CN109135657B - 一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶及其制备方法和应用，导电固晶粘结胶以端羟基聚丁二烯丙烯腈，热塑性树脂，液态酚醛树脂，封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂，偶联剂，导电促进剂和导电材料为原料，制成导电胶膜后具有韧性和柔性优异的性能，可应用于大芯片封装（芯片尺寸≥10×10mm）和高导电性能（体积电阻率≤0.002ohm‑cm）芯片封装。

Description

一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，特别涉及一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶，还涉及该胶的制备方法和应用。

背景技术

随着社会科技的发展，人类对高科技产品，智能手机，电子产品等的追求越来越火热。对产品、技术开发的要求也越来越高，不断要求产品在越来越小的外形尺寸上实现更多的功能，促使半导体封装专家寻找更薄、更小、更高封装密度的可靠性解决方方案，而解决此类解决方案部分在于提供制造超小型半导体装置时所使用的材料。

传统的芯片封装连接，通常使用铅锡焊料或导电银胶等材料，由于使用铅锡焊料封装时，铅锡焊接的最小节距仅为0.65mm，或若使用导电银胶材料封装时，可能会导致芯片侧边爬胶，芯片倾斜等现象，都严重地影响了芯片封装进一步微型化，无法满足设计要求。

为实现芯片封装的小尺寸，高度微型化，多芯片装置设计的密集化，各国都在抓紧研究开发新型连接材料，其中，使用导电芯片粘接胶膜材料替代传统的连接材料，受到了半导体行业的青睐。国外已经有材料厂商开发出芯片粘接导电薄材料，但是国内相关文献鲜有报道。

专利号CN104804687A，导电固晶粘结胶液、导电固晶粘结胶膜，制备方法及应用。该专利制备的导电芯片胶膜封装材料，具有很好的工艺性，可消除侧边爬胶现象，减少芯片与焊盘之间的间距，可实现集成更薄晶片能力。该专利所制备的导电胶膜一般适用小尺寸芯片封装，而针对大尺寸的芯片封装（芯片尺寸10.0×10.0mm），要求导电胶膜应具更好的柔韧性和抗翘曲性，则不能满足其要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶，可应用于大芯片封装（芯片尺寸≥10×10mm）和高导电性能（体积电阻率≤ 0.002ohm-cm）芯片封装；本发明的目的之二在于提供所述导电固晶粘结胶的制备方法；本发明的目的之三在于提供所述的导电固晶粘结胶液在芯片封装中的应用；本发明的目的之四在于提供由所述的导电固晶粘结胶液制成的导电粘接薄膜；本发明的目的之五在于提供所述导电粘接薄膜在芯片封装中的应用。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶，按重量份计包括如下组分：

端羟基聚丁二烯丙烯腈 2～10份；

热塑性树脂 5～10份；

液态酚醛树脂 1～5份；

封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂 2～10份；

偶联剂 0.5～1 份；

导电促进剂 0.5～1.0 份；

导电材料 70～80 份。

本发明中，导电固晶粘结胶是通过将导电银粉均匀分散在树脂体系中，树脂体系是由封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂，在一定温度下，异氰酸（-NCO）官能团被解封，然后与热塑性树脂含有的羟基、端羟基聚丁二烯丙烯腈树脂和液态酚醛树脂含有的酚羟基基团的反应，形成具有韧性和柔性优异的导电胶膜，满足大尺寸芯片封装要求导电胶膜所具备的导电和导热性能以及生产工艺所要求的柔韧性和抗翘曲性。

具体地，本发明端羟基聚丁二烯丙烯腈在体系中作为主体树脂，树脂羟基基团与异氰酸酯反应，生成交联结构柔性固化物，形成很好的柔性体系。

式中x/y 摩尔比约为0.85/0.15,粘度@40℃，20000～30000cps。

本发明中，所述热塑性树脂为丙烯酸热塑性树脂；所述液体酚醛树脂为无溶剂型的液体酚醛树脂，所述偶联剂为γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。

优选的，丙烯酸热塑性树脂为含羟基官能团丙烯酸热塑性树脂，与体系中其他树脂具有良好的相容性，在体系中，不仅可以起到很好的成膜效果，同时羟基基团与潜伏性异氰酸固化剂在加热条件下所解封NCO 基团反应，起到很好的增韧作用，改善胶膜的柔韧性。具体地，该热塑性树脂选自Nagse chemtex corporation（日本长濑公司）的产品型号为SG-600TEA、SG-79 中的至少一种。苯酚酚醛树脂主要选用无溶剂型的液体苯酚酚醛树脂，在实际应用中主要优选自日本明和化成MEH-8000H、MEH-8005，更优选低粘度液态苯酚酚醛树脂MEH-8000H，粘度为1500～3500，OH 单量139～143g/eq，液态苯酚酚醛树脂的酚羟基与潜伏性异氰酸固化剂在加热条件下所解封NCO 基团反应，形成即韧性又耐高温薄膜，增加体系的耐温性能。不添加热塑性树脂的条件下，曲值变大，出现异常；无酚醛环氧，会降低耐热性能。

本发明中，所述导电促进剂为8-羟基喹啉。导电促进剂的加入能够部分去除粒子表面的有机物，并且没有在粒子表面形成新的产物，粉末粒子在出厂前表面都要经过有机润滑处理，以防止粒子在包装运输过程中因摩擦而氧化，但是当粒子直接用于导电胶时，该润滑层对导电胶的导电性存在负面的影响。促进剂的加入能够降低表面绝缘层的厚度，故导电胶的体积电阻率降低，导电性能增强。但随着促进剂的用量的增加，胶体中不导电组份增多，又使得体积电阻率上升，导电性能变差。

本发明中，所述封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂的NCO 含量为5.0～20.0%，解封温度低于 120℃，粘度为300～10000cps。优选日本旭化成SBN-70D、MF-B60X，更优选解封温度为110℃的SBN-70D。

本发明中，所述导电材料由枝状银粉和片状银粉 重量比为1：0.5～1：2的混合物组成。本发明的导电材料，在体系中起到导电和导热的效果，通过选用高导电率的材料、增加导电材料在体系中的添加量或选择导电材料不同形状中的一种或三种方法来提高导电薄膜的导电率，本配方选用枝状和片状银粉1:0.5～1:2 搭配混合，作为导电材料，具体选用Metalor SA-0201、Metalor EA-0001。

2.所述导电固晶粘结胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配方取端羟基聚丁二烯丙烯腈、热塑性树脂、导电促进剂和液态酚醛树脂混合均匀，然后通过三辊机进行研磨，得到混合物I；

（2）将封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂加入到所述混合物I中混合均匀，抽真空，得到混合物II；

（3）将所述导电材料分为两等份，分别为导电材料I和导电材料II；将所述导电材料I加入到所述混合物II中混合均匀，抽真空，得到混合物III；然后加入偶联剂混合均匀后，再加入所述导电材料II混合均匀，抽真空，最后得到导电固晶粘结胶液。

3．所述的导电固晶粘结胶液在芯片封装中的应用。

4．由所述的导电固晶粘结胶液制成的导电粘接薄膜。

5. 所述导电粘接薄膜在在芯片封装中的应用。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：本专利中本发明提供可应用于大芯片封装（芯片尺寸≥10×10mm）和高导电性能（体积电阻率≤0.002 ohm-cm）芯片封装导电固晶粘结胶液，通过将导电银粉均匀分散在树脂体系中，树脂体系是由封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂，在一定温度下，异氰酸（-NCO）官能团被解封，然后与含有羟基的热塑性树脂、端羟基聚丁二烯丙烯腈树脂和含有酚羟基基团的液态苯酚酚醛树脂反应，形成具有韧性和柔性优异的导电胶膜，满足大尺寸芯片封装要求导电胶膜所具备的导电和导热性能以及生产工艺所要求的柔韧性和抗翘曲性。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和要点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。 需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例 1

一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶的制备方法，具体步骤如下：将8份端羟基聚丁二烯丙烯腈HTBN，6份热塑性树脂SG-600TEA，0.5 份导电促进剂8-羟基喹啉，4 份液体酚醛树脂MEH-8000H混合均匀，然后通过三辊机进行研磨2遍，然后加入5 份封闭潜伏性固化剂SBN-70D，混合均匀，抽真空30min，加入18.75份银粉SA-0201，18.75份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min，然后加入1.0 份偶联剂A-187 ，混合均，然后加入剩余的18.75份银粉SA-0201、18.75 份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min。

将该导电固晶粘结胶液通过涂布设备制备成卷状薄膜。

实施例2

一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶的制备方法，具体步骤如下：将2份端羟基聚丁二烯丙烯腈HTBN，20份热塑性树脂SG-600TEA，0.5份导电促进剂8-羟基喹啉，1份液体酚醛树脂MEH-8000H，混合均匀，然后通过三辊机进行研磨2 遍，然后加入10 份封闭潜伏性固化剂SBN-70D，混合均匀，抽真空30min，加入12.5 份银粉SA-0201，25.0份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min，然后加入1.0份偶联剂A-187，混合均，然后加入剩余的12.5份银粉SA-0201、25.0 份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min。

将该导电固晶粘结胶液通过涂布设备制备成卷状薄膜。

实施例 3

一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶的制备方法，具体步骤如下：将10份端羟基聚丁二烯丙烯腈HTBN，5份热塑性树脂SG-600TEA，0.5 份导电促进剂8-羟基喹啉，混合均匀，然后通过三辊机进行研磨2 遍，然后加入2份封闭潜伏性固化剂SBN-70D，混合均匀，抽真空30min，加入18.75份银粉SA-0201，18.75 份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min，然后加入0.5份偶联剂A-187，混合均，然后加入剩余的18.75份银粉SA-0201、18.75份银粉EA-0001，混合均匀，抽真空30min。

将该导电固晶粘结胶液通过涂布设备制备成卷状薄膜。

将实施例1~3 的导电固晶粘结胶制成导电胶膜主要性能参数如表1所示。

表1、导电胶膜的主要性能参数

将实施例1~3的导电固晶粘结胶制成导电胶膜应用于芯片封装高温固化后的主要性能如表2所示下：

表2、导电胶膜应用于芯片封装高温固化后的主要性能

另外按实施例1~3的方法制备配方A~D的导电固晶粘结胶液，其中配方C不添加酚醛树脂，配方D不添加 热塑性树脂，将其应用于芯片封装高温固化后的主要性能如表3所示。

表3、不同配方导电固晶粘结胶液

上述结果显示，本发明中由2～10 份端羟基聚丁二烯丙烯腈HTBN、5～10 份热塑性树脂、1～5 液态苯酚酚醛树脂、2～10 份封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂、0.5～1 份偶联剂、0.5～1.0 份导电促进剂和70～80 份导电材料组成的导电溶液均可获得可应用于大芯片封装（芯片尺寸≥10×10mm）和高导电性能（体积电阻率≤ 0.002ohm-cm）芯片封装。

最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶，其特征在于，按重量份计包括如下组分：

端羟基聚丁二烯丙烯腈 2～10份；

热塑性树脂 5～10份；

液态酚醛树脂 1～5份；

封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂 2～10份；

偶联剂 0.5～1 份；

导电促进剂 0.5～1.0 份；

导电材料 70～80 份；

所述导电促进剂为8-羟基喹啉；所述封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂的NCO 含量为5.0～20.0%，解封温度低于 120℃，粘度为300～10000cps；所述导电材料由枝状银粉和片状银粉按重量比为1：0.5～1：2的混合物组成；所述热塑性树脂为含羟基官能团丙烯酸热塑性树脂；所述液体酚醛树脂为无溶剂型的液体酚醛树脂，所述偶联剂为γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。

2.权利要求1所述的一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按配方取端羟基聚丁二烯丙烯腈、热塑性树脂、导电促进剂和液态酚醛树脂混合均匀，然后研磨，得到混合物I；

（2）将封闭型异氰酸酯潜伏性固化剂加入到所述混合物I中混合均匀，抽真空，得到混合物II；

（3）将所述导电材料分为两等份，分别为导电材料I和导电材料II；将所述导电材料I加入到所述混合物II中混合均匀，抽真空，得到混合物III；然后加入偶联剂混合均匀后，再加入所述导电材料II混合均匀，抽真空，最后得到导电固晶粘结胶液。

3.权利要求1所述的一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶在芯片封装中的应用。

4.由权利要求1所述的一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶制成的导电粘接薄膜。

5.权利要求4所述的一种应用于大尺寸芯片封装导电固晶粘结胶制成的导电粘接薄膜在在芯片封装中的应用。