CN103436210A - 一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法，电绝缘树脂浆中液体环氧树脂为65～75份，固体环氧树脂为25～35份，液体橡胶增韧剂为10～20份，线性酚醛树脂固化剂为15～25份，固化促进剂为1～3份，微硅粉为40～60份，活性稀释剂为0～10份，各组分含量均按重量计。本发明中的电绝缘树脂浆中固化剂为线性酚醛树脂固化剂，同时还添加有固化促进剂，由于酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下可以固化环氧树脂，形成高度交联的结构。这种体系结构，既保持了环氧树脂良好的黏附性，又保持了酚醛树脂的耐热性，使酚醛树脂/环氧树脂可以在300℃下长期使用，其耐热性、耐水性、电性能均比较优良。

Description

一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及树脂浆料，特别是涉及一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法。

【背景技术】

随着芯片搭载封装技术发展，在TCP技术（卷带载体封装技术）上进行延伸，又出现了一种新的系统搭载封装技术，COF技术（芯片直接安装在柔性电路上）。芯片直接搭载封装线路的COF技术是通过NCP（电绝缘树脂浆）粘结芯片和基板。将芯片连接面向上放置在有吸附装置的加热体上，从上方临时附着NCP，然后粘结基板，快速固化，制成COF芯片模组。采用NCP技术可以大大提高生产效率，其关键技术是配置一种固化速度快，热导率高，热膨胀系数和介电常数低，不开裂，电绝缘性能好的单组份糊状电绝缘树脂浆。

现有的电绝缘树脂浆，包括液体环氧树脂、固体环氧树脂、固化剂、微硅粉和活性稀释剂。现有的电绝缘树脂浆中，固化剂通常为咪唑衍生物固化剂。现有的电绝缘树脂浆固化后，耐热性能较差，难以承受住较高的锡焊温度（280℃以上）。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法，电绝缘树脂浆的耐热性能较优良。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆，包括液体环氧树脂、固体环氧树脂、液体橡胶增韧剂、线性酚醛树脂固化剂、固化促进剂、微硅粉和活性稀释剂，各组分按重量计的含量如下：液体环氧树脂为65～75份，固体环氧树脂为25～35份，液体橡胶增韧剂为10～20份，线性酚醛树脂固化剂为15～25份，固化促进剂为1～3份，微硅粉为40～60份，活性稀释剂为0～10份。

一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆的制备方法，包括以下步骤：称取一定量的液体环氧树脂，加入一定量的固体环氧树脂搅拌溶解，加入一定量的液体橡胶增韧剂，活性稀释剂，微硅粉，线性酚醛树脂固化剂以及固化促进剂，加热搅拌均匀，分装到容器中，在-5℃～5℃的温度下贮存，得到电绝缘树脂浆；各组分按重量计的含量如下：液体环氧树脂为65～75份，固体环氧树脂为25～35份，液体橡胶增韧剂为10～20份，线性酚醛树脂固化剂为15～25份，固化促进剂为1～3份，微硅粉为40～60份，活性稀释剂为0～10份。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的用于芯片封装的电绝缘树脂浆及其制备方法，电绝缘树脂浆中固化剂为线性酚醛树脂固化剂，同时还添加有固化促进剂。由于酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下可以固化环氧树脂，形成高度交联的结构。这种体系结构，既保持了环氧树脂良好的黏附性，又保持了酚醛树脂的耐热性，使酚醛树脂/环氧树脂可以在300℃下长期使用，其耐热性、耐水性、电性能均比较优良。添加的固化促进剂用于缩短固化反应时间，降低固化反应温度，促进固化反应。

【具体实施方式】

本具体实施方式中提供一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆，包括液体环氧树脂、固体环氧树脂、液体橡胶增韧剂、线性酚醛树脂固化剂、固化促进剂、微硅粉和活性稀释剂，各组分按重量计的含量如下：

其中，液体环氧树脂为E-44型环氧树脂、F-44型环氧树脂或F-51型环氧树脂中的一种或多种混合。固体环氧树脂为E-20型环氧树脂、E-12型环氧树脂或F-46型环氧树脂中的一种或多种混合。微硅粉可为SiO2微粉，平均粒径为2μm，颗粒度为0.1-1μm。活性稀释剂可为乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂。

上述电绝缘树脂浆中，一方面，采用线性酚醛树脂作为潜伏性固化剂，以提高耐热性能。这种固化剂具有如下结构：

其中，n=3～10。其固化环氧树脂时按照如下反应机理：

即线性酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下可以固化环氧树脂，形成高度交联的结构。这个体系结构，既保持了环氧树脂良好的黏附性，又保持了酚醛树脂的耐热性，使酚醛树脂/环氧树脂可以在300℃下长期使用，其耐热性、耐水性、电性能均比较优良。

需说明的是，由于在常温下线性酚醛树脂与环氧树脂的反应非常缓慢，为了缩短固化反应时间，降低固化反应温度，因此加入了固化促进剂。固化促进剂可为DMP-30促进剂，即2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，也可为锰的乙酰丙酮络合物。但经实验验证，固化促进剂选用DMP-30促进剂，2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚时，促进固化反应的效果较显著。在DMP-30促进剂的分子结构中，除苯环外还有三个-CH2-N(CH3)2基团，空间位阻很大。常温下DMP-30促进剂中叔N原子进攻酚氧原子的机会较少，线性酚醛树脂与环氧树脂的反应较缓慢，因而混合料粘度上升速度也较慢。但随着混合料温度的上升，体系粘度变低，分子运动加剧，DMP-30促进剂中叔N原子结合酚氧原子的机会大大提高，因而表现出较高的反应活性，促进固化反应的进行。

另一方面，为改善树脂浆的韧性，还加入了适量的液态橡胶增韧剂。液态橡胶增韧剂的官能基能与环氧树脂的环氧基及上述固化剂反应，与环氧树脂形成一个网状，起到增韧和增强的作用。液体橡胶增韧剂为端羧基液体丁腈橡胶（CTBN）或端羟基液体丁腈橡胶（HTBN），具体地，可为兰州石油化工研究院生产的CTBN或者HTBN，分子量3000左右，官能度为2。

综上所述，通过上述两个方面的改进，本具体实施方式中的电绝缘树脂浆（NCP），固化后有很好的耐热性和韧性，可保证不开裂，内应力小，对芯片及元器件不受损害。

如下通过设置实验例和对比例，验证本具体实施方式中的电绝缘树脂浆（NCP）的性能。

实验1：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-44型环氧树脂70g，加入E-20型环氧树脂30g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈15g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO₂微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂20g以及DMP-30固化促进剂2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆1。

测试电绝缘树脂浆1的性能，得到：粘度为120Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为1.6kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为0，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆1外观无变化，能承受住280℃高温的锡焊温度。

实验2：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-51型环氧树脂65g，加入E-20型环氧树脂25g和E-12环氧树脂10g搅拌溶解，加入端羟基液体丁腈橡胶12g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂6g，SiO2微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂16g以及锰的乙酰丙酮络合物（固化促进剂）2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆2。

测试电绝缘树脂浆2的性能，得到：粘度为100Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为1.5kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为0，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆2外观无变化，能承受住280℃高温的锡焊温度。

需说明的是，电绝缘树脂浆2中固化促进剂选用的是锰的乙酰丙酮络合物，相对于实验1中电绝缘树脂浆1中选用DMP-30作为固化促进剂，实验2中固化反应的时间要长些，但两个实验中电绝缘树脂浆的耐热性，均优于传统使用咪唑衍生物固化剂作为固化剂的电绝缘树脂浆的耐热性。

实验3：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-44型环氧树脂70g，加入F-46型环氧树脂30g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈15g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO₂微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂20g以及DMP-30固化促进剂2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆3。

测试电绝缘树脂浆3的性能，得到：粘度为120Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为1.6kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为0，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆3外观无变化，能承受住280℃高温的锡焊温度。

实验4：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取F-44型环氧树脂75g，加入F-12型环氧树脂25g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈15g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO₂微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂20g以及DMP-30固化促进剂2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆4。

测试电绝缘树脂浆4的性能，得到：粘度为120Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为1.6kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为0，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆4外观无变化，能承受住280℃高温的锡焊温度。

实验5：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取F-51型环氧树脂72g，加入EX-46型环氧树脂28g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈15g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO₂微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂20g以及DMP-30固化促进剂2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆5。

测试电绝缘树脂浆5的性能，得到：粘度为120Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为1.6kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为0，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆5外观无变化，能承受住280℃高温的锡焊温度。

总结实验1-5中的电绝缘树脂浆的性能可知，利用本具体实施方式中配方制作的电绝缘树脂浆，与芯片与柔性基板或玻璃的连接时，粘接强度＞6kg/tape，剥离强度1.0kg/tape，外部开裂数0/10，引脚宽度/间距＜40，能达到邦定的技术要求。同时，电绝缘树脂浆的耐热性能优良，能承受住280℃高温的锡焊温度。

对比例1：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-44型环氧树脂70g，加入E-20型环氧树脂30g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈18g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂1g，微硅粉55g，加入1-氰乙基-2-十一烷基-偏苯三酸咪盐（C11-CNS，为一种咪唑衍生物固化剂）20g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆1’。

测试电绝缘树脂浆1’的性能，得到：粘度为80Pas，粘接强度＞6（kg/tape），剥离强度为0.8kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数为5个，引脚宽度/间距＜40，耐锡焊温度为280℃，经过5次重复的耐锡焊性测试后，电绝缘树脂浆1’的固化物与芯片以及基板的界面处出现一定程度的剥离、起泡和变色现象，耐锡焊性未通过，不能承受280℃高温的锡焊温度。

对比实验1和对比例1，实验1和对比例1的配方大致相同，只是对比例1中使用咪唑衍生物固化剂作为固化剂，且没有添加固化促进剂，结果是：耐锡焊性较差，不能承受280℃高温的锡焊温度。

对比例2：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-44型环氧树脂70g，加入E-20型环氧树脂30g搅拌溶解，加入乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO2微粉47g，加入线性酚醛树脂固化剂20g以及DMP-30固化促进剂2g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆2’。

测试电绝缘树脂浆2’的性能，得到：剥离强度脆碎，局部剥离强度小于0.5kg/tape，测试10个树脂浆中外部开裂数10个。

对比实验1和对比例2，实验1和对比例2的配方大致相同，只是对比例2中没有添加增韧剂——端羧基液体丁腈橡胶，结果是：韧性明显不够，外部开裂十分严重。

对比例3：

选取的各组分按重量计的配比为：

制备时，称取E-44型环氧树脂70g，加入E-20型环氧树脂30g搅拌溶解，加入端羧基液体丁腈15g，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂8g，SiO2微粉47g，加入双氰胺固化剂20g，加热搅拌均匀，分装到容器中，在低温（温度在-5℃～5℃范围内）下贮存，得到电绝缘树脂浆3’。

测试电绝缘树脂浆3’的性能，得到：电绝缘树脂浆固化物的耐热性能较差，不能经受住280℃高温的锡焊温度。

对比实验1和对比例3，实验1和对比例3的配方大致相同，只是对比例3中固化剂选用双氰胺固化剂且未添加固化促进剂，结果是：使用时发现固化速度慢，反应速度延长，固化物柔性不够，电绝缘树脂浆颜色发黑，弯曲疲劳小于100次；且固化物的耐热性能较差。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：包括液体环氧树脂、固体环氧树脂、液体橡胶增韧剂、线性酚醛树脂固化剂、固化促进剂、微硅粉和活性稀释剂，各组分按重量计的含量如下：

2.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述线性酚醛树脂固化剂具有如下化学结构：

其中，n=3～10。

3.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述固化促进剂为DMP-30促进剂，为2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚。

4.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述液体环氧树脂为E-44型环氧树脂、F-44型环氧树脂、E-51型环氧树脂或F-51型环氧树脂中的一种或多种混合。

5.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述固体环氧树脂为E-20型环氧树脂、E-12型环氧树脂、F-12型环氧树脂、F-46型环氧树脂或EX-46型环氧树脂中的一种或多种混合。

6.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述液体橡胶增韧剂为端羧基液体丁腈橡胶（CTBN）或端羟基液体丁腈橡胶（HTBN）。

7.根据权利要求1所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述活性稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂。

8.一种用于芯片封装的电绝缘树脂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取一定量的液体环氧树脂，加入一定量的固体环氧树脂搅拌溶解，加入一定量的液体橡胶增韧剂，活性稀释剂，微硅粉，线性酚醛树脂固化剂以及固化促进剂，加热搅拌均匀，分装到容器中，在-5℃～5℃的温度下贮存，得到电绝缘树脂浆；各组分按重量计的含量如下：

9.根据权利要求8所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述线性酚醛树脂固化剂具有如下化学结构：

其中，n=3～10。

10.根据权利要求8所述的用于芯片封装的电绝缘树脂浆，其特征在于：所述固化促进剂为DMP-30促进剂，为2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚。