来酸双酰肼                  8%

改性咪唑盐                    7%

黑颜料                         28%

按上述实施例的重量百分比配方，配制底部填充胶的工艺步骤：

先按上述实施例的配比将，液态环氧树脂、低粘度改性环氧树脂和颜料混合搅拌均匀，获得树脂混合料；然后按配比将潜伏性固化剂和促进剂加入所述的树脂混合料，在20～25℃和湿度30～50%的条件下混合，潜伏性固化剂和促进剂控制在22～25℃，混合均匀后满真空25分钟；当树脂混合料和潜伏性固化剂和促进剂混合均匀后，加入环氧稀释剂混合，满真空60分钟，即得本专利产品。

所得本发明的底部填充胶有以下性能：

      固化时间：            150℃       60秒

      玻璃化转变温度：       80℃  

      粘接强度：            18MPa 

      粘度：                2000cps

      耐冷热冲击性：        -40℃-100℃可承受1000个循环  

            储存期：                25度5个月

由于本发明含有液态环氧树脂、改性低粘度环氧树脂、潜伏型固化剂、以及改性咪唑盐类络合物等成分，就能保持高Tg和良好的连接信赖性以及速固化性，同时在常温下又能存放5个月，解决了目前单组份底部填充胶只能冷藏储存的问题，又因为返修温度中组成物的热运动比较大，就可以提高它的返修性能。

Claims (1)

1.一种可常温储存的单组份底部填充胶，其特征在于，由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂—12.2～95%、低粘度改性环氧树脂—0.37～50%、环氧稀释剂—1.1～57.1%、潜伏性固化剂—0.36～49.8%、促进剂—0.89～68.3%、颜料—0～28%；

所述的液态环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，环氧值为0.45～0.8，分子量范围为1000～5000；

所述低粘度改性环氧树脂为双酚S型环氧树脂，粘度为1000厘泊以下；

所述的潜伏性固化剂为改性胺加和物或酰肼加和物，其细度小于2μm；

所述的促进剂是改性咪唑盐类络合物和微胶囊型固化促进剂；

所述的储存期为20～25摄氏度下，储存5个月；

所述的可常温储存的的单组份底部填充胶的制备方法，包括如下步骤：

预处理：按配比将液态环氧树脂、低粘度改性环氧树脂和颜料混合搅拌均匀，获得树脂混合料；

混  合：按配比将潜伏性固化剂和促进剂加入所述的树脂混合料，在20～25℃和湿度30～50%的条件下混合，潜伏性固化剂和促进剂控制在22～25℃，混合均匀后满真空25分钟；当树脂混合料和潜伏性固化剂和促进剂混合均匀后，加入环氧稀释剂混合，满真空60分钟。