CN112724899A - 一种底部填充胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶黏剂技术领域,公开了一种底部填充胶,包括如下重量份的原料组分:环氧树脂15‑30份,胺固化剂8‑20份,附着力促进剂0.1‑1份,偶联剂0.1‑2份,活性稀释剂2‑8份,球型二氧化硅50‑70份。底部填充胶配方的组分中,环氧树脂和胺固化剂保证了底部填充胶的粘度,反应活性,粘接强度,耐热性等基本特性。附着力促进剂提供了底部填充胶与铜基底的粘接强度。偶联剂改善了底部填充胶的工艺特性。活性稀释剂改善了底部填充胶的工艺粘度,参与了底部填充胶的固化反应。二氧化硅填料的加入改善了底部填充胶的热膨胀系数及模量等特性。本发明通过在底部填充胶配方中引入附着力促进剂,无需对基材进行表面处理即可获得较高的粘接强度,最终提高了芯片封装可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域,尤其涉及一种底部填充胶。
背景技术
底部填充胶是一种应用于芯片与基板间的液体密封剂,固化后具有高模量,适配的热膨胀系数,低吸湿率,以及与芯片及基板具有良好粘接等性能。通常使用以环氧树脂为主体的底部填充胶,添加二氧化硅填料及各种助剂以实现最优性能。底部填充胶不仅可以延长焊点的疲劳寿命,还对芯片和焊点起到保护作用。
与传统焊接材料相比,铜具有导热性好,电导率高,铜柱间距小的特点,近年来广泛地被应用于高密度电子封装中。此外,一些研究发现,芯片经过回流焊之后,底部填充胶与铜柱之间开裂,从而导致芯片失效。这种开裂现象可能是底部填充胶耐热性不好,或者是底部填充胶与铜之间的粘接力较差导致的。因此,底部填充胶与铜之间的粘接力也显得尤为重要。
铜裸露在空气中,其表面会形成一层含有羟基的氧化物。这些羟基可以加强环氧和铜之间的粘接强度,但环境中的物质(如水,极性有机污染物)也会吸附在这些羟基表面,从而导致粘接强度变差。现有技术中,为了获得最佳的粘接强度,必须对铜表面进行处理以清除其表面的氧化层。常用的表面处理方法有:机械喷砂,酸刻蚀。但是这两种方法在清除铜表面氧化物的同时也产生了新的氧化物,新的氧化物在铜表面的厚度及排布可能会发生变化。此外,在倒装芯片工艺中,无法对铜柱进行表面处理以达到更好的粘接效果。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷,提出一种高温下对铜粘接力良好的底部填充胶,该方法目的在于在底部填充胶配方中引入附着力促进剂,而不是对铜进行表面处理来提高粘接强度。所述的附着力促进剂为含有三嗪结构的化合物。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
本发明公开了一种底部填充胶,提高了芯片封装的可靠性。
本发明所述底部填充胶包括如下重量份的原料组分:环氧树脂15-30份,胺固化剂8-20份,附着力促进剂0.1-1份,偶联剂0.1-2份,活性稀释剂2-8份,球型二氧化硅50-70份;所述附着力促进剂为含有三嗪结构的化合物。其中,环氧树脂和胺固化剂决定了底部填充胶的基本特性,如粘度,反应活性,粘接强度,耐热性等。附着力促进剂提供了底部填充胶与铜基底之间的粘接强度。偶联剂改善了底部填充胶的工艺特性。活性稀释剂改善了底部填充胶的工艺粘度,并且参与了底部填充胶的固化反应。二氧化硅填料的加入改善了底部填充胶的热膨胀系数及模量等特性。
在本发明的技术方案中,所述环氧树脂为双酚A环氧树脂,双酚F环氧树脂,多官能团环氧树脂,联苯型环氧树脂,萘环环氧树脂的一种或任意几种的混合物。
在本发明的技术方案中,所述双酚A环氧树脂为环氧当量在170-230g/eq的一种或任意几种的混合物;所述双酚F环氧树脂为环氧当量在150-180g/eq的一种或任意几种的混合物;所述多官能团环氧树脂为对氨基苯酚环氧树脂,4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂一种或任意几种的混合物;优选双酚F环氧树脂,对氨基苯酚环氧树脂,萘环环氧树脂中的一种或多种。
在本发明的技术方案中,所述胺固化剂为芳香胺,改性胺的一种或任意几种的混合物。
在本发明的技术方案中,所述芳香胺为间苯二胺,4,4’-二氨基二苯砜,4,4’-二氨基二苯甲烷,二乙基甲苯二胺,3.3’-二乙基-4.4’二氨基二苯甲烷的一种或任意几种的混合物;所述改性胺为聚醚胺、591固化剂,793固化剂,590固化剂的一种或任意几种的混合物。优选二乙基甲苯二胺,3.3’-二乙基-4.4’二氨基二苯甲烷。
在本发明的技术方案中,所述含有三嗪结构的化合物为2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪或2,4-二氨基-6-[2-(2-十一烷基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪。
在本发明的技术方案中,所述偶联剂为含有环氧基团的偶联剂;
优选的,所述偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷,2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷的一种或任意几种的混合物。
在本发明的技术方案中,所述活性稀释剂为含有环氧基团的稀释剂;
优选的,所述活性稀释剂为苄基缩水甘油醚,碳十二十四烷基缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚,聚丙二醇二缩水甘油醚,腰果酚缩水甘油醚的一种或任意几种的混合物。
在本发明的技术方案中,所述球形二氧化硅为不同粒径的球形二氧化硅的组合物;选择不同粒径的二氧化硅进行复配是为了匹配底部填充胶的物理性质和工艺性。选用三种不同粒径的二氧化硅,可以根据使用的环氧树脂,胺固化剂的不同,来调节底部填充胶的粘度。
优选的,所述球型二氧化硅的粒径为200-500纳米,1-10微米,10-30微米的组合物。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明通过在底部填充胶配方中引入附着力促进剂,附着力促进剂为含有三嗪结构的化合物,无需对基材进行表面处理即可获得较高的粘接强度,最终提高了芯片封装可靠性。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中,底部填充胶包括如下的原料组分,环氧树脂、胺固化剂、附着力促进剂、偶联剂、活性稀释剂、二氧化硅填料。其中,环氧树脂和胺固化剂决定了底部填充胶的基本特性,如粘度,反应活性,粘接强度,耐热性等。附着力促进剂提高了底部填充胶与铜基底之间的粘接强度。偶联剂改善了底部填充胶的工艺特性。活性稀释剂改善了底部填充胶的工艺粘度,并且参与了底部填充胶的固化反应。二氧化硅填料的加入改善了底部填充胶的热膨胀系数及模量等特性。
实施例1:
双酚F环氧树脂(环氧当量为150-160g/eq)2.32份,4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂3.2份,4,4’-二氨基二苯砜10.68份,2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪0.3份,新戊二醇二缩水甘油醚2.4份,2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅8份,粒径1-10微米的改性球型二氧化硅48份,粒径10-30微米的球形二氧化硅8份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
实施例2:
双酚F环氧树脂(环氧当量为150-160g/eq)24份,对氨基苯酚环氧树脂2.1份,二乙基甲苯二胺8.1份,2,4-二氨基-6-[2-(2-十一烷基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪0.5份,聚丙二醇二缩水甘油醚5份,(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅3份,粒径1-10微米的球型二氧化硅52份,粒径10-30微米的球形二氧化硅5份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
对比例1:
双酚F环氧树脂(环氧当量为150-160g/eq)18.67份,萘环环氧树脂4.3份,3.3’-二乙基-4.4’二氨基二苯甲烷10.13份,新戊二醇二缩水甘油醚2.3份,2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅8份,粒径1-10微米的球型二氧化硅48份,粒径10-30微米的球形二氧化硅8份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
对比例2:
双酚F环氧树脂(环氧当量为150-160g/eq)22.32份,4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂3.2份,4,4’-二氨基二苯砜10.68份,新戊二醇二缩水甘油醚2.4份,2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅8份,粒径1-10微米的球型二氧化硅48份,粒径10-30微米的球形二氧化硅8份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
对比例3:
双酚F环氧树脂(环氧当量为150-160g/eq)24份,对氨基苯酚环氧树脂2.1份,二乙基甲苯二胺8.1份,聚丙二醇二缩水甘油醚5份,(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅3份,粒径1-10微米的球型二氧化硅52份,粒径10-30微米的球形二氧化硅5份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
对比例4:
双酚A环氧树脂(环氧当量为180-190g/eq)23.2份,对氨基苯酚环氧树脂1.8份,4,4’-二氨基二苯甲烷18.2份,590固化剂1份,苄基缩水甘油醚5份,(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷0.3份,粒径200-500纳米的球型二氧化硅5份,粒径1-10微米的球型二氧化硅41份,粒径10-30微米的球形二氧化硅4份。
将上述原料混合均匀并真空脱泡,制得底部填充胶。
对实施例1-2,对比例1-4进行铜基底的粘接强度测试,点胶面积为2*2mm2,点胶完成后于165℃固化2小时,得到粘接强度测试样品,测试样品在260℃下的粘接强度,测试结果如下表1所示。
表1粘接强度测试结果
粘接强度(MPa) | |
实施例1 | 9.85 |
实施例2 | 8.96 |
对比例1 | 7.22 |
对比例2 | 7.68 |
对比例3 | 7.19 |
对比例4 | 6.58 |
通过表1可以看出,本发明经过实施例1-2和对比例1-4的对比实验,表明通过加入本发明的附着力促进剂可有效提高底部填充胶与铜在高温下的粘接强度。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种底部填充胶,其特征在于,所述底部填充胶包括如下重量份的原料组分:环氧树脂15-30份,胺固化剂8-20份,附着力促进剂0.1-1份,偶联剂0.1-2份,活性稀释剂2-8份,球型二氧化硅50-70份;
所述附着力促进剂为含有三嗪结构的化合物。
2.根据权利要求1所述的底部填充胶,其特征在于,所述环氧树脂为双酚A环氧树脂,双酚F环氧树脂,多官能团环氧树脂,联苯型环氧树脂,萘环环氧树脂的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的底部填充胶,其特征在于,所述双酚A环氧树脂为环氧当量在170-230g/eq的一种或任意几种的混合物;所述双酚F环氧树脂为环氧当量在150-180g/eq的一种或任意几种的混合物;所述多官能团环氧树脂为对氨基苯酚环氧树脂,4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂一种或任意几种的混合物;优选双酚F环氧树脂,对氨基苯酚环氧树脂,萘环环氧树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的底部填充胶,其特征在于,所述胺固化剂为芳香胺,改性胺的一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的底部填充胶,其特征在于,所述芳香胺为间苯二胺,4,4’-二氨基二苯砜,4,4’-二氨基二苯甲烷,二乙基甲苯二胺,3.3’-二乙基-4.4’二氨基二苯甲烷的一种或任意几种的混合物;所述改性胺为聚醚胺、591固化剂,793固化剂,590固化剂的一种或任意几种的混合物。优选二乙基甲苯二胺,3.3’-二乙基-4.4’二氨基二苯甲烷。
6.根据权利要求1所述的底部填充胶,其特征在于,所述含有三嗪结构的化合物为2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪或2,4-二氨基-6-[2-(2-十一烷基-1-咪唑基)乙基]-1,3,5-三嗪。
7.根据权利要求1所述的底部填充胶,其特征在于,所述偶联剂为含有环氧基团的偶联剂;
优选的,所述偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷,(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷,2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷的一种或任意几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的底部填充胶,其特征在于,所述活性稀释剂为含有环氧基团的稀释剂;
优选的,所述活性稀释剂为苄基缩水甘油醚,碳十二十四烷基缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚,聚丙二醇二缩水甘油醚,腰果酚缩水甘油醚的一种或任意几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的高温下底部填充胶,其特征在于,所述球形二氧化硅为不同粒径的球形二氧化硅的组合物。
10.根据权利要求9所述的高温下底部填充胶,其特征在于,所述球型二氧化硅的粒径为200-500纳米,1-10微米,10-30微米的组合物。
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