CN106633631B

CN106633631B - 一种高密度封装用底部填充胶及其制备方法

Info

Publication number: CN106633631B
Application number: CN201610880112.XA
Authority: CN
Inventors: 秦苏琼; 陶军; 刘兆明; 谢雷; 封昌红
Original assignee: LIANYUNGANG HUAHAI CHENGKE ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: LIANYUNGANG HUAHAI CHENGKE ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2016-10-09
Filing date: 2016-10-09
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2036-10-09
Also published as: CN106633631A

Abstract

本发明是一种高密度封装用底部填充胶，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：环氧树脂10‑30%；芳香胺固化剂5‑20%；稀释剂1‑5%；增韧剂1‑10%；硅微粉50‑70%；偶联剂0.5‑2%；着色剂0.1‑1%。本发明还涉及该高密度封装用底部填充材料的制备方法。本发明高密度封装用底部填充胶采用环氧树脂和芳香胺固化体系，该体系具有低粘度，高玻璃化转变温度。可以实现更小球间距封装。填料添加量可以实现低热膨胀系数。整体实现底部填充胶水吸水率代，硬度小，内应力小，可以底部填满芯片底部。

Description

一种高密度封装用底部填充胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高密度芯片封装用底部填充材料及其制备方法，属于胶粘剂领域。

背景技术

倒装芯片是一种半导体设备连接方法。将半导体芯片翻转后通过焊接将焊点连接到基板上实现电路的导通。这种方法不同于传统方式，传统方式是在芯片四周打线，通过金线或铜线等连接到线路板上。倒装芯片的优点是芯片尺寸小，由于焊点与传统金线相比更短，减少的传输损耗，使得信号传输更快，同时导热效果更好。

倒装芯片用底部填充材料是一种绝缘材料，底部填充胶通过毛细流动原理流满芯片和基板的间隙，起到降低焊点应力的作用。同时也增加了芯片的机械性能，提供防潮，防污染等作用。

倒装芯片的无铅化发展趋势，焊接温度大大提高，无铅锡球更脆弱。随着封装密度越来越高，芯片尺寸越来越大，焊点间隙越来越小，低介点常数材质的芯片强度变差等等这些技术给底部填充胶带来了新的挑战。这些挑战要求底部填充胶要有具有良好的流动性，低应力，低热膨胀系数等特点来满足可靠性的要求。

现有技术为了保证低粘度，通常使用环氧/酸酐固化体系做底部填充胶。为了保证可靠性，底部填充胶需要添加填料来降低热膨胀系数。同时为了确保流动性，添加的填料最大粒径大多在20-50um左右。其缺点是酸酐体系的底部填充胶水吸水率高，硬度大，内应力大。由于填料粒径大，在高密度封装的倒装芯片，由于焊点间隙会小于100um甚至50um，大粒径填料的底部填充无法填满芯片底部，造成缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种体系具有低粘度，高玻璃化转变温度的高密度封装用底部填充胶，实现更小球间距封装和低热膨胀系数。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高密度封装用底部填充胶，其特点是，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：

环氧树脂10-30%；芳香胺固化剂5-20% ；

稀释剂1-5%；增韧剂 1-10%；

硅微粉50-70%；偶联剂0.5-2%；

着色剂0.1-1%。

本发明所述的一种高密度封装用底部填充胶，其进一步优选的技术方案如下：各原料的重量配比的原料组成：

环氧树脂15-25%；芳香胺固化剂10-15% ；

稀释剂2-4%；增韧剂 3-7%；

硅微粉55-65%；偶联剂1-1.5%；

着色剂0.3-0.7%。

本发明所述的一种高密度封装用底部填充胶，其进一步优选的技术方案如下：

1、所述的环氧树脂选自双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂，酚醛环氧树脂，含萘环环氧树脂，联苯型环氧树脂中的一种或几种。

2、所述的芳香胺固化剂选自二乙基甲苯二胺，二氨基二苯甲烷，3,-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷中的一种或两种。

3、所述的稀释剂选自脂肪族缩水甘油醚，脂肪族二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，对叔丁基苯酚缩水甘油醚，邻甲酚缩水甘油醚中的一种或两种。

4、所述的增韧剂选自有机硅弹性体，聚丁二烯，环氧化聚丁二烯，交联丙烯酸酯聚合物中的一种或者几种。

5、所述硅微粉选自最大粒径为10微米的硅微粉或者最大粒径为3微米的硅微粉或者最大粒径为2.5微米的硅微粉中的一种或两种。

6、所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，苯基氨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中, γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。

7、所述的着色剂为炭黑，苏丹黑中的一种或两种。

本发明还公开了一种高密度封装用底部填充材料的制备方法，其步骤如下：该方法采用以下技术方案中的述的高密度封装用底部填充胶为原料，先将硅微粉与环氧树脂以三辊研磨的方式混合均匀，预先制成中间体；将研磨好的中间体、增韧剂、偶联剂、着色剂加入反应器中搅拌混合，在温度20℃- 30℃下满真空混合时间20-40分钟；再加入稀释剂、芳香胺固化剂在温度20℃- 25℃下满真空混合时间40-80分钟，过滤灌装，即得。

与现有技术相比，本发明提供的高密度封装用底部填充胶具有以下优点：本发明高密度封装用底部填充胶，其具有良好的流动性。由于使用了小粒径的填料，能够实现更小球间距填充。高填料添加量保证了低线膨胀系数。采用环氧树脂和芳香胺固化体系，该体系具有低粘度，高玻璃化转变温度。整体实现底部填充胶水吸水率代，硬度小，内应力小，可以底部填满芯片底部。

附图说明

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，一种高密度封装用底部填充胶，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：

环氧树脂10%；芳香胺固化剂20% ；

稀释剂5%；增韧剂 10%；

硅微粉54.4%；偶联剂0.5%；

着色剂0.1%。

所述的环氧树脂选自双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂，酚醛环氧树脂，含萘环环氧树脂，联苯型环氧树脂中的一种;

所述的芳香胺固化剂选自二乙基甲苯二胺，二氨基二苯甲烷，3,-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷中的一种;

所述的稀释剂选自脂肪族缩水甘油醚，脂肪族二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，对叔丁基苯酚缩水甘油醚，邻甲酚缩水甘油醚中的一种。

所述的增韧剂选自有机硅弹性体，聚丁二烯，环氧化聚丁二烯，交联丙烯酸酯聚合物等其中的一种;

所述硅微粉选自最大粒径为10微米的硅微粉或者最大粒径为3微米的硅微粉或者最大粒径为2.5微米的硅微粉中的一种;

所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，苯基氨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中, γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种;

所述的着色剂为炭黑，苏丹黑中的一种。

其制备方法步骤如下：先将硅微粉与环氧树脂以三辊研磨的方式混合均匀，预先制成中间体；然后将其余研磨好的中间体、增韧剂、偶联剂、着色剂加入反应器中搅拌混合，在温度20℃下满真空混合时间20分钟；再加入稀释剂、芳香胺固化剂在温度20℃下满真空混合时间40分钟，过滤灌装，即得。

实施例2，一种高密度封装用底部填充胶，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：

环氧树脂30%；芳香胺固化剂5% ；

稀释剂1%；增韧剂 1%；

硅微粉60%；偶联剂2%；

着色剂1%。

所述的环氧树脂选自双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂，酚醛环氧树脂，含萘环环氧树脂，联苯型环氧树脂中的任意二种;

所述的芳香胺固化剂选自二乙基甲苯二胺，二氨基二苯甲烷，3,-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷中的任意二种;

所述的稀释剂选自脂肪族缩水甘油醚，脂肪族二缩水甘油醚，新戊二醇二缩水甘油醚，对叔丁基苯酚缩水甘油醚，邻甲酚缩水甘油醚中的任意二种;

所述的增韧剂选自有机硅弹性体，聚丁二烯，环氧化聚丁二烯，交联丙烯酸酯聚合物中中的任意二种;

所述硅微粉选自最大粒径为10微米的硅微粉或者最大粒径为3微米的硅微粉或者最大粒径为2.5微米的硅微粉中的任意二种。

所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，苯基氨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中, γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的任意二种;

所述的着色剂为炭黑和苏丹黑。

其制备方法步骤如下：先将硅微粉与环氧树脂以三辊研磨的方式混合均匀，预先制成中间体；然后将其余研磨好的中间体、增韧剂、偶联剂、着色剂加入反应器中搅拌混合，在温度30℃下满真空混合时间40分钟；再加入稀释剂、芳香胺固化剂在温度25℃下满真空混合时间80分钟，过滤灌装，即得。

实施例3，一种高密度封装用底部填充胶，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：

环氧树脂20%；芳香胺固化剂12% ；

稀释剂3%；增韧剂 5%；

硅微粉58%；偶联剂1.3%；

着色剂0.7%。

所述的环氧树脂选自双酚F环氧树脂，酚醛环氧树脂，含萘环环氧树脂和联苯型环氧树脂，各占25%；

所述的芳香胺固化剂选自二氨基二苯甲烷和3,-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，各占50%；

所述的稀释剂选自脂肪族二缩水甘油醚和邻甲酚缩水甘油醚，各占50%；

所述的增韧剂选自聚丁二烯，环氧化聚丁二烯和交联丙烯酸酯聚合物，各占三分之一；

所述硅微粉选自最大粒径为10微米的硅微粉和最大粒径为2.5微米的硅微粉两种，其中最大粒径为10微米的硅微粉占40%；

所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和苯基氨基丙基三甲氧基硅烷，各占50%；

所述的着色剂为苏丹黑。

其制备方法步骤如下：先将硅微粉与环氧树脂以三辊研磨的方式混合均匀，预先制成中间体；然后将其余研磨好的中间体、增韧剂、偶联剂、着色剂加入反应器中搅拌混合，在温度22℃下满真空混合时间25分钟；再加入稀释剂、芳香胺固化剂在温度22℃下满真空混合时间50分钟，过滤灌装，即得。

实施例4，一种高密度封装用底部填充胶，该底部填充胶由以下重量配比的原料组成：

环氧树脂15%；芳香胺固化剂15% ；

稀释剂4%；增韧剂 3%；

硅微粉61%；偶联剂1.5%；

着色剂0.5%。

所述的环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛环氧树脂，各占三分之一；

所述的芳香胺固化剂选自二乙基甲苯二胺和3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷，各占一半；

所述的稀释剂选自对叔丁基苯酚缩水甘油醚和邻甲酚缩水甘油醚，各占一半；

所述的增韧剂选自环氧化聚丁二烯和交联丙烯酸酯聚合物组成的组合物；其中：环氧化聚丁二烯占其中的20%；

所述硅微粉由最大粒径为3微米的硅微粉和最大粒径为2.5微米的硅微粉两种混合而成，各占一半。

所述偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷，其中γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷占40%；

所述的着色剂为炭黑。

其制备方法步骤如下：先将硅微粉与环氧树脂以三辊研磨的方式混合均匀，预先制成中间体；然后将其余研磨好的中间体、增韧剂、偶联剂、着色剂加入反应器中搅拌混合，在温度25℃下满真空混合时间30分钟；再加入稀释剂、芳香胺固化剂在温度22℃下满真空混合时间60分钟，过滤灌装，即得。

实施例5，性能测试实验：

1、实验条件：在25℃下的用Brookfield粘度计测试粘度。流动性测试为110℃下50微米间隙的玻璃板之间流动1厘米距离所需的时间。玻璃化转变温度和线膨胀系数由热机械分析TMA来测试。

2、实验例（所有比例均为重量百分比）

实验例1：

将双酚A环氧树脂18%，双酚F环氧树脂12.5%，最大粒径2.5um硅微粉50%研磨成中间体。

中间体80.5%，交联丙烯酸酯聚合物5%，γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷1%，炭黑0.5%，加入反应釜，20℃ - 30℃下抽真空高速混合30分钟

加入脂肪族二缩水甘油醚3%，二氨基二苯甲烷10%，20℃ - 25℃下抽真空高速混合60min，混合均匀后包装储存。

实验例2：

将双酚A环氧树脂10%，双酚F环氧树脂10%，联苯型环氧树脂2.5%，最大粒径3um硅微粉55%研磨成中间体。

中间体77.5%，环氧化聚丁二烯5%，γ-巯丙基三甲氧基硅烷1%，γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷0.5%，苏丹黑0.5% ，加入反应釜，20℃ - 30℃下抽真空高速混合30分钟。

加入对叔丁基苯酚缩水甘油醚3.5%，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷12%， 20℃ - 25℃下抽真空高速混合60分钟，混合均匀后包装储存。

实验例3：

将双酚A环氧树脂8%，双酚F环氧树脂7%，萘环环氧树脂5%，最大粒径3um硅微粉60%研磨成中间体。

中间体80%，有机硅弹性体3%，γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷1%，苯基氨基丙基三甲氧基硅烷1%，炭黑0.5%，苏丹黑0.5%，加入反应釜，20℃ - 30℃下抽真空高速混合30分钟。

加入脂肪族缩水甘油醚2%，脂肪族二缩水甘油醚2%，3,-乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷10% ，20℃ - 25℃下抽真空高速混合60min，混合均匀后包装储存。

实验例4：

将双酚A环氧树脂8%，双酚F环氧树脂10%，酚醛环氧树脂2%，最大粒径2.5um硅微粉10%，最大粒径10um硅微粉55%研磨成中间体。

中间体85%，聚丁二烯3%，γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷0.5%，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5%，炭黑0.5%，加入反应釜20℃ - 30℃下抽真空高速混合30分钟。

加入新戊二醇二缩水甘油醚2%，邻甲酚缩水甘油醚2%，二乙基甲苯二胺6.5%，20℃- 25℃下抽真空高速混合60min，混合均匀后包装储存。

3、测试结果：

表1测试数据

	实验例1	实验例2	实验例3	实验例4
					Vi，cp，25℃	20000	25000	35000	50000
流动性，s，110℃，50um	30	45	55	65
					玻璃化转变温度，℃	90	95	100	92
线膨胀系数，ppm/℃	39	34	28	20

试验结果证明，本发明高密度封装用底部填充胶在各方面均具有较优越的性能。

Claims

1.一种高密度封装用底部填充胶，其特征在于：它由以下重量百分比的原料制成，

双酚A环氧树脂10%；

双酚F环氧树脂10%；

联苯型环氧树脂2.5%；

最大粒径3μm硅微粉55%；

环氧化聚丁二烯5%；

γ-巯丙基三甲氧基硅烷1%；

γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷0.5%；

苏丹黑0.5%；

对叔丁基苯酚缩水甘油醚3.5%；

3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷12%；

其制备方法步骤如下：

（1）将双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂，联苯型环氧树脂，最大粒径3μm硅微粉研磨成中间体；

（2）将中间体，环氧化聚丁二烯，γ-巯丙基三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，苏丹黑，加入反应釜，20℃ - 30℃下抽真空高速混合30分钟；

（3）加入对叔丁基苯酚缩水甘油醚，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷， 20℃- 25℃下抽真空高速混合60分钟，混合均匀后包装储存。