CN111518499A - 一种高温下粘着力稳定的底部填充胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温下粘着力稳定的底部填充胶及其制备方法，其包括20～60质量份的环氧树脂，5～30质量份的固化剂，0.1～5质量份的固态或液态的潜在性固化促进剂，40～80质量份的无机填料，0.3～10质量份的有机改性膨润土；根据需要还可以包括0～5质量份的着色剂。本发明同时采用潜在性固化促进剂和有机改性膨润土，所得填充胶的粘着力不会随温度升高而失效，其在高温下仍然保持稳定的粘着力。

Description

一种高温下粘着力稳定的底部填充胶及其制备方法
技术领域
本发明属于底部填充胶技术领域，具体涉及一种高温下粘着力稳定的底部填充胶及其制备方法。
背景技术
底部填充胶是专为晶片而设计，由于硅质晶片的热膨胀系数比基板材质低很多，因此,在热循环测试中会产生相对位移，导致机械疲牢从而引起不良焊接。底部填充胶通常是利用毛细作用原理来滲透到晶片底部，然后固化，从而避免晶片相对基板的位移。晶片在封装后会经历各种高温、低温、升降温等，高温过程中现有的底部填充胶易失去粘着力，从而发生失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温下粘着力稳定的底部填充胶及其制备方法。
本发明提供的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其含有如下成分：
Figure BDA0002529855250000011
本发明底部填充胶还包括着色剂，所述着色剂为0～5质量份，该质量份不包括端点0。
进一步的，环氧树脂采用双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联苯型环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯中的一种或多种。
进一步的，固化剂采用改性胺类、硫醇类、酸酐类、酚醛树脂类固化剂中的一种或几种。
进一步的，固态粉末的潜在性固化促进剂采用2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑。
进一步的，液态的潜在性固化促进剂采用改性胺类固化促进剂。
进一步的，有机改性膨润土采用季铵盐改性膨润土。
本发明提供的上述高温下粘着力稳定的底部填充胶的制备方法，包括：
将环氧树脂、固化剂、潜在性固化促进剂、无机填料、有机改性膨润土按权利要求1的质量份混合；
所得混合物在三滚筒上研磨，辊成胶状物；
对膏状物进行真空脱泡。
和现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明同时采用潜在性固化促进剂和有机改性膨润土，所得填充胶的粘着力不会随温度升高而失效，其在高温(150～200℃)下仍然保持稳定的粘着力。
参见图1～5，本发明底部填充胶在Cu界面上的剪切粘结强度随温度升高而提高，在其他界面剪切粘结强度曲线基本平缓，虽然在有的界面，剪切粘结强度曲线有下降趋势，但下降后其剪切粘结强度值仍然较高。
附图说明
图1为实施例和对比例在Cu界面的剪切粘结强度随温度的变化曲线；
图2为实施例和对比例在Si界面的剪切粘结强度随温度的变化曲线；
图3为实施例和对比例在SiNx界面的剪切粘结强度随温度的变化曲线；
图4为实施例和对比例在PI界面的剪切粘结强度随温度的变化曲线；
图5为实施例和对比例在Solder mask界面的剪切粘结强度随温度的变化曲线。
具体实施方式
本发明提供的高温下粘着力稳定的底部填充胶，包括20～60质量份的环氧树脂，5～30质量份的固化剂，0.1～5质量份的固态或液态的潜在性固化促进剂，40～80质量份的无机填料，0.3～10质量份的有机改性膨润土；根据需要还可以包括0～5质量份的着色剂，例如炭黑。其中，环氧树脂的重量份优选为30～50，固化剂的重量份优选为10～25，潜在性固化促进剂的重量份优选为0.1～0.5，有机改性膨润土的重量份优选为0.5～1.5。
环氧树脂作为主体树脂，一般可选用双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联苯型环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯等常规环氧树脂中的一种或多种，优选同时采用双酚F环氧树脂和3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯。
固化剂可根据需要选用改性胺类、硫醇类、酸酐类、酚醛树脂类固化剂中的一种或几种，优选改性胺类固化剂。改性胺类固化剂的化学结构式为
Figure BDA0002529855250000021
其中，R1～R3彼此独立地表示选自碳原子数1～6的烃基，即R1、R2、R3选自碳原子数1～6的烃基，R1、R2、R3完全相同、部分相同或完全不同。
底部填充胶通常使用液态咪唑类促进剂，例如2E4MZ促进剂，导致底部填充胶常温下固化速度较快，粘度增大较快，使用时效很短。本发明则选用固态或液态的潜在性固化促进剂，潜在性固化促进剂指室温下为不活泼状态，而加热使其活化并作为固化促进剂发挥功能的化合物。选择潜在性固化促进剂，在常温条件下，底部填充胶在12h内粘度不会增大，可显著延长底部填充胶的使用时效。
本发明中固态潜在性固化促进剂优选固态粉末状的2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑，其化学结构式为
Figure BDA0002529855250000031
例如2P4MHZ。液态潜在性固化促进剂优选改性胺类固化促进剂，例如日本富士化成公司的fujicure系列固化剂之中的fujicure7000、fujicure7001。
无机填料选用公知的无机填料，例如球状熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化镁、硅酸镁等。
有机改性膨润土采用有机物改性片状硅酸盐，可选用季铵盐改性膨润土，例如GARAMITE-1958膨润土。有机改性膨润土其以天然膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术在其层片状结构中带负电荷的表面被改性，插入有机覆盖剂制成。季铵盐型的阳离子改性剂是一种常用的膨润土有机改性剂。改性后的有机膨润土具有良好的高温稳定性及化学稳定性。而固态或液态潜在性固化促进剂的结构易与有机改性膨润土相结合，在高温条件下，固化物能紧密交联，能保持结构的稳定，从而界面粘着力不降低。本发明通过选择潜在性促进剂和有机改性膨润土，来使底部填充胶固化后，在高温下仍能保持界面粘着力不降低。
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例和对比例，来进一步详细说明本发明的技术效果。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。
实施例和对比例配方见表1，对实施例1～2及对比例1～2进行界面剪切粘结强度检测，检测标准参见ASTM D1002-2010，将底部填充胶点胶于测试界面上一5mm*5mm的区域，经150℃固化1h后，用万能拉力机测试分别25℃、150℃、200℃下的剪切粘结强度。本实施例测试界面有Cu、Si、SiNx、PI、Solder mask(即阻焊层)，检测结果见表2。
表1实施例和对比例的配方
Figure BDA0002529855250000032
Figure BDA0002529855250000041
表2实施例和对比例的剪切粘结强度
Figure BDA0002529855250000042
Figure BDA0002529855250000051
基于表2的剪切粘结强度作出图1～5所示的剪切粘结强度随温度的变化曲线，从图1～5可以明显看出，当采用普通固化促进剂并添加有机改性膨润土时(即对比例1)，随着温度升高，填充胶在Cu、Si、Solder mask界面上的剪切粘结强度基本平缓，但有下降趋势；但在SiNx和PI界面上，则随温度升高下降。当采用潜在性固化促进剂但不添加有机改性膨润土时(即对比例2)，不管在哪种界面，随着温度升高，填充胶的剪切粘结强度均是急剧下降。当同时采用潜在性固化促进剂和有机改性膨润土时(即实施例1～2)，填充胶在Cu界面上的剪切粘结强度随温度升高而提高，在其他界面剪切粘结强度曲线基本平缓，虽然在有的界面，剪切粘结强度曲线有下降趋势，但下降后其剪切粘结强度值仍然高于对比例1～2的剪切粘结强度值。因此可以看出，本发明底部填充胶高温下粘着力稳定性最强。
上述实施例仅为用来说明本发明技术方案及技术效果，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)

1.一种高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是，其含有如下成分：
Figure FDA0002529855240000011
2.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
还包括着色剂，所述着色剂为0～5质量份，该质量份不包括端点0。
3.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
所述环氧树脂采用双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联苯型环氧树脂、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
所述固化剂采用改性胺类、硫醇类、酸酐类、酚醛树脂类固化剂中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
固态粉末的潜在性固化促进剂采用2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑。
6.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
液态的潜在性固化促进剂采用改性胺类固化促进剂。
7.如权利要求1所述的高温下粘着力稳定的底部填充胶，其特征是：
所述有机改性膨润土采用季铵盐改性膨润土。
8.一种高温下粘着力稳定的底部填充胶的制备方法，其特征是：
将环氧树脂、固化剂、潜在性固化促进剂、无机填料、有机改性膨润土按权利要求1的质量份混合；
所得混合物在三滚筒上研磨，辊成胶状物；
对膏状物进行真空脱泡。
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