CN111440579A - 一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用 - Google Patents

一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用，该高柔性环氧树脂胶粘剂，其由以下原料制备：40~100质量份聚醚改性环氧树脂、20~60质量份四元硫醇类化合物、0~3质量份着色剂、0~10质量份气相二氧化硅、0~5质量份固化促进剂。本发明通过在环氧树脂中引入聚醚基团，在固化剂中引入巯基，来改善固化物柔韧性。和采用传统环氧树脂和固化剂的胶粘剂相比，本发明胶粘剂的触变指数、断裂伸长率、拉伸强度均得到了显著改善。

Description

一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用
技术领域
本发明属于半导体芯片封装材料领域，具体涉及一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用。
背景技术
半导体制程中，需要对半导体晶圆进行封装，封装的主要作用有二：一是可对芯片成品进行保护，避免环境中的水汽、氧气等接触芯片，影响芯片性能及寿命；二是采用封装材料包覆住高脆度的晶圆，可避免生产过程中的机械力坑碰晶圆造成物理损坏。封装材料一般为环氧树脂胶粘剂，环氧树脂胶粘剂包括环氧树脂(例如双酚A环氧树脂)和固化剂，酸酐、胺类固化剂为较常用的固化剂，酸酐、胺类固化剂与环氧树脂交联反应生成呈三维网状结构的固化物，固化物呈现出硬而脆的状态。目前用于半导体晶圆封装的环氧树脂胶粘剂普遍存在内应力大、硬度高、柔韧性差、断裂伸长率偏低等问题。随着半导体行业发展，芯片封装开始需要超柔韧性的封装胶。
发明内容
本发明的目的是针对目前环氧树脂胶粘剂存在的问题，提供一种高柔性环氧树脂胶粘剂、其制备方法以及应用。
本发明提供的高柔性环氧树脂胶粘剂，其由以下原料制备：
Figure RE-GDA0002525631410000011
进一步的，四元硫醇类化合物优选四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯，其结构式如下：
Figure RE-GDA0002525631410000021
作为优选，聚醚改性环氧树脂的用量为50～80质量份。
作为优选，四元硫醇类化合物的用量为30～45质量份。
作为优选，四元硫醇类化合物采用四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯。
进一步的，着色剂为黑色颜料或炭黑，炭黑优选为半补强炭黑或喷雾炭黑。
进一步的，固化促进剂为2-甲基-4-乙基咪唑、2-苯基咪唑、三乙胺、或2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
本发明提供的高柔性环氧树脂胶粘剂的制备方法，包括：
按上述配比将聚醚改性环氧树脂、四元硫醇类化合物、着色剂、气相二氧化硅、固化促进剂混合，在三滚筒上研磨辊成膏状物，再进行真空脱泡，即得胶粘剂。
本发明提供的高柔性环氧树脂胶粘剂可用作芯片封装。
本发明通过在环氧树脂中引入聚醚基团，在固化剂中引入巯基，来改善固化物柔韧性。聚醚改性环氧树脂中的环氧基和固化剂中巯基的发生如下开环反应：
Figure RE-GDA0002525631410000022
和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)以聚醚改性环氧树脂为主体树脂，聚醚改性环氧树脂是在传统的环氧树脂结构中引入聚醚基团，使分子具备聚醚链的柔性，以此提高环氧树脂的韧性。同时，强极性醚健的引入，还进一步增强了环氧树脂的粘合力，从而提高了环氧树脂的粘合能力。
(2)固化剂选用四元硫醇类化合物，可快速固化，并且引入的巯基，可获得兼具硬度和柔性的固化物。
(3)气相二氧化硅可调节树脂体系的触变性。
(4)本发明通过聚醚改性环氧树脂和四元硫醇类化合物的结合，产生了显著的技术效果，使得环氧树脂胶粘剂具有优异的柔韧性，其断裂伸长率高达110％以上，拉伸强度超过 5MPa。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为进一步证明本发明高柔性环氧树脂胶粘剂的优点，进行如下对比试验。下述实施例和对比例中，聚醚改性环氧树脂选自如下厂家产品：常熟佳发的JEF系列产品，例如JEF-0220、 JEF-0211、JEF-0221；日本ADEKA的EP-4000；四元硫醇类化合物选择四(3-巯基丁酸) 季戊四醇酯，着色剂选择炭黑，固化促进剂选择2-甲基-4-乙基咪唑。
实施例1
按如下配比制备环氧树脂胶粘剂：
Figure RE-GDA0002525631410000031
实施例中制备方法如下：
将60质量份聚醚改性环氧树脂EP-4000，33质量份四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯，0.3 质量份炭黑，1.5质量份气相二氧化硅，1质量份2-甲基-4-乙基咪唑混合均匀后，在三滚筒上研磨三遍，辊成膏状物，再进行真空脱泡，即得实施例胶粘剂。
实施例2
按如下配比制备环氧树脂胶粘剂：
Figure RE-GDA0002525631410000032
本实施例制备方法参考实施例1。
实施例3
按如下配比制备环氧树脂胶粘剂：
Figure RE-GDA0002525631410000033
Figure RE-GDA0002525631410000041
本实施例制备方法参考实施例1。
实施例4
按如下配比制备环氧树脂胶粘剂：
Figure RE-GDA0002525631410000042
本实施例制备方法参考实施例1。
对比例
按如下配比制备环氧树脂胶粘剂：
Figure RE-GDA0002525631410000043
对比例中制备方法如下：
将100质量份双酚A环氧树脂，70质量份甲基六氢苯酐，0.3质量份炭黑，1.5质量份气相二氧化硅，1质量份2-甲基-4-乙基咪唑混合均匀后，在三滚筒上研磨三遍，辊成膏状物，再进行真空脱泡，即得对比例胶粘剂。
对比试验
对实施例1～4和对比例所得胶粘剂分别做如下检测：
采用Brookfield粘度计，采用14#转子，测试胶粘剂在5rpm下的粘度V1和0.5rpm下的粘度V2，触变指数即V2/V1；按GB/T 1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》方法测试胶粘剂的断裂伸长率和拉伸强度。
检测数据见表1，从表中可以看出，和对比例相比，实施例1～4所得胶粘剂的触变指数、断裂伸长率、拉伸强度均得到了显著改善，最高分别增加了80％、12倍、100％，取得了显著的技术效果。
表1对比试验检测结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
聚醚环氧树脂(质量份) 60 60 50 80 /
四元硫醇类化合物(质量份) 33 45 45 33 /
双酚A环氧树脂(质量份) / / / / 100
酸酐(质量份) / / / / 70
着色剂(质量份) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
气相二氧化硅(质量份) 1.5 2.5 1.5 1.5 1.5
促进剂(质量份) 1 1 1 1 1
触变指数 6 7.2 6.3 5.8 4
断裂伸长率(％) 110 122 130 110 10
拉伸强度(MPa) 5.5 7 8 6 4
上述实施例仅为多种实施例中的一种，对于本领域内的技术人员，在上述说明基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明实质精神而衍生出的其他变化或变动仍属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是，其由以下原料制备：
聚醚改性环氧树脂 40~100质量份；
四元硫醇类化合物 20~60质量份；
着色剂 0~3质量份；
气相二氧化硅 0~10质量份；
固化促进剂 0~5质量份。
2.如权利要求1所述的高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是：
聚醚改性环氧树脂的用量为50~80质量份。
3.如权利要求1所述的高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是：
四元硫醇类化合物的用量为30~45质量份。
4.如权利要求1所述的高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是：
所述四元硫醇类化合物采用四（3-巯基丁酸）季戊四醇酯。
5.如权利要求1所述的高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是：
所述着色剂为黑色颜料或炭黑。
6.如权利要求1所述的高柔性环氧树脂胶粘剂，其特征是：
所述固化促进剂为2-甲基-4-乙基咪唑、2-苯基咪唑、三乙胺、或2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚。
7.如权利要求1~4中任一项高柔性环氧树脂胶粘剂的制备方法，其特征是：
按配比将聚醚改性环氧树脂、四元硫醇类化合物、着色剂、气相二氧化硅、固化促进剂混合，在三滚筒上研磨辊成膏状物，再进行真空脱泡，即得胶粘剂。
8.如权利要求1~4中任一项高柔性环氧树脂胶粘剂用作芯片封装。
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