CN107868411A - 一种贴片集成电路封装用环氧塑封料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种贴片集成电路封装用环氧塑封料。本发明属于集成电路技术领域。一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：贴片集成电路封装用环氧塑封料各组分质量百分比为多芳香族环氧树脂1％‑15％、多芳香族固化剂1％‑10％、固化促进剂0.1％‑1％、无机填料80％‑92％、脱模剂0.1％‑1％、复合偶联剂0.5％‑2％、有机硅粉末0.2％‑2％。本发明环氧塑封料在经过260度回流焊后，可通过JEDEC level1可靠性等级要求，分层率小于5％，同时可达到UL 94V‑0阻燃标准，同时具备优秀的成型性、耐回流性、耐湿性及可靠性等优点，非常适用于封装贴片类集成电路、超大规模集成电路。
Description
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，特别是涉及一种贴片集成电路封装用环氧塑封料。
背景技术
目前，环氧塑封料主要是由环氧树脂、交联固化剂、固化促进剂以及添加剂等组成。由于其具有许多突出的特性，如较好的热稳定性、绝缘性、粘附性、良好的力学性能、优良的成型工艺性能以及较低的成本等，广泛应用于电子元器件封装领域，进而成为目前最为重要的电子化学材料之一。近年来随着先进微电子技术的不断发展，电子封装越来越向轻薄化发展，传统的直插式封装逐渐被贴片式封装所取代，特别实在集成电路及大规模集成电路，更加广泛的采用贴片式封装来实现产品的轻薄化。
由于封装形式由直插式向贴片式转变，相应的焊接方式也随之改变，传统的直插式元器件一般使用波峰焊的焊接方式，而贴片式都是采用回流焊的焊接方式，由于回流焊过程中，塑封料承受的温度较高，使得塑封料会发生较大的膨胀和内应力。使得塑封料与芯片之间很容易产生分层，严重时会使得产品开裂甚至是发生爆米花现象，极大地影响了产品的可靠性。同时目前塑封料开始实现无卤化，相应使用的无铅焊料熔点更高，达到260℃，在这一温度下，元器件中含有的水分会急剧膨胀，会出现进一步加剧对元器件的破坏等问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种贴片集成电路封装用环氧塑封料。
本发明的目的是提供一种具有可靠性等级要求，分层率小，优秀的成型性、耐回流性、耐湿性及可靠性，非常适用于封装贴片类集成电路、超大规模集成电路等特点的贴片集成电路封装用环氧塑封料。
本发明提供一种可通过JEDEC level1可靠性等级要求，分层率小于5％，同时具备优秀的成型性、耐回流性、耐湿性及可靠性的环氧塑封料。同时提供该环氧塑封料的制备方法。
塑封料影响产品分层的主要有五个因素，分别为：吸湿率、线膨胀系数、韧性、高温强度以及粘接性。本发明所提供的多芳香族环氧树脂及固化剂具有吸湿低，高韧性、高粘接性的特点，提高硅粉含量能显著降低膨胀系数和吸湿率，增加有机硅粉末来改善韧性，使用复合偶联剂提高粘接性和高温强度。通过上述发明可以制备出分层率小于5％，同时具备优秀的成型性、耐回流性、耐湿性及可靠性的环氧塑封料。
本发明贴片集成电路封装用环氧塑封料所采取的技术方案是：
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：贴片集成电路封装用环氧塑封料各组分质量百分比为多芳香族环氧树脂1％-15％、多芳香族固化剂1％-10％、固化促进剂0.1％-1％、无机填料80％-92％、脱模剂0.1％-1％、复合偶联剂0.5％-2％、有机硅粉末0.2％-2％。
本发明贴片集成电路封装用环氧塑封料还可以采用如下技术方案：
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：多芳香族环氧树脂为含有联苯型或萘型结构的环氧树脂，结构式如下(1)、(2)、(3)所示：
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：多芳香族固化剂结构式如下(4)、(5)所示
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：固化促进剂为咪唑类、磷系化合物、脒类化合物。
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基-4甲基咪唑、三苯基磷、二氮杂二环。
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：机填料为球形二氧化硅、最大粒径小于75微米。
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：脱模剂为1#巴西棕榈蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：有机硅粉末为核壳结构的聚合物粉末，具有柔软而有弹性的有机硅核和聚合物硬壳，粒径为30-70微米。
所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特点是：复合偶联剂各偶联剂质量百分比为γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷5-40％，双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺5-20％，N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷10-50％，γ-巯丙基三甲氧基硅烷20-40％。
贴片集成电路封装用环氧塑封料的制备，通过高速混合机将各组分混合均匀，经双螺杆挤出机在80-150℃下挤出，经冷却粉碎后预压成型。
本发明具有的优点和积极效果是：
贴片集成电路封装用环氧塑封料由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明贴片集成电路封装用环氧塑封料通过引入多芳香族环氧树脂及固化剂，可以有效的降低产品的吸水率及粘接性，虽然强度有所降低，但是韧性有了很大的提高。通过控制脱模剂的用量可以达到脱模性与粘接性的双重要求。同时加入有机硅粉末，在塑封体中均匀分散，起到“海岛”效应，消除了应力。通过使用球形硅粉，可以使得填料的添加量达到85％以上时，产品仍然具有良好的流动性，从而保证了封装性能及操作性。复配偶联剂的添加可以极大地提高了塑封料与芯片之间的粘接强度，同时提高了填料与树脂之间的结合力，增加高温强度。通过上面多方面的改进，产品的粘接性、韧性、吸水率、膨胀系数都得到了改善，从而解决了IC封装中的分层问题。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：
实施例1
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以80度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
实施例2
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以90度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
实施例3
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以100度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
实施例4
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以110度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
实施例5
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以120度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
实施例6
一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，塑封料各组分质量如表1。制备过程：将各组分按照表1比例称量，混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以130度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
对比实施例：
将75％熔融硅粉，14％邻甲酚环氧树脂，7％酚醛树脂，2％阻燃剂，0.5％巴西棕榈蜡，0.5％KH560，1％TPP混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机以100度熔融混炼，压片冷却后粉碎，打饼机预压成型，测试产品性能指标。
使用如下无机填料:
无机填料1:中值粒径为15μm的球型二氧化硅(cut75微米)
无机填料2：中值粒径为3μm的球型二氧化硅(cut75微米)
使用如下环氧树脂：
环氧树脂1：如结构式(1)所示环氧树脂
环氧树脂2：如结构式(2)所示环氧树脂
环氧树脂3：如结构式(3)所示环氧树脂
使用如下固化剂
固化剂1：如结构式(4)所示固化剂
固化剂2：如结构式(5)所示固化剂
使用如下固化促进剂
固化促进剂1:2-甲基咪唑(日本四国化成)
固化促进剂2：三苯基磷(长根化学)
固化促进剂3：二氮杂二环
使用如下脱模剂
脱模剂1:1#巴西棕榈蜡
脱模剂2：OP蜡
脱模剂3：聚乙烯蜡(AC316)
使用如下偶联剂
偶联剂1：γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷
偶联剂2：双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺
偶联剂3：N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷
偶联剂4：γ-巯丙基三甲氧基硅烷
表1
表2各实施例产品性能
本实施例环氧塑封料在经过260度回流焊后，可通过JEDEC level1可靠性等级要求，分层率小于5％，同时可达到UL 94V-0阻燃标准，同时具备优秀的成型性、耐回流性、耐湿性及可靠性等积极效果。
Claims (9)
1.一种贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：贴片集成电路封装用环氧塑封料各组分质量百分比为多芳香族环氧树脂1％-15％、多芳香族固化剂1％-10％、固化促进剂0.1％-1％、无机填料80％-92％、脱模剂0.1％-1％、复合偶联剂0.5％-2％、有机硅粉末0.2％-2％。
2.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：多芳香族环氧树脂为含有联苯型或萘型结构的环氧树脂，结构式如下(1)、(2)、(3)所示：
其中n标示1-20。
3.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：多芳香族固化剂结构式如下(4)、(5)所示
4.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：固化促进剂为咪唑类、磷系化合物、脒类化合物。
5.根据权利要求4所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基-4甲基咪唑、三苯基磷、二氮杂二环。
6.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：机填料为球形二氧化硅、最大粒径小于75微米。
7.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：脱模剂为1#巴西棕榈蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：有机硅粉末为核壳结构的聚合物粉末，具有柔软而有弹性的有机硅核和聚合物硬壳，粒径为30-70微米。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的贴片集成电路封装用环氧塑封料，其特征是：复合偶联剂各偶联剂质量百分比为γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷5-40％，双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺5-20％，N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷10-50％，γ-巯丙基三甲氧基硅烷20-40％。
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