CN112795357A - 一种具有助焊功能的固态填充胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有助焊功能的固态填充胶及其制备方法，按质量份数计，包括：环氧基改性聚氨酯树脂10～40份；三嗪A树脂10～25份；松香3～5份；二甲苯甲醛树脂3～8份；填料35～50份；分散剂0.1～2份；固化剂0.1～2份。相比于现有技术，本发明提供的固态填充胶，包括环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂、松香、二甲苯甲醛树脂、填料等物质，使得本发明的填充胶不仅有效降低填充胶的粘度，且具有优异的耐热性、低的膨胀系数、良好的助焊性、韧性和抗冲击性，在120～180℃时可融化为液态，粘度和流动性达到一个稳定的平衡状态，整体反应平稳进行，大大增加了其在倒装芯片封装领域的应用。

Description

一种具有助焊功能的固态填充胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及固态填充胶技术领域，具体涉及一种具有助焊功能的固态填充胶及其制备方法。
背景技术
倒装芯片封装技术由于具有较高的单位面积内I/O数量、短的信号路径、高的散热性、良好的电学和热力学性能，在电子封装中被广泛关注。倒装芯片封装技术是把裸芯片通过焊球直接连接在基板上，底部填充胶被填充在芯片与基板之间的间隙，来降低芯片与基板热膨胀系数不匹配产生的应力，提高封装的稳定性。
传统的底部填充工艺先将一层助焊剂涂在基板上，然后将焊料凸点对准基板焊盘，加热回流，除去助焊剂，将底部填充胶沿芯片边缘注入，借助于液体的毛细作用，底部填充胶会被吸入并向芯片基板的中心流动，填满后加热固化。其中助焊剂若没有清除干净，会形成离子残渣，从而降低产品设备的可靠性。而且底部填充胶是靠毛细作用填充芯片与基材之间的缝隙，可能会在缝隙中心区留下空隙，造成封装隐患。随着电器元件的精细化，毛细管作用的限制性越来越大。
而固态填充胶则是以片状形式贴附在基板上，然后将焊料凸点对准基板焊盘，接着在回流焊过程中同时完成焊球焊接和底部填充胶固化两个过程，省去了传统倒装芯片底部填充工艺中的助焊剂分布和清除步骤，大大提高生产效率。但目前采用的固态填充胶仍存在耐热性能不佳、填充胶粘度高流动性差、高的热膨胀系数的问题，且现常用的固态填充胶中添加的各物质间较为独立，彼此之间的相容性差。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对上述问题，提供一种具有助焊功能的固态填充胶，本发明提供的固态填充胶不仅具有助焊功能，还具有优异的耐热性、低热膨胀系数、良好的韧性、抗冲击性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有助焊功能的固态填充胶，按质量份数计，包括：
环氧基改性聚氨酯树脂 10～40份；
三嗪A树脂 10～25份；
松香 3～5份；
二甲苯甲醛树脂 3～8份；
填料 35～50份；
分散剂 0.1～2份；
固化剂 0.1～2份。
优选的，一种具有助焊功能的固态填充胶，按质量份数计，包括：
环氧基改性聚氨酯树脂 15～35份；
三嗪A树脂 15～20份；
松香 3～5份；
二甲苯甲醛树脂 3～8份；
填料 35～50份；
分散剂 0.1～2份；
固化剂 0.1～2份。
优选的，所述填料为球形二氧化硅，所述二氧化硅的直径为0.5～3.0μm。
优选的，所述固化剂为酸酐。
优选的，所述分散剂为TEG0900、TEGO-B1481、TEGO-410中的至少一种。
本发明的目的之二在于，提供一种具有助焊功能的固态填充胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述任一项所述的固态填充胶所含组分及含量分别称取各原料；
S2、将称取的所述环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂进行混料处理，混料时间为10～20min，得到第一混合物料；
S3、将所述填料、分散剂和固化剂加入到所述第一混合物料中并进行混料处理，混料时间为5～10min，得到第二混合物料；
S4、将所述松香和二甲苯甲醛树脂加入所述第二混合物料中进一步混料出料，混料时间为5～20min，得到具有助焊功能的固态填充胶。
优选的，所述环氧基改性聚氨酯树脂的制备方法为：先以聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯合成异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，然后将所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂反应，得到环氧基改性聚氨酯树脂；其中，所述聚醚二元醇与芳香族二异氰酸酯的物质的量之比为1:2；所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂的物质的量之比为1:1。
优选的，在所述聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯反应时，采用二月桂酸二丁基锡为催化剂，二月桂酸二丁基锡的加入量为所述聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯总质量的0.5wt％。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的具有助焊功能的固态填充胶，采用环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂两种树脂进行复配，形成基础树脂组分，两者的增效作用不仅有效降低填充胶的粘度，且使得本固态填充胶具有优异的耐热性、低的膨胀系数。此外，本固态填充胶还添加了松香，松香的主要成分与助焊剂相似，具有良好的相容性，减少在流动固化过程中形成的缺陷；其与二甲苯甲醛树脂发生酯化反应，同时可与环氧基改性聚氨酯树脂中的环氧基团进行固化交联，使得本发明的固态填充胶不仅具有良好的助焊性、韧性和抗冲击性，且在120～180℃时可融化为液态，且粘度和流动性达到一个稳定的平衡状态，使得整体反应平稳进行，大大增加了固态填充胶在倒装芯片封装领域的应用。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种具有助焊功能的固态填充胶，按质量份数计，包括：
环氧基改性聚氨酯树脂 30份；
三嗪A树脂 15份；
松香 3份；
二甲苯甲醛树脂 5份；
填料 45份；
分散剂 1份；
固化剂 1份；
其中，填料为球形二氧化硅，二氧化硅的直径为0.5～3.0μm；固化剂为酸酐；分散剂为TEG0900。
该具有助焊功能的固态填充胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述所述的固态填充胶所含组分及含量分别称取各原料；
S2、将称取的所述环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂进行混料处理，混料时间为15min，得到第一混合物料；
S3、将所述填料、分散剂和固化剂加入到所述第一混合物料中并进行混料处理，混料时间为5min，得到第二混合物料；
S4、将所述松香和二甲苯甲醛树脂加入所述第二混合物料中进一步混料出料，混料时间为15min，得到具有助焊功能的固态填充胶。
其中，环氧基改性聚氨酯树脂的制备方法为：先以聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯合成异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，然后将异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂反应，得到环氧基改性聚氨酯树脂；其中，所述聚醚二元醇与芳香族二异氰酸酯的物质的量之比为1:2；所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂的物质的量之比为1:1。
进一步地，在聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯反应时，采用二月桂酸二丁基锡为催化剂，二月桂酸二丁基锡的加入量为聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯总质量的0.5wt％。
按实施例1中所述的制备方法制备实施例2～10和对比例1～11中的固态填充胶，具体的物质配比见表1。
表1
Figure BDA0002887887060000051
Figure BDA0002887887060000061
对上述实施例1～10和对比例1～12得到的固态填充胶进行性能测试，测试结果见表2。
表2
Figure BDA0002887887060000062
Figure BDA0002887887060000071
从实施例3～4和对比例1～2中可以看出，添加了松香和二甲苯甲醛树脂后，本发明的空洞率、流动速度均有较大的提升，而对比例4～5中，减少了二甲苯甲醛树脂添加后，固态填充胶的空洞率增加。这主要是因为松香中的主要成分与助焊剂相似，具有良好的相容性，此外，松香与二甲苯甲醛树脂和环氧基改性聚氨酯树脂之间因是存在协同作用，当缺少了二甲苯甲醛树脂的添加后，固态填充胶的空洞率增加，与助焊剂的兼容性减少。
此外，从实施例1～5和实施例6～10的对比中可以看出，本发明中的环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂、松香、二甲苯甲醛树脂和填料添加的各含量不同对于固态填充胶的性能也有存在较大影响的，当控制各物质合适的添加量时，固态填充胶的空洞率、流动速率、固化速度、热膨胀系数和热导率都可以得到较好的改善。另外，从对比例7～11中也可以对比出，即使是简单的将环氧基改性聚氨酯树脂替换成常规的聚氨酯树脂，固态填充胶的各项性能均会发生较大的变化，并不利于在倒装芯片中的实际应用。
由此可见，将本发明的固态填充胶应用芯片与基板之间的填充，其在120～180℃转化为液态，以填充各个角落，待温度降低后又转化为固态，紧紧连接着芯片与基板。采用本发明的固态填充胶，不仅具有助焊功能，还具有优异的耐热性、低热膨胀系数、良好的韧性、抗冲击性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种具有助焊功能的固态填充胶，其特征在于，按质量份数计，包括：
环氧基改性聚氨酯树脂 10～40份；
三嗪A树脂 10～25份；
松香 3～5份；
二甲苯甲醛树脂 3～8份；
填料 35～50份；
分散剂 0.1～2份；
固化剂 0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于，按质量份数计，包括：
环氧基改性聚氨酯树脂 15～35份；
三嗪A树脂 15～20份；
松香 3～5份；
二甲苯甲醛树脂 3～8份；
填料 35～50份；
分散剂 0.1～2份；
固化剂 0.1～2份。
3.根据权利要求1或2所述的固态填充胶，其特征在于，所述填料为球形二氧化硅，所述二氧化硅的直径为0.5～3.0μm。
4.根据权利要求1或2所述的固态填充胶，其特征在于，所述固化剂为酸酐。
5.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于，所述分散剂为TEG0900、TEGO-B1481、TEGO-410中的至少一种。
6.一种具有助焊功能的固态填充胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1～5任一项所述的固态填充胶所含组分及含量分别称取各原料；
S2、将称取的所述环氧基改性聚氨酯树脂、三嗪A树脂进行混料处理，混料时间为10～20min，得到第一混合物料；
S3、将所述填料、分散剂和固化剂加入到所述第一混合物料中并进行混料处理，混料时间为5～10min，得到第二混合物料；
S4、将所述松香和二甲苯甲醛树脂加入所述第二混合物料中进一步混料出料，混料时间为5～20min，得到具有助焊功能的固态填充胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述环氧基改性聚氨酯树脂的制备方法为：先以聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯合成异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，然后将所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂反应，得到环氧基改性聚氨酯树脂；其中，所述聚醚二元醇与芳香族二异氰酸酯的物质的量之比为1:2；所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物与环氧树脂的物质的量之比为1:1。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯反应时，采用二月桂酸二丁基锡为催化剂，二月桂酸二丁基锡的加入量为所述聚醚二元醇和芳香族二异氰酸酯总质量的0.5wt％。
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