CN103320022A - 用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，由以下重量配比的成分组成：(A)微米级银粉：70%～85%；(B)丙烯酸酯类单体：5%～15%；(C)丙烯酸酯类齐聚物：9%～15%；(D)引发剂：0.1%～1.0%；(E)偶联剂：0.5%～5.0%。本发明通过丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类齐聚物和引发剂的优化组合，固化后的胶层有着良好导电性能的同时，具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上因为形变而产生的应力。

Description

用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶及制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于半导体封装的导电胶，特别涉及用于较大尺寸半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶。

背景技术

近年来，随着市场对于以智能手机为代表的便携式移动设备的需求不断攀升，发挥核心功能的半导体芯片的较大尺寸应用越来越普遍，其性能表现也越来越关键。具备了基本功能的半导体芯片必须经过芯片粘接、引线键合、气密包封等封装制程后，成为可实用化的电子元器件才能发挥其设计的各种性能，所以在其封装制程工艺过程中用到的各种材料非常重要。

芯片粘接作为半导体芯片的封装制程中的关键步骤之一，广泛使用了导电胶来将半导体芯片和基板粘接起来以固定芯片，并建立良好的导电连接实现其功能，同时把热量及时散发出去。对于应用越来越广泛的较大尺寸芯片而言，其尺寸(边长)已经达到2毫米甚至更大，所用的导电胶还需要在固化后具有较低的模量，以便缓解芯片和基板之间因环境温度的变化而产生变形时产生的尺寸差别。传统的用于芯片粘接的导电胶，由于其固化后自身的模量较大，特别是在150℃时的模量通常都大于1800MPa，不适合用于粘接较大尺寸的半导体芯片。所以这样的导电胶需要比较特别的设计，以便实现在150℃时的模量小于300MPa。

固化后具有较低模量的热固性树脂种类也有很多，比较典型的是改性的丙烯酸酯类和改性的甲基丙烯酸酯类。这些树脂也可以和导电粉末进行混合，从而得到具有较低模量的导电胶产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于半导体芯片封装用的导电胶，以解决现有技术中模量较大的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，由以下重量配比的成分组成：

所述微米级银粉为选自片状微米级银粉、球状微米级银粉、树枝状微米级银粉或不规则形状微米级银粉中的任意一种或几种，所述微米级银粉粒径范围为0.5微米～100微米，优选的尺寸为1微米～30微米。

所述丙烯酸酯类单体选自丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三缩四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和烷氧化己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或几种。

所述丙烯酸酯类齐聚物选自柔性聚酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物中的任意一种或几种。

所述引发剂为过氧化酮、过氧化二酰、过氧化酯、过氧化缩酮和过氧化碳酸酯中的任意一种或几种。

所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

一种制备用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶的方法，包括以下步骤：按照如上所述的成分组成重量配比进行；

(1)将丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类齐聚物在5-35℃下混合15-45分钟，再加入引发剂和偶联剂，室温下混合30分钟成为均匀的初级混合物；

(2)将银粉分别加入步骤(1)制得的初级混合物中，于室温下施加真空，混合30分钟～60分钟使其成为均匀的最终混合物。

本发明的有益效果是：通过丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类齐聚物和引发剂的优化组合，固化后的胶层有着良好导电性能的同时，具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上因为形变而产生的应力。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

在室温下，分别按照下表中实施例1指定的各组分，将聚乙二醇二丙烯酸酯、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物和柔性环氧丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、过氧化酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合30分钟即可制得导电胶。

实施例2

在室温下，分别按照下表中实施例2指定的各组分，将二缩三丙二醇二丙烯酸酯和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合60分钟即可制得导电胶。

实施例3

在室温下，分别按照下表中实施例3指定的各组分，将二乙二醇二丙烯酸酯、柔性环氧丙烯酸酯齐聚物和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合60分钟即可制得导电胶。

实施例4

在室温下，分别按照下表中实施例4指定的各组分，将二乙二醇二丙烯酸酯和柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合30分钟即可制得导电胶。

实施例5

在室温下，分别按照下表中实施例5指定的各组分，将二缩三丙二醇二丙烯酸酯和柔性环氧丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、过氧化酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合30分钟即可制得导电胶。

实施例6

在室温下，分别按照下表中实施例6指定的各组分，将聚乙二醇二丙烯酸酯和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级银粉，室温下施加真空低速混合60分钟即可制得导电胶。

各实施例所制得的导电胶在固化条件为175摄氏度的烘箱内放置1小时。固化后材料的导电率的测试依照ASTM D257标准来进行，模量的测试依照ASTM D4065标准来进行。各个实施例的测试结果列出在下表2中。

表1原料用量配比(所有百分比为重量百分比，(重量)%)

表2测试结果

从表2中可以看出，本发明中的导电胶保持了良好导电性能的同时，具有较小的模量，可以满足较大尺寸的半导体芯片封装的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，由以下重量配比的成分组成：

2.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，其特征在于，所述微米级银粉为选自片状微米级银粉、球状微米级银粉、树枝状微米级银粉或不规则形状微米级银粉中的任意一种或几种，所述微米级银粉粒径范围为0.5微米～100微米。

3.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体选自丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三缩四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和烷氧化己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，其特征在于，所述丙烯酸酯类齐聚物选自柔性聚酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，其特征在于，所述引发剂为过氧化酮、过氧化二酰、过氧化酯、过氧化缩酮和过氧化碳酸酯中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶，其特征在于，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

7.一种制备用于半导体芯片封装的低模量丙烯酸酯导电胶的方法，包括以下步骤：

按照权利要求1所述的成分组成重量配比进行；

(1)将丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类齐聚物在5-35℃下混合15-45分钟，再加入引发剂和偶联剂，室温下混合30分钟成为均匀的初级混合物；

(2)将银粉分别加入步骤(1)制得的初级混合物中，于室温下施加真空，混合30分钟～60分钟使其成为均匀的最终混合物。