CN106538086A - 电磁干扰屏蔽组合物及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁干扰屏蔽组合物，其包含热塑性树脂和/或热固性树脂、溶剂或反应性稀释剂以及导电颗粒以提供均匀和均质厚度的电磁干扰屏蔽层。本发明还提供在保护IC装置元件的包封材料上施加电磁干扰屏蔽层的方法。

Description

电磁干扰屏蔽组合物及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种电磁干扰屏蔽组合物，其包含热塑性树脂和/或热固性树脂、溶剂或反应性稀释剂以及导电颗粒，以提供均匀和均质厚度的电磁干扰屏蔽层。
发明背景
电磁干扰(EMI)是可以降低或限制受其影响的电路性能的扰动。可影响电路的电磁干扰源包括任何带有快速改变电流的物体。有效防止特定装置受外部电磁干扰源的电磁辐射，以及有效避免特定装置的破坏或不希望辐射，可能需要使用电磁干扰屏蔽。也就是，电磁干扰屏蔽可以达到两个目的的一个或两个：它可以安装到特定元件上以屏蔽该元件受外部辐射源影响或可以安装到特定元件上以阻止源自于该特定元件的辐射以防止其影响周围元件或装置。
集成电路(IC)装置元件可为不希望的电磁信号的来源。集成电路应用于便携式电子装置例如手机，以及应用于电子装备，包括家庭娱乐设备和电脑。便携式电子装置例如手机典型包含数个耦合于电路板的IC元件(其可以是IC芯片、IC芯片封装件、或IC封装模块)，并且其中一些元件可能产生干扰装置中其他元件的运行的电磁信号。需要电磁干扰屏蔽，以保护电子元件中的电路免受该元件(包括其他电子元件)的外部源的影响。
在保护元件免受电磁干扰的方法中，在元件上构建屏蔽。该屏蔽是由电耦合至参考电位(例如地电位)的导电材料制成，如金属板(其可以穿孔)或金属屏。其典型地制成盒或外壳安装于将要屏蔽的元件上并焊接到元件周围基板上的接触点。基板可以是例如电路板。或者，可以将框架焊接到基板上的接触点，并且金属板外壳可以卡接(snap-coupled)到元件上的框架。不幸的是，这样的屏蔽增加了使用其的装置的重量和体积(厚度、长度和宽度)。这种方法不符合目前更薄封装件需求。
另一种构建屏蔽的方法中，通过溅射方法将材料层施加到电路板和元件上。溅射技术的已知问题是1)每小时非常低单位(装置在溅射前需要切割且每种目标材料需要很长的溅射时间)；2)与溅射机器相关的成本；单个溅射层厚度薄(<5μm)，因此，通常需要2-3溅射层；3)与标记相关的工艺问题(溅射前后需要激光标记，在金属基溅射材料上进行激光标记仍存在困难)。
在另一种方法中，电磁干扰屏蔽通过将屏蔽材料施加到需要它的地方提供所需的屏蔽效应。因此，与以下构造中所配置的相比，需要的屏蔽材料更少，所述构造包括元件全部被屏蔽材料覆盖的构造，或屏蔽材料被施加到完全覆盖包括元件的电路板区域然后从那些不需要的区域移除部分屏蔽材料或否则形成开孔(例如“减成法”工艺)的构造。
在另一种方法中，导电材料涂布于装置的外层，通过向单一装置外表面喷涂或在切割前印刷于半切封装体上。关于此方法的已知问题是1)表面和侧面涂层厚度不均匀；2)封装件角落暴露以及没有导电粘合剂覆盖的风险高；3)制造过程中污染及泄露风险高；4)与溅射法相同的与标记相关工艺问题；5)每小时低单位；和6)高浪费水平。
此外，所有现有方法在标记方法中均有一些困难。目前可用的激光标记方法无法完全用于印刷型或喷涂型中，因为导电粘合剂主要发光而且标记不清楚。另一方面对于溅射型，激光标记需要在溅射前进行两次标记。
所以，本发明的目的在于提供一种电磁干扰屏蔽组合物，其提供上述与电磁干扰屏蔽相关已知问题中的至少两种的解决方案。
发明内容
本发明提供一种电磁干扰屏蔽组合物，其包含热塑性树脂和/或热固性树脂；溶剂或反应性稀释剂；以及导电颗粒。
本发明还提供在保护功能模块的包封材料上施加电磁干扰屏蔽层的方法，其包括如下步骤：a)准备本发明的所述电磁干扰屏蔽组合物；b)提供连接有一种或多种功能模块的基板；c)用包封材料包封所述功能模块；d)通过喷涂机或分散/喷注机施用步骤a)中的所述电磁干扰屏蔽组合物以涂布所述封装材料；e)目视检查电磁干扰屏蔽涂层不含任何瑕疵；f)固化所述电磁干扰屏蔽涂层；g)通过使用溶剂清洁所述电磁干扰屏蔽涂层表面，之后为任选存在的固化步骤；h)在环氧模塑料(EMC)内将包括电磁干扰屏蔽涂层的整个封装件成型。
本发明进一步包括一种半导体封装件，其包括，具有接地元件的基板；配置于所述基板的功能模块；用于包封功能模块的包封材料；在包封材料上的导电电磁干扰屏蔽层，其通过本发明所述电磁干扰屏蔽组合物提供；以及环氧模塑料外壳。
附图简述
图1是喷涂的或分散/喷注涂覆的系统级封装件(SIP)的说明。
图2是在嵌入式多媒体卡(eMMC)封装件中喷涂的或分散/喷注涂覆的电磁干扰屏蔽导电粘合剂的说明。
图3是喷涂的或分散/喷注涂覆的正常射频或WiFi多晶片封装件的说明。
图4是实施例1的组成物在涂布前、涂布后和固化后的说明。
图5是实施例2的组成物在涂布前、涂布后和固化后的说明。
图6是实施例3的组成物在涂布前、涂布后和固化后的说明。
图7是实施例6的组成物在喷注前、喷注后和固化后的说明。
图8是实施例7的组成物在喷注前、喷注后和固化后的说明。
图9是实施例8的组成物在喷注前、喷注后和固化后的说明。
具体实施方式
在下列段落中更加详细描述本发明。每个方面可与任何其它一个或多个方面组合，除非有明确的相反指示。特别的，任何表示为优选或有利的特征可以与其它一个或多个表示为优选或有利的特征组合。
在本发明的上下文中，所使用的术语根据以下定义被解释，除非文中另有说明。
在这里使用的，单数形式包括单数和复数参照对象除非文中另有明确说明。
这里使用的术语“包含”，“含有”和“包括”的同义词，其为包容性或开放式，且不排除额外、未列举的构件、元件或方法步骤。
数值端点的表述包括相应范围内所涵盖的所有数字和分数，以及所列举的端点。
本说明书所引用的所有参考资料通过引用整体并入本文。
除非另有定义，用于本发明的所有术语，包括技术与科学术语，具有本发明所属技术领域的一般技术人员所能理解的含义。通过进一步的引导，包含术语定义是为了更好地理解本发明的教导。
根据本发明的电磁干扰屏蔽组合物提供了封装件内部的涂层，并且所述涂层可以通过喷涂或通过自扩展的分散/喷注实施。已经发现根据本发明的电磁干扰屏蔽组合物与现有封装制造方法相容，并且没有激光标记或切割相关的工艺问题。此外已经发现可以控制电磁干扰屏蔽层的涂层厚度和均匀性。此外，因为所使用的方法可以用于整体基板而不是单个切割装置，本发明的电磁干扰屏蔽组合物提供了高的每小时单位。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物也提供了相比常规曝露的电磁干扰屏蔽粘合剂更好的电子元件的覆盖。因为本发明的电磁干扰屏蔽组合物提供了涂层的均匀厚度和均一性，因此对于角落覆盖也没有问题。此外，本发明的组合物提供了可靠的电磁干扰屏蔽性能而不改变产品的外观。
根据本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含a)热塑性树脂和/或b)热固性树脂；c)溶剂或反应性稀释剂；以及d)导电颗粒。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物的每种基本组分详述如下。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含热塑性树脂和热固性树脂的组合，或者，作为选择，组合物仅包含热塑性树脂或热固性树脂。两种组分在下面详述。
热塑性树脂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含热塑性树脂。
多种已知的热塑性树脂可用于本发明。热塑性树脂可以是任何热塑性树脂，优选嵌段共聚物。可以用于本发明的示例性合适的热塑性树脂包括丙烯酸树脂、苯氧基树脂、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、亚乙烯基树脂、聚硫橡胶、和丁腈橡胶。优选地，热塑性树脂是苯氧基树脂或亚乙烯基树脂或它们的任意混合物。
优选地，热塑性树脂是嵌段共聚物。嵌段共聚物比均聚物具有更高的熔点，因此，热稳定性更高。同时，共聚物树脂比均聚物具有更好的韧性。
本发明适用的热塑性树脂的分子量Mw为大于10000，优选Mw(平均)为约52000和Mn(平均)为约13000。
优选的热塑性树脂选自由1,1,2,3,3,3-六氟-1-丙烯与1,1-二氟乙烯的共聚物、4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷(1:1)的共聚物、4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷的共聚物以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热塑性树脂是4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷(1:1)的共聚物。
本发明所适用的市售热塑性树脂为例如得自Dyneon(Kato Sansho)的PKHH,PKHZ和FC 2178。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含基于所述组合物总重的0.1-30重量％，优选0.5-20重量％且更优选1.0-10重量％的热塑性树脂。
热固性树脂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含热固性树脂。
多种已知的热固性树脂可以应用于本发明。本发明示例性适合的热固性树脂包括乙烯基树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、马来酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、和含硅树脂以及它们的任意混合物。优选地，所述热固性树脂选自环氧树脂和丙烯酸酯树脂以及它们的任意混合物。
本发明适用的热固性树脂的分子量Mw为大于10000。
优选地，所述热固性树脂选自由包含4,4'-异亚丙基二苯酚和1-氯-2,3-环氧丙烷单体的低聚物、平均分子量为200000-250000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、平均分子量为约10000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、N,N-二缩水甘油基-4-缩水甘油氧基苯胺以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热固性树脂是平均分子量为200000-250000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
本发明适用的液体热固性树脂可以选自由包含4,4'-异亚丙基二苯酚和1-氯-2,3-环氧丙烷单体的低聚物、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、C8-C10烷基缩水甘油醚、四缩水甘油基双-(对氨基苯基)-甲烷以及含甲醛和缩水甘油醚的环氧酚醛清漆树脂以及它们的任意混合物组成的组。
本发明适用的市售的热固性树脂为如源自Nof公司的G2050、G1050和源自Kaneka的MX 113。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含基于所述组合物总重的0.1-30重量％，优选0.5-20重量％且更优选1.0-12重量％且最优选2-10重量％的热固性树脂。
优选的是，电磁干扰屏蔽组合物中的热塑性树脂和/或热固性树脂的量不超过所述组合物总重量的70重量％。组合物中过高的树脂含量会导致导电性变差。另一方面，如果树脂总量低于所述组合物总重量的30重量％，会不利地影响粘合性能。
溶剂或反应性稀释剂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物中包含溶剂或反应性稀释剂。多种已知的溶剂或反应性稀释剂可以应用于本发明。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含溶剂，所述溶剂选自由二醇、醇、醚、酯、羧酸、有机硫溶剂以及它们的任意混合物组成的组。
优选地，所述溶剂选自由二丙二醇甲醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、甲基异丁基酮、2-丁氧基乙醇、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、二乙二醇单丁基醚、三乙二醇单甲基醚、二乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚、苯酚、萜品醇、γ-丁内酯、含丁二酸甲酯与戊二酸甲酯与己二酸二甲酯的酯混合物、丁基乙二醇乙酸酯以及它们的任意混合物组成的组。
本发明适用的市售的溶剂为如源自Fischer Scientific的S-19以及源自Spectrum的丁基乙二醇乙酸酯。
可选地，本发明的电磁干扰屏蔽组合物不包含溶剂，但含有反应性稀释剂。多种反应性稀释剂可以应用于本发明。
优选地，所述反应性稀释剂选自由2-苯氧基乙基丙烯酸酯；新癸酸-2,3-环氧基丙基酯；1,4-丁二醇二缩水甘油醚；C8-C10烷基缩水甘油醚，选自正丁基缩水甘油醚及2-乙基己基缩水甘油醚；芳香族缩水甘油醚，选自苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚与对-仲丁基苯基缩水甘油醚、四缩水甘油基双-(对氨基苯基)-甲烷；包含甲醛以及缩水甘油醚的环氧酚醛清漆树脂；氧化苯乙烯与氧化α-蒎烯；具有一个或多个其它官能团的单环氧化物化合物，所述官能团选自烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯与1-乙烯基-3,4-环氧基环己烷；二环氧化物化合物，选自(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚及新戊二醇二缩水甘油醚；以及三环氧化物化合物，选自三羟甲基丙烷三缩水甘油醚及甘油三缩水甘油醚；以及它们的任意混合物组成的组。优选地，反应性稀释剂是2-苯氧基乙基丙烯酸酯。
本发明适用的市售的反应性稀释剂为例如源自Sartomer的SR339。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含基于所述组合物总重量的1-70重量％，优选40-60重量％和更优选42-57重量％的溶剂或反应性稀释剂。
优选的是，本发明的电磁干扰屏蔽组合物中溶剂或反应性稀释剂的总量不超过所述组合物总重量的70重量％。组合物中溶剂或反应性稀释剂的量太高会导致导电性变差及粘合性变差。另一方面，溶剂或反应性稀释剂含量太低会导致粘度变高且导电性变差。
导电颗粒
由本发明的电磁干扰屏蔽组合物制造的电磁干扰屏蔽层必须具有导电性。因此，本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含导电颗粒。
适用的导电颗粒可以例如金属颗粒、镀银金属颗粒或由金属合金制成的颗粒。
优选地，导电颗粒选自由镀银的铜颗粒；镀银的镍颗粒；镀银的铝颗粒；镀银的铁颗粒；银颗粒；铝颗粒；镍颗粒；锌颗粒；铁颗粒；金颗粒；铜颗粒；镀银的玻璃颗粒；由选自锡、银、铜、铋、锑、锌、镍和铟中的两种或更多种金属制成的合金颗粒；由选自锡、银、铜、铋、锑、锌、镍和铟中的两种或更多种金属制成的镀银的合金颗粒以及它们的任意混合物组成的组。优选的，导电颗粒是银颗粒。
导电颗粒可以是粉末形态或片状形态或两者的混合。通常，颗粒尺寸太大会导致电磁干扰屏蔽层的表面不均匀且在电磁干扰屏蔽层中会出现一些空腔或孔洞，因此，电磁干扰屏蔽层不完全。然而，颗粒尺寸太小会导致导电率低和粘度高的潜在风险。
优选的，导电颗粒是粉末状和片状颗粒的混合物。
本发明中适用的颗粒具有的颗粒大小优选大于10nm并且它们的中值平均粒径小于75μm，优选小于50μm。
本发明适用的市售导电颗粒为例如源自Ames Goldsmith Corp.的KP-84和KP-29；源自Metalor Technologies的AC4048；和源自Ferro的SF-7E。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物包含基于所述组合物总重量的10-80重量％的导电颗粒，优选20-60重量％并且更优选25-50重量％，进而更加优选25-45重量％，且最优选30-43重量％。
任选存在的组分
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可包含其它任选存在的组分，所述组分选自由固化剂、触变指数调节剂、粘合促进剂和颜料以及它们的任意混合物组成的组。
固化剂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可更进一步包含固化剂。本发明适用的固化剂包括含酸酐化合物；含氮化合物例如胺类化合物、酰胺化合物和咪唑化合物；多官能酚；羧酸和硫醇；以及它们的任意组合。更特别地，组合物可以使用化学计量的固化剂固化，所述固化剂例如酸酐、伯胺、仲胺、多官能酚、羧酸和硫醇；可以以非化学计量的催化剂固化，所述催化剂例如叔胺和咪唑；或可以通过此类固化剂和催化剂的组合固化。
优选地，所述固化剂选自由1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、受阻胺、改性咪唑、十二烯基琥珀酸酐以及它们的任意混合物组成的组。
本发明适用的市售的固化剂为例如源自Airproducts的HAPI、源自PCI Synthesis的EMI-24-CN和源自Adeka的EH 2021。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可以包含基于所述组合物总重量的0.01-10重量％的固化剂，优选0.1-5重量％且更优选0.3-4重量％且最优选0.4-2重量％。
粘合促进剂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可更进一步包含粘合促进剂。本发明适用粘合促进剂包括硅烷。
优选地，粘合促进剂选自由(3-缩水甘油氧基丙基)-三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，双[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-四硫化物及它们的任意混合物组成的组。
本发明适用的市售的粘合促进剂为例如源自Dow Corning的Z6040和Z6030；源自UCT United chemical Technologies的TS4。
触变指数调节剂
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可进一步包含触变指数调节剂。本发明适用的触变指数调节剂包括硅酮和硅氧烷例如含二氧化硅的二甲基硅酮聚合物。
本发明适用的市售触变指数调节剂为例如源自Cabot Corporation的Cab-O-SilTS-720。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物可包含基于所述组合物总重量的0.01-10重量％的触变指数调节剂，优选0.5-5重量％且更优选1.5-3重量％且最优选1.75-2.75重量％。
本发明的电磁干扰屏蔽组合物通过包含如下步骤的方法制备：
a)将固体树脂溶解于溶剂或反应性稀释剂以形成粘性的混合物；
b)之后加入另一种树脂和导电颗粒以形成共混物；
c)在真空下使用Ross Mixer(双行星式混合机)混合步骤b的共混物以取得均质混合物；并且
d)加入任何任选存在的组分到共混物中并混合。
本发明在封装件内使用电磁干扰屏蔽组合物。导电电磁干扰屏蔽层可以通过喷涂或分散/喷注制造。本发明的电磁干扰屏蔽组合物取决于其应用方法具有略微不同的物理性质。
本发明的喷涂型电磁干扰屏蔽组合物在5rpm下粘度为100-30000cps，优选300-5000cps，更优选750-3250cps，其中粘度是通过下述方法测量。
粘度通过具有用于Electronic Gap Setting Model的CPE-51的BrookfieldHBDV-III ULTRA的标准测试方法测定，因此，粘度是使用具有用于Electronic GapSetting Model的CPE-51的Brookfield HBDV-III ULTRA测量得到。测试温度设定在25℃±0.1℃并且保持不变。测试数据在0.5RPM和5RPM下分别测量。
触变指数(TI)值通过在0.5RPM和5RPM下数值的比例(0.5RPM下的粘度/5RPM下的粘度)计算得到。
本发明的喷涂型电磁干扰屏蔽组合物的触变指数大于1，优选3-8。
本发明的喷涂型电磁干扰屏蔽组合物的屈服应力大于1，优选2.5-8，其中屈服应力通过下述测量方法测量得到。
屈服应力是通过使用Rheometer AR2000的标准测试方法测量得到，屈服应力是通过TA Instruments的Rheometer AR 2000测量得到。以Casson模式计算屈服应力。
本发明的喷涂型电磁干扰屏蔽组合物的体积电阻(Ohm.cm)小于1.0E-02，优选小于1.0E-04，其中体积电阻是用Agilent 34401A数值万用表通过4点探针法测定。
本发明的分散/喷注型电磁干扰屏蔽在5rpm下的粘度为100-300000cps，优选1000-30000cps，更优选3000-15000cps，其中粘度通过上述方法测量得到。
本发明的分散/喷注型电磁干扰屏蔽组合物的触变指数(0.5rpm下粘度/5rpm下粘度)大于0，但是小于5，优选小于2.5。
本发明的分散/喷注型电磁干扰屏蔽组合物的屈服应力大于0，但是小于30，优选小于10，其中屈服应力通过上述方法测量。
本发明的分散/喷注型电磁干扰屏蔽组合物的体积电阻(Ohm.cm)小于1.0E-02，优选小于1.0E-04，其中体积电阻通过上述方法测量得到。
在保护功能模块的包封材料上施加电磁干扰屏蔽层的方法，其包括如下步骤：
a)准备本发明的电磁干扰屏蔽组合物；
b)提供连接有一种或多种功能模块的基板；
c)用一种或多种包封材料包封所述一种或多种功能模块；
d)通过喷涂机或分散/喷注机施用步骤a)中的所述电磁干扰屏蔽组合物以涂布所述一种或多种封装材料；
e)目视检查电磁干扰屏蔽涂层不含任何瑕疵；
f)固化所述电磁干扰屏蔽涂层；
g)通过使用溶剂清洁所述电磁干扰屏蔽涂层表面，之后为任选存在的固化步骤；
h)在环氧模塑料(EMC)内将包括电磁干扰屏蔽涂层的整个封装件成型。
功能模块优选选自由半导体芯片、单一或多重IC元件/封装件、系统级封装件(SiP)、倒装芯片器件、嵌入式多媒体卡(eMMC)以及它们的任意混合物组成的组。
配置以保护功能模块的包封材料可以是用于电子装置的任何适用材料。优选地，包封材料是塑料树脂包封材料。优选地，包封材料是非导电性材料。
本发明的方法允许于成型工艺(molding process)之前提供电磁干扰屏蔽层。现在多数情况下，电磁干扰屏蔽层在封装件之外，并且当通过喷涂法施加电磁干扰屏蔽层时，该实施具有低UPH的问题。此外，此实施过程仍存在角落覆盖问题。此外，当电磁干扰屏蔽层在封装件之外时，封装件内可能存在电磁干扰问题。本发明具有高UPH并且没有角落覆盖问题。此外，由于电磁干扰屏蔽在封装件内的特点，封装件内的电磁干扰问题得以解决。
本发明的方法提供了成型之后的标准激光标记，因此本方法与现有标准方法相容。
当使用喷涂方法施加电磁干扰屏蔽层时，涂覆温度为10℃-150℃，优选25℃-100℃。同时施加的电磁干扰屏蔽层的厚度为0.1μm-2000μm，优选5μm-250μm。固化后的通过喷涂方法实施的电磁干扰屏蔽层的厚度为0.1μm-200μm，优选1μm-75μm。
当通过使用分散/喷注涂覆法施加电磁干扰屏蔽层时，涂覆温度为10℃-150℃，优选25℃-100℃。同时施加的电磁干扰屏蔽层的厚度为0.1μm-1000μm，优选5μm-200μm。固化后的通过分散/喷注涂覆法施加的电磁干扰屏蔽层厚度为0.1μm-200μm，优选1μm-75μm。
半导体封装件
本发明也涵盖一种半导体封装件，其包括，a)具有接地元件的基板；b)配置于所述基板上的功能模块；c)用于包封功能模块的包封材料；d)包封材料上的导电电磁干扰屏蔽层，其由本发明电磁干扰屏蔽组合物提供；以及e)环氧模塑料外壳。
应用于本发明的电磁干扰屏蔽层的方法与现有方法相容并且对要屏蔽的装置没有任何负面作用。
图1显示了喷涂的或分散/喷注涂覆的系统级封装件(SIP)。参照图1，其说明了根据本发明的一个具体实施方式实施的半导体装置封装件的剖面图，该封装件包括环氧模塑料(1)、倒装芯片器件(2)、控制器上的包封材料(4)、以及本发明的电磁干扰屏蔽层(3)。
图2显示了在嵌入式多媒体卡(eMMC)封装件中喷涂的或分散/喷注涂布的电磁干扰屏蔽导电粘合剂。参照图2，其说明根据本发明的一个具体实施方式实施的多媒体卡(eMMC)封装件的剖面图，该封装件包括环氧模塑料(1)，控制器上的包封材料(2)，记忆芯片(3)，本发明的电磁干扰屏蔽层(4)，DDF(5)，填充物(6)和DAM(7)。
图3显示了喷涂的或分散/喷注涂布的正常射频或WiFi多晶片封装件。参照图3，其说明根据本发明一个具体实施方式实施的射频或WiFi多晶片封装件的剖面图，该封装件包括环氧模塑料(1)、控制器上的包封材料(2)、以及根据本发明的电磁干扰屏蔽层(3)。
实施例
喷涂型配方
热塑性树脂FC 2178购自Dyneon(Kato Sansho)。热固性树脂MX 113购自Kaneka，且Araldite MY 0510购自Huntsman。溶剂S-19购自Fischer Scientific。导电颗粒KP-84购自Ames Goldsmith Corp.，AC4048购自Metalor Technologies。固化剂Imicure HAPI购自Airproducts，EMI-24-CN购自Adeka的PCI Synthesis。触变指数调节剂TS720购自Cabot，SR339购自Sartomer。
实施例1-5的性质
实施例1的粘度低于常规导电性粘合剂，这是基于喷涂应用的需求。溶剂闪点及DSC起始温度高于100℃，因此，样品可以在喷涂过程中加热。样品的高触变指数(TI)使得导电粘合剂得以保持形状。图4说明实施例1在涂布前、涂布后和固化后的情况。图4表明实施例1非常良好地覆盖包封材料。
实施例2的粘度低于实施例1的粘度，因此，它非常适合喷涂应用。溶剂闪点及DSC起始温度高于100℃，因此样品可以在喷涂过程中加热。具有极低的振实密度的小分子量树脂和银颗粒有助于改善组合物的TI，且电磁干扰屏蔽导电粘合剂即使在很低的粘度下仍保持形状。图5说明实施例2在涂布前、涂布后和固化后的情况。图5表明实施例2非常良好地覆盖包封材料。
实施例3具有更低粘度和更高TI。同时，溶剂含量比实施例1和2更低。这些特性有助于固化后得到更厚的涂层。此外，高含量的热固性树脂有助于改善实施例3的导电性能。溶剂的闪点和DSC的起始温度高于100℃，因此，样品在喷涂过程中可以加热。图6说明实施例3在涂布前、涂布后和固化后的情况。图6表明实施例3非常良好地覆盖包封材料。
分散/喷注型配方：
热塑性树脂PKHH和FC 2178购自Dyneon(Kato Sansho)。热固性树脂P7200H购自DIC。溶剂S-19购自Fischer Scientific。导电颗粒KP-84和KP-29购自Ames GoldsmithCorp.；AC4048购自Metalor Technologies，且C-1891P购自Metalor。固化剂Imicure HAPI购自Airproducts，EMI-24-CN购自PCI Synthesis；SR339购自Sartomer。
实施例6-9的性质：
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
5RPM下的粘度(cps) 3200 11000 3400 3800
0.5RPM下的粘度(cps) 6500 10400 4900 5200
最终TI 2.03 0.95 1.44 1.37
屈服应力(Pa) 0.95 0.37 0.71 0.74
体积电阻(Ohm.cm) 5.00E-05 7.00E-05 3.00E-05
实施例6具有较低粘度和TI。当导电粘合剂分散或喷注到包封材料顶部后，其可自行扩展且覆盖包封材料。图7是实施例6喷注前、喷注后和固化后的说明。图7表明实施例6非常良好地覆盖包封材料。
实施例7具有极低的TI，因此，其易于自行扩展并覆盖包封材料。高含量的银颗粒和低含量的溶剂有助于得到固化后更厚的涂层。图8是实施例7喷注前、喷注后和固化后的说明。图8表明实施例7非常良好地覆盖包封材料。
实施例8包含高分子量的热塑性树脂以提供低TI和良好的扩展能力。同时，导电性和可靠度更好。图9是实施例8的组合物喷注前、喷注后以及固化后的说明。图9表明实施例8非常良好地覆盖包封材料。
实施例10例举了含有镀银的铜颗粒的本发明的组合物。
实施例10的性质：
实施例10
0.5rpm下的粘度 5800
5rpm下的粘度 3980
TI值 1.5
屈服应力(Pa) 0.6
体积电阻(Ohm.cm) 0.00031

Claims (15)

1.一种电磁干扰屏蔽组合物，其包含：
a)热塑性树脂和/或热固性树脂；
b)溶剂或反应性稀释剂；以及
c)导电颗粒。
2.根据权利要求1所述的电磁干扰屏蔽组合物,其中所述热塑性树脂选自由丙烯酸树脂、苯氧基树脂、热塑性聚酯、聚酰胺、亚乙烯基树脂、聚氨酯、聚烯烃、聚硫橡胶、和丁腈橡胶以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热塑性树脂选自苯氧基树脂或亚乙烯基树脂以及它们的任意混合物。
3.根据权利要求1或2所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述热塑性树脂选自由1,1,2,3,3,3-六氟-1-丙烯与1,1-二氟乙烯的共聚物、4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷(1:1)的共聚物、4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷的共聚物以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热塑性树脂是4,4'-丙烷-2,2-二基二苯酚与2-(氯甲基)环氧乙烷(1:1)的共聚物。
4.根据权利要求1-3之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述组合物包含基于该组合物总重量的0.1-30重量％，优选0.5-20重量％且更优选1.0-10重量％的热塑性树脂。
5.根据前述权利要求1-4之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述热固性树脂选自于由乙烯基树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、马来酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、和含硅树脂以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热固性树脂选自环氧树脂或丙烯酸树脂以及它们的任意混合物。
6.根据前述权利要求1-5之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述热固性树脂选自由包含4,4'-异亚丙基二苯酚与1-氯-2,3-环氧丙烷单体的低聚物、平均分子量为200000-250000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、平均分子量为约10000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、N,N-二缩水甘油基-4-缩水甘油氧基苯胺以及它们的任意混合物组成的组，优选地，热塑性树脂是平均分子量为200000-250000的甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
7.根据前述权利要求1-6之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述组合物包含基于该组合物总重量的0.1-30重量％，优选0.5-20重量％且更优选1.0-12重量％且最优选2-10重量％的热固性树脂。
8.根据前述权利要求1-7之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述溶剂选自由二丙二醇甲醚、乙二醇单丁基醚乙酸酯、甲基异丁基酮、2-丁氧基乙醇、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、二乙二醇单丁基醚、三乙二醇单甲基醚、二乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚、苯酚、萜品醇、γ-丁内酯、含丁二酸甲酯及戊二酸甲酯与己二酸二甲酯的酯混合物、丁基乙二醇乙酸酯以及它们的任意混合物组成的组。
9.根据前述权利要求1-7之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述反应性稀释剂选自由2-苯氧基乙基丙烯酸酯；新癸酸-2,3-环氧基丙基酯；1,4-丁二醇二缩水甘油醚；C8-C10烷基缩水甘油醚，选自正丁基缩水甘油醚和2-乙基己基缩水甘油醚；芳香族缩水甘油醚，选自苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚和对-仲丁基苯基缩水甘油醚、四缩水甘油基双-(对氨基苯基)甲烷；含有甲醛及缩水甘油醚的环氧基酚醛清漆树脂；氧化苯乙烯与氧化α-蒎烯；具有一个或多个其它官能团的单环氧化物化合物，所述官能团选自烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯和1-乙烯基-3,4-环氧基环己烷；二环氧化物化合物，选自(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚；以及三环氧化物化合物，选自三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和甘油三缩水甘油醚；以及它们的任意混合物组成的组，优选地，反应性稀释剂是2-苯氧基乙基丙烯酸酯。
10.根据前述权利要求1-9之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述组合物包含基于所述组合物总重量的1-70重量％，优选40-60重量％且更优选42-57重量％的溶剂。
11.根据前述权利要求1-10之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述导电颗粒选自由镀银的铜颗粒；镀银的镍颗粒；镀银的铝颗粒；镀银的铁颗粒；银颗粒；铝颗粒；镍颗粒；锌颗粒；铁颗粒；金颗粒；铜颗粒；镀银的玻璃颗粒；由选自锡、银、铜、铋、锑、锌、镍和铟中的两种或更多种的混合物制成的合金颗粒；由选自锡、银、铜、铋、锑、锌、镍和铟中的两种或更多种金属制成的镀银的合金颗粒；以及它们的任意混合物组成的组，优选地，导电颗粒是银颗粒。
12.根据前述权利要求1-11之一所述的电磁干扰屏蔽组合物，其中所述组合物包含基于所述组合物总重量的10-80重量％，优选20-60重量％且更优选25-50重量％，且进一步优选25-45重量％且最优选30-43重量％的导电颗粒。
13.在保护功能模块的包封材料上施加电磁干扰屏蔽层的方法，其包括如下步骤：
a)准备权利要求1-12之一的所述电磁干扰屏蔽组合物；
b)提供连接有一种或多种功能模块的基板；
c)用一种或多种包封材料包封所述一种或多种功能模块；
d)通过喷涂机或分散/喷注机施用步骤a)中的所述电磁干扰屏蔽组合物以涂布所述封装材料；
e)目视检查电磁干扰屏蔽涂层不含任何瑕疵；
f)固化所述电磁干扰屏蔽涂层；
g)通过使用溶剂清洁所述电磁干扰屏蔽涂层表面，之后为任选存在的固化步骤；
h)在环氧模塑料(EMC)内将包括电磁干扰屏蔽涂层的整个封装件成型。
14.一种半导体封装件，其包括：
a)具有接地元件的基板；
b)配置于所述基板上的功能模块；
c)包封所述功能模块的包封材料；
d)在包封材料上的导电电磁干扰屏蔽层，其通过前述权利要求1-12之一的电磁干扰屏蔽组合物提供；
e)环氧模塑料外壳。
15.根据权利要求14所述的半导体封装件，其中位于所述包封材料上的所述导电电磁干扰屏蔽层是通过根据权利要求13的喷涂或分散/喷注方法制备。
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