CN112409971B - 一种半导体芯片五边保护用液态模封胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体芯片五边保护用液态模封胶及制备方法，该液态模封胶包括15~40质量份的环氧树脂，15~35质量份的固化剂，0.1~3质量份的固化促进剂，4~15质量份的增韧剂，75~150质量份的无机填料，以及0.1~5质量份的偶联剂。所述环氧树脂采用双酚A环氧树脂、双份F环氧树脂、联苯环氧树脂中的一种或多种；所述增韧剂采用环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物；所述固化剂采用酚醛树脂。本发明模封胶具有更低的热膨胀系数，且其硅接着力、断裂韧性及冲击强度都得到显著增强，将其利用于半导体芯片的边缘保护和加固补强，可避免模封胶的开裂和脱落。

Description

一种半导体芯片五边保护用液态模封胶及制备方法
技术领域
本发明属于半导体芯片边缘保护技术领域，具体涉及一种半导体芯片五边保护用液态模封胶及制备方法。
背景技术
半导体领域中，硅芯片边缘保护技术广泛被应用于先进封装制造流程，特别是在硅芯片金属电镀相关的光刻工序中，如BUMP(凸块工艺)、RDL(重布线层技术)等光刻关键工序中，均需使用硅芯片边缘保护技术。目前，比较有效的方法是：参见图1，基板1上布设若干芯片2，在芯片2周围填充胶层3，来保护芯片2的边缘，避免芯片2出现损伤，从而提高产品可靠性。填充的胶层3能通过自然流动快速固化，作用于芯片四周围堰上，增加芯片的缓震性能，并能有效降低由于芯片与基板之间的总体温度膨胀特性不匹配或芯片切割外力造成的冲击，同时还能防止焊点氧化。对应用于硅芯片边缘保护的模封胶，其需具有良好的耐冲击性、良好的粘着力、强韧性。但目前的模封胶由于韧性不强，耐冲击性及粘着力不够，当其填充于硅芯片周围时普遍存在易裂开甚至脱落的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体芯片五边保护用液态模封胶及制备方法，以解决模封胶填充于硅芯片周围时普遍存在的易裂开甚至脱落的问题。
本发明提供的一种半导体芯片五边保护用液态模封胶，其包括如下组分：
Figure BDA0002790444170000011
所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双份F环氧树脂、联苯环氧树脂中的一种或多种；
所述增韧剂为环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物；
所述固化剂采用酚醛树脂。
进一步的，增韧剂可为环己基二甲醇二缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、新戊二醇缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、双酚A环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、酚醛环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物中的一种或多种。
端羧基液态丁腈橡胶可以2-丙烯酸、1,3-丁二烯、2-丙烯腈为单体聚合而成。
进一步的，固化剂优选苯酚-芳烷基酚醛树脂。
进一步的，固化促进剂采用咪唑类固化促进剂。
进一步的，无机填料采用二氧化硅，优选粒径0.1～30μm的二氧化硅。
进一步的，偶联剂采用硅烷偶联剂。
进一步的，硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
进一步的，上述液态模封胶还包括0.1～3质量份的着色剂。
本发明提供的一种半导体芯片五边保护用液态模封胶的制备方法为：
按质量份混合环氧树脂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、无机填料、偶联剂，并研磨至胶状物，经真空脱泡，即得液态模封胶。
和现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：
(1)选择直链环氧树脂(例如双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联苯环氧树脂)与酚醛树脂搭配，可显著降低模封胶的热膨胀系数；添加环氧改性的丁腈橡胶，环氧改性的丁腈橡胶与直链环氧树脂、酚醛树脂配合，可显著改善模封胶的韧性，提高冲击强度，增强粘合能力。
(2)本发明模封胶具有更低的热膨胀系数，且其硅接着力、断裂韧性及冲击强度都得到显著增强，将其利用于半导体芯片的边缘保护和加固补强，可避免模封胶的开裂和脱落模封胶。
附图说明
图1为硅芯片边缘保护的示意图，图中，1-基板，2-芯片，3-胶层。
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，以下将对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。应当理解，所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的半导体芯片五边保护用液态模封胶，包括15～40质量份的环氧树脂，15～35质量份的固化剂，0.1～3质量份的固化促进剂，4～15质量份的增韧剂，75～150质量份的无机填料，以及0.1～5质量份的偶联剂。所述环氧树脂采用双酚A环氧树脂、双份F环氧树脂、联苯环氧树脂中的一种或多种；所述增韧剂采用环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物；所述固化剂采用酚醛树脂，优选苯酚-芳烷基酚醛树脂，例如市面上的液态酚醛树脂MEH-8000H产品。
环氧树脂的用量优选为15～30质量份、30～40质量份；固化剂的用量优选为15～25质量份，25～35质量份；增韧剂的用量优选为4～6质量份、4～10质量份、6～10质量份、6～15质量份、10～15质量份；无机填料的用量优选为75～100质量份、75～110质量份、75～150质量份、100～110质量份、100～150质量份、110～150质量份。
增韧剂具体可选择环己基二甲醇二缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶CTBN1300X13的加成物(例如市面上的HyPox RM22产品)、新戊二醇缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶CTBN1300X8的加成物(例如市面上的HyPox RM20产品)、双酚A环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶CTBN1300X8的加成物(例如市面上的HyPox RA 840产品)、酚醛环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶CTBN1300X13的加成物(例如市面上的HyPox RA 928产品)。
固化促进剂优选咪唑类固化促进剂，例如可选择市面上2E4MZ、2PZ、2PHZ等型号的咪唑类固化促进剂，固化促进剂的用量按常规用量即可。无机填料采用常规无机填料即可，例如二氧化硅、硅酸钙、氮化硼等，优选二氧化硅。偶联剂用来形成有机基体-偶联剂-无机基体的结合层，从而把两种性质悬殊的材料连接起来，本发明中偶联剂优选硅烷偶联剂，具体可采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。本发明液态模封胶还可包括0.1～3质量份的着色剂，着色剂用来给填充胶提供颜色，具体可采用炭黑等颜料，着色剂为非必要组分。
本发明液态模封胶的一种具体制备工艺如下：按上述用量份混合环氧树脂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、无机填料、偶联剂，并研磨至胶状物，经真空脱泡，即得液态模封胶。
为进一步证明本发明液态模封胶的优点，进行如下对比试验。下述实施例及对比例中，固化剂均采用液态酚醛树脂MEH-8000H和甲基六氢苯酐，固化促进剂均采用市面上的2E4MZ型号固化促进剂；增韧剂采用市面上的HyPox RM22型号产品；填料均采用二氧化硅，着色剂均采用炭黑，偶联剂均采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
实施例及对比例的配比见表1，对实施例及对比例所得产品，测试热膨胀系数CTE1、硅接着力、断裂韧行、冲击强度，所得测试数据列于表1。
本实施例中，热膨胀系数CTE1的测试方法为：将液态模封胶经150C/1H固化后，制备符合标准ASTM E831-2019要求的样品，测试样品的热膨胀系数。断裂韧性K1c根据ASTME1820-2015标准方法测试。冲击强度根据ASTM D256-2010(R2018)标准方法测试。硅接着力的测试方法为：参考标准ASTM D1002-2010，将液态模封胶分别点在测试界面硅片上大小为5mm×5mm的方形区域，经180℃固化1小时后，用万能拉力机测试剪切粘结强度。
表1实施例及对比例的配比及检测结果
Figure BDA0002790444170000041
从表1可以看出，当固化剂采用酚醛树脂同时增韧剂采用环氧改性的丁腈橡胶时，模封胶具有更低的热膨胀系数、更高的硅接着力、断裂韧性及冲击强度，有利于避免模封胶的开裂和脱落。
针对上述实施例，需要说明的是，本发明中固化促进剂、偶联剂、着色剂对液态模封胶性能无决定性影响，按常规用量添加即可，为便于比较所以几组实施例中固定固化促进剂、偶联剂、着色剂的用量不变。
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 (6)

1.一种半导体芯片五边保护用液态模封胶，其特征是，包括如下组分：
Figure FDA0003473758080000011
所述环氧树脂为双酚A环氧树脂或双酚 F环氧树脂；
所述增韧剂为环己基二甲醇二缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、新戊二醇缩水甘油醚与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、双酚A环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物、酚醛环氧树脂与端羧基液态丁腈橡胶的加成物中的一种或多种；
所述固化剂采用苯酚-芳烷基酚醛树脂；
所述固化促进剂采用咪唑类固化促进剂。
2.如权利要求1所述的半导体芯片五边保护用液态模封胶，其特征是：
所述无机填料为粒径0.1～30μm的二氧化硅。
3.如权利要求1所述的半导体芯片五边保护用液态模封胶，其特征是：
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.如权利要求3所述的半导体芯片五边保护用液态模封胶，其特征是：
所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
5.如权利要求1所述的半导体芯片五边保护用液态模封胶，其特征是：
还包括0.1～3质量份的着色剂。
6.如权利要求1所述的半导体芯片五边保护用液态模封胶的制备方法，其特征是：
按质量份混合环氧树脂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、无机填料、偶联剂，并研磨至胶状物，经真空脱泡，即得液态模封胶。
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