CN113265211A - 减少封装分层的封装树脂及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减少封装分层的封装树脂及其封装方法，应用于芯片封装制程中，包含填充剂、联苯、多芳香环形树脂、离子捕捉剂、硬化剂、催化剂及著色剂，填充剂中更包含了二氧化矽，填充剂添加二氧化矽的比例在86‑88.5wt.％之间，填充剂的填充粒径在40‑50μm之间，用以减少导线架与环氧树脂之间分层的发生，提高制程的良率。

Description

减少封装分层的封装树脂及其封装方法
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，具体涉及一种有关于减少封装分层(delamination)的封装树脂及其封装方法，尤其是，封装树脂中包含具有二氧化矽的填充剂。
背景技术
半导体封装的方式分为陶瓷封装和树脂封装两种方式。
陶瓷封装具有防潮性佳、寿命长的优点，但成本费用高；树脂封装具有成本低、产量大的优点且性能符合市场需求，故目前是以树脂封装为主。
一般树脂封装用的高分子材料有环氧树脂(Epoxy)、聚醯亚胺(Polyimide,PI)、酚醛树脂(Phenolics)、矽氧树脂(Silicones)等。
这四种材料中，除散热量大的动力元件必须用成本较高的矽氧树脂外，大部分都采用环氧树脂。在封装胶中使用的环氧树脂有双酚A系(Bisphenol-A)、酚醛环氧树脂(Novolac epoxy)、环状脂防族环氧树脂(Cyclicaliphatic epoxy)、环氧化丁二烯(epoxydized butadiene)等。
目前使用的半导体封装材料以磷甲酚醛的多环性环氧树脂(O-Creso NovolacEpoxy Resin,CNE)为主。
但是，对于面板级封装制程，在模封后，因模封材料热膨胀条数和芯片以及基板的热膨胀条数不同，易造成封装体的翘曲(warpage)，进而造成不易进行后继封装体的取放制程，导致可靠度不佳的问题。
此外，若使用高黏度棋封材料，因封装制程所造成的热变形与残留应力，使得位于芯片侧边的模封材料易产生剥离(peeling)的问题。
有鉴于此，如何有效解决上述问题点，仍为目前业界引领期盼所欲解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少封装分层的封装树脂及其封装方法，主要是应用于芯片封装制程中，用以减少导线架与环氧树脂之间分层的发生，提高制程的良率，解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一实施例中，本发明的减少封装分层的封装树脂包含填充剂、联苯、多芳香环形树脂、离子捕捉剂、硬化剂、催化剂及著色剂。
较佳而言，填充剂占86-88.5wt.％、联苯占1-5wt.％、多芳香环形树脂占2-4wt.％、离子捕捉剂占0.1-0.5wt.％、硬化剂占2-5wt.％、催化剂占小于1wt.％以及著色剂占小于1wt.％。
较佳而言，填充剂中更包含了二氧化矽SiO2。
较佳而言，离子捕捉剂为包含镁氧化物的混合物，呈现层状结构，透过离子交换来捕捉游离的Cl离子，减少Cl离子攻击线材的机率。
较佳而言，填充剂的填充粒径在40-50μm之间，更优选而言，填充粒径为45μm。
本发明还提供一种封装方法，在芯片的封装制程中的树脂成分加入与镍金属及钯金属，形成增加结合力的螯合物。
较佳而言，其封装方法相较于现有技术最大的差别在于时间控管。
较佳而言，在芯片塑封后至切单步骤前间隔的时间不超过72小时，以及在切单后至烘烤前间隔的时间不超过2小时。
其目的即在于让芯片释放切割应力，进而降低分层的比例。
与现有技术相比，本发明优点在于：
透过本发明的封装树脂可以明显提高产品的可靠性，降低分层比例，提高制程的良率，尤其是，添加了二氧化矽的填充剂、填充粒径介于40-50μm之间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明减少封装分层的封装树脂的二氧化矽与其他材料对温度膨胀系数的示意图；
图2为本发明减少封装分层的封装树脂的二氧化矽添加比例与温度膨胀系数关系的示意图；以及
图3为本发明封装方法的基本流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的其中一实施例为减少封装分层的封装树脂，主要应用于芯片封装的制程中，其组成成分包含填充剂、联苯、多芳香环形树脂、离子捕捉剂、硬化剂、催化剂及著色剂。
其中，按重量比计，填充剂占86-88.5％、联苯占1-5％、多芳香环形树脂占2-4％、离子捕捉剂占0.1-0.5％、硬化剂占2-5％、催化剂占小于1％以及著色剂占小于1％。
进一步说明，填充剂中更包含了二氧化矽SiO2，联苯(Biphenyl)与多芳香环形树脂(MAR)组成高纯度的环氧树脂(Epoxy)，而离子捕捉剂为包含镁氧化物的混合物，呈现层状结构，透过离子交换来捕捉游离的Cl离子，减少Cl离子攻击线材的机率。
再者，填充剂包含二氧化矽的混合物，而添加二氧化矽的原因在于二氧化矽可以有效降低温度膨胀系数(CTE)和吸水率，在此可参阅图1，图1显示各个在封装制程中常见的材料的温度膨胀系数，由图1中可以明显看见，二氧化矽的温度膨胀系数远远低于其他材料。
而在填充剂中添加二氧化矽的比例，可以进一步参阅图2做为参考，图2中的横坐标为二氧化矽添加的比例，纵坐标为填充剂对温度膨胀系数的影响，由图2中可以明显看到，当填充剂添加二氧化矽的比例在86-88.5％之间时，具有相对较低的温度膨胀系数。
此外，填充剂的填充粒径在40-50μm之间，更优选而言，填充粒径为45μm，可以增加填充性以及提高流动性。
具体而言，联苯(Biphenyl)的粘度低，可以提高本发明封装树脂的总体流动性，较佳的比例为1-5％。
多芳香环形树脂(M.A.R)具有良好的柔韧性，有助于降低应力，且多芳香环形树脂分子结构紧密，吸水率低，较佳的比例为2-4％。
离子捕捉剂为含镁氧化物的混合物，可以提高产品的可靠性，较佳的比例为0.1-0.5％。
本发明封装树脂中的联苯、多芳香环形树脂及填充剂还具有以下特性有助于封装制程，湿敏等级由3级提升至2级、热膨胀系数小于40ppm、玻璃化转变温度大于125度、杨氏模量(Young's modulus)小于2500kgf/mm2、吸水率小于0.3％、树脂流动长度大于50inch、凝固时间30-40s以及氯离子含量小于10ppm。
本发明的减少封装分层的封装树脂其主要的应用在于芯片封装的制程中，时常会遇到分层的问题，分层问题出现在环氧树脂与导线架之间，影响了整个封装制程的良率。
然而，本发明的封装树脂在整个芯片要进入封装制程前，就已经添加在材料之中，并且在封装制程中发挥其功效，降低芯片分层的发生，可以将分层比例从25％降低至5％，更优选地搭配本发明另一实施例的封装方法，可以将分层比例降低至1％以下。
本发明的另一实施例为应用减少封装分层的封装树脂的封装方法，其封装方法相较于现有技术最大的差别在于封装制程的时间控管。
请先参阅图3，图3显示本发明封装方法的基础步骤，包含芯片进料检、芯片研磨、芯片贴膜、芯片切割、上片、上片烘烤、焊线、等离子清洗、膜压、后固化、化学除胶、镭射印字、切单及包装。
而本发明封装方法对封装制程的时间控管，最主要是控制切单前以及切单后的相隔时间。
更进一步而言，在芯片的封装制程中的树脂成分加入与镍金属及钯金属，形成增加结合力的螯合物，借以提升导线架与封装树脂的结合力，在芯片塑封后至切单前间隔的时间不超过72小时，以及在切单后至烘烤前间隔的时间不超过2小时，其目的即在于让芯片释放切割应力，进而降低分层的比例。
本发明减少封装分层的封装树脂及其封装方法的功效在于，透过本发明的封装树脂可以明显提高产品的可靠性，降低分层比例，提高制程的良率，尤其是，添加了二氧化矽的填充剂、填充粒径介于40-50μm之间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种减少封装分层的封装树脂，应用于芯片封装制程，其特征在于，包含：
填充剂，所述填充剂进一步包含二氧化矽，且所述填充剂占86-88.5wt.％；
联苯，所述联苯占1-5wt.％；
多芳香环形树脂，所述多芳香环形树脂占2-4wt.％，且所述联苯与所述多芳香环形树脂组成一环氧树脂；以及
离子捕捉剂，所述离子捕捉剂包含镁氧化物，且所述离子捕捉剂占0.1-0.5wt.％。
2.根据权利要求1所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，其中，所述填充剂的填充粒径在40-50μm之间。
3.根据权利要求2所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，所述填充剂的填充粒径为45μm。
4.根据权利要求1所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，其中，所述封装树脂更包含硬化剂、催化剂及着色剂。
5.根据权利要求4所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，其中，所述硬化剂占2-5wt.％、所述催化剂占小于1wt.％以及所述着色剂占小于1wt.％。
6.根据权利要求1所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，其中，所述联苯、所述多芳香环形树脂及所述填充剂具有以下特性，湿敏等级由3级提升至2级、热膨胀系数小于40ppm、玻璃化转变温度大于125度、杨氏模量小于2500kgf/mm2、吸水率小于0.3％、树脂流动长度大于50inch、凝固时间30-40s以及氯离子含量小于10ppm。
7.根据权利要求1所述的减少封装分层的封装树脂，其特征在于，其中，所述封装树脂可以有效降低封装制程中芯片分层发生的比例，将分层比例从25％降低至5％。
8.一种权利要求1所述的减少封装分层的封装树脂的封装方法，其中，在芯片的封装制程中的树脂成分加入与镍金属及钯金属增加结合力的螯合物，借以提升导线架与封装树脂的结合力。
9.根据权利要求8所述的减少封装分层的封装树脂的封装方法，其特征在于，其中，在芯片塑封后一直到切单这个步骤中间的时间不超过72小时。
10.根据权利要求8所述的减少封装分层的封装树脂的封装方法，其特征在于，其中，在切单后烘烤前这之间的时间不超过2小时。
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