CN113667435A - 低介电环氧底部填充胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低介电环氧底部填充胶,特点是包括八氢‑4,7‑甲桥‑1H‑茚‑2,5‑二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂,它们在温度为20‑40℃下搅拌均匀得到;其中八氢‑4,7‑甲桥‑1H‑茚‑2,5‑二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.1‑1:0.5‑2:0.001‑0.01:0.5‑2:0.001‑0.008:0.2‑1。其具有介电常数尽量低,吸水率低,能够扛得住芯片高温高湿、高低温循环、高低温冲击等恶劣的环境考验。
Description
技术领域
本发明属于一种芯片底部填充胶领域,具体涉及到一种低介电环氧底部填充胶。
背景技术
在半导体领域,芯片封装时需要用到底部填充胶,提升芯片与基板互联时的密封性、耐热性、环境和机械可靠性等。
随着芯片的小型化和薄型化,芯片上的IC互联越来越密集,因此要求底部填充胶具有良好的流动性和较低的热膨胀系数,一般来讲为了降低热膨胀系数,会通过增加球型二氧化硅,降低胶粘剂材料热膨胀系数,但是当二氧化硅微球加入量过多时,如70%以上时,胶粘剂的粘度会上升幅度较大,从而影响胶水的流动性,因此要求环氧树脂自身的粘度尽量低。
专利CN110088164A中公开了选择特定的环氧树脂,主要是萘型环氧树脂,在胺系列固化剂,无机填料和增韧剂下实现较低的树脂粘度,较好的流动性和优异的耐温耐热特性。专利CN104684957 A中采用液态环氧树脂,胺化合物,无机填料和硼酸三异丙酯制备的底部填充胶。采用硼酸三异丙酯对无机填料表面进行改性,提升了填料的分散性,从而增加了更多的填料,降低了材料热膨胀系数。专利CN 10563703 A中采用一种全新结构的氨基硅烷对填料进行处理,从而开发了一种底部填充胶,可以用于芯片底部填充。
近年来,随着5G芯片的推出,高频高速,大容量的信号传递,要求信号传递损耗小,要求封装材料介电常数尽量低。封装材料能够扛得住恶劣的环境考验。因此对于底部填充胶的配方涉及提出及其苛刻的要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足,本发明的目的是合成了低介电环氧底部填充胶,其具有介电常数尽量低,吸水率低,能够扛得住芯片高温高湿、高低温循环、高低温冲击等恶劣的环境考验。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的,其是一种低介电环氧底部填充胶,其特征在于包括八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂,它们在温度为20-40℃下搅拌均匀得到;其中八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.1-1:0.5-2:0.001-0.01:0.5-2:0.001-0.008:0.2-1。
在本技术方案中,所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚生产方法是:将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇与环氧氯丙烷混合,在碱性催化剂下,在温度40-80℃下反应30-300min即可得到八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚;其中八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇、环氧氯丙烷和碱性催化剂的质量比为1:5~20:0.001~0.005;八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚的结构式如下:
在本技术方案中,所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、苄基三乙基氯化铵或四丁基溴化铵中的一种或几种混合物。
在本技术方案中,所述低粘度环氧树脂是高纯度双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联萘环氧树脂或1,4-双[(缩水甘油氧)甲基]环己烷中的一种或几种混合物。
在本技术方案中,所述固化剂是3,5-二乙基甲苯-2、4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2、6-二胺、二乙基甲苯二胺或3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一种或几种混合物。
在本技术方案中,所述促进剂是1,8-二氮杂环[5,4,0]十一碳烯-7、1,5-二氮杂二环[4,3,0]壬烯-5、苄基二甲基胺、二甲基氨基乙醇、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑)乙基]-1,3,5-三嗪或2-十七烷基咪唑中的一种或几种混合物。
在本技术方案中,所述无机填料是球形二氧化硅,其粒径为0.5-10μm。
在本技术方案中,所述环氧基硅烷偶联剂是β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。
在本技术方案中,所述增韧剂是苯乙烯-丁二烯橡胶、腈基丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶、丙烯酸类橡胶或硅酮橡胶等橡胶粒子中的一种或几种混合物,其粒径为0.1-5μm。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明相对传统的双环戊二烯苯酚环氧树脂来讲,其分子量要小,粘度低,因此采用这种结构的环氧树脂制备的底部填充胶的粘度低,具有更好的流动性,从而可实现更好的芯片底部填充效果。
(2)本发明不仅粘度低,且由于其特殊的结构,使得该树脂具有收缩率低(LowCTE)、介电常数低和吸水率低的特点,因此采用这种结构的环氧树脂制备的底部填充胶适合5G高频传输芯片底部封装,能够扛得住芯片恶劣的环境考验。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
步骤一 八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚的合成
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇(CAS号:28132-01-6)与环氧氯丙烷混合,在碱性催化剂下,在温度40℃下反应60min即可得到八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚即新结构的环氧树脂,其分子结构式如下:
其中,所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇、环氧氯丙烷和碱性催化剂的质量比为1:5:0.001;所述碱性催化剂为氢氧化钠。
步骤二 低介电环氧底部填充胶的制备
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂在20℃下混合均匀,即可得到低介电环氧底部填充胶;所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.2:0.5:0.001:0.5:0.001:0.2。其中,所述低粘度环氧树脂为DIC的EPICLON 850-S;所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),其粒径为0.1μm;所述环氧基硅烷偶联剂为β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷;所述固化剂为3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺;所述促进剂为1,8-二氮杂环[5,4,0]十一碳烯-7;所述无机填料为球形二氧化硅,其粒径为0.5μm。
实施例二
步骤一 八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚的合成
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇(CAS号:28132-01-6)与环氧氯丙烷混合,在碱性催化剂下,在温度80℃下反应200min即可得到八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚即新结构的环氧树脂,其分子结构式如下:
其中,所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇、环氧氯丙烷和碱性催化剂的质量比为1:20:0.001;所述的碱性催化剂为氢氧化钾。
步骤二 低介电环氧底部填充胶的制备
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂在温度为30℃下混合均匀,即可得到低介电环氧底部填充胶;所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.4:0.4:0.015:0.5:0.0085:0.4。其中,所述低粘度环氧树脂为DIC的HP-4032D;所述增韧剂为硅酮橡胶等橡胶粒子,其粒径为1.6μm;所述环氧基硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷;所述固化剂为3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺;所述促进剂为1-苄基-2-苯基咪唑;所述无机填料为球形二氧化硅,其粒径为2μm。
实施例三
步骤一 八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚的合成
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇(CAS号:28132-01-6)与环氧氯丙烷混2合,在碱性催化剂下,在温度50℃下反应120min即可得到八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚即新结构的环氧树脂,其分子结构式如下:
其中,所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇、环氧氯丙烷和碱性催化剂的质量比为1:10:0.003;所述的碱性催化剂为苄基三乙基氯化铵。
步骤二 低介电环氧底部填充胶的制备
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂在温度为20℃下混合均匀,即可得到低介电环氧底部填充胶;所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.3:0.7:0.005:0.3:0.005:0.5。其中,所述低粘度环氧树脂为DIC的HP-4032D;所述增韧剂为氨基甲酸酯橡胶(UR),其粒径为3μm;所述环氧基硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷;所述固化剂为3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷;所述促进剂为2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑;所述的无机填料为球形二氧化硅,其粒径为3μm。
实施例四
步骤一 八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚的合成
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇(CAS号:28132-01-6)与环氧氯丙烷混合,在碱性催化剂下,在温度70℃下反应200min即可得到八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚即新结构的环氧树脂,其分子结构式如下:
其中,所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇、环氧氯丙烷和碱性催化剂的质量比为1:15:0.003;所述的碱性催化剂为四丁基溴化铵。
步骤二 低介电环氧底部填充胶的制备
将八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂在温度为30℃下混合均匀,即可得到低介电环氧底部填充胶;所述八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.5:0.5:0.008:0.6:0.006:0.6。其中,所述低粘度环氧树脂为新日铁的ZX1658GS;所述增韧剂为丙烯酸类橡胶(AR),其粒径为2.5μm;所述环氧基硅烷偶联剂为β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷;所述固化剂为二乙基甲苯二胺;所述促进剂为2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑)乙基]-1,3,5-三嗪;所述无机填料为球形二氧化硅,其粒径为7μm。
将实施例一至实施例四制备的试样进行性能测试,测试结果如下表所示。
表1 实施例一至实施例四制备的低介电环氧底部填充胶的性能参数
测试方法:将制备的低介电环氧底部填充胶点在25*25mm2尺寸下FR-4基材下点胶,贴2mm硅片,进行高温固化,通过测试的粘接强度和可靠性,进行全面的材料性能评估。
上表中,粘度的测试方法:使用Brookfield旋转粘度计,温度25℃,转子为52#转子,转速为10rpm 下测试的粘度值。
填充性能:制备的低介电环氧底部填充胶在25*25mm2尺寸下的硅片下点胶,计算胶水渗透到另外一侧并行程良好的封边效果的时间。
粘接强度的测试方法:在FR-4上点胶0.5mg胶水,再在其上贴2mm硅片,在室温下放置5min,在进行固化,固化之后采用推拉力测试机测试推力,即可得到粘接强度。再进行高温高湿、高低温循环和高温存储测试,再评估粘接强度变化情况。
玻璃化转变温度Tg的测试方法:采用DSC法测试,样品5mg放入设备中,温度从20-200℃,升温速度为10℃/min,得到的曲线中经过分析即可得到Tg数据。
膨胀系数CTE的测试方法,参考标准JISK7197方法。测试仪器参考采用热机械分析仪, 测试得到的曲线中可获取到 CTE的两个数据,一个是大于Tg点的,一个是小于Tg点的。
模量的测试方法:采用DMA动态热机械分析仪,采用拉伸的方法,设置频率为500HZ,升温速度为-50-200℃,通过分析测试之后的曲线即可得到25℃下的模量数据。
介电常数:按照IEC 60250的方法进行测试,测试频率为10MHZ。
吸水率根据 ASTM D570 -2005方法测试。
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上述实施例的限制,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 (9)
1.一种低介电环氧底部填充胶,其特征在于包括八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、环氧基硅烷偶联剂和增韧剂,它们在温度为20-40℃下搅拌均匀得到;其中八氢-4,7-甲桥-1H-茚-2,5-二甲醇二缩水甘油醚、低粘度环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、硅烷偶联剂和增韧剂的质量比为1:0.1-1:0.5-2:0.001-0.01:0.5-2:0.001-0.008:0.2-1。
3.根据权利要求2所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、苄基三乙基氯化铵或四丁基溴化铵中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述低粘度环氧树脂是高纯度双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、联萘环氧树脂或1,4-双[(缩水甘油氧)甲基]环己烷中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述固化剂是3,5-二乙基甲苯-2、4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2、6-二胺、二乙基甲苯二胺或3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述促进剂是1,8-二氮杂环[5,4,0]十一碳烯-7、1,5-二氮杂二环[4,3,0]壬烯-5、苄基二甲基胺、二甲基氨基乙醇、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑)乙基]-1,3,5-三嗪或2-十七烷基咪唑中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述无机填料是球形二氧化硅,其粒径为0.5-10μm。
8.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述环氧基硅烷偶联剂是β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。
9.根据权利要求1所述的低介电环氧底部填充胶,其特征在于所述增韧剂是苯乙烯-丁二烯橡胶、腈基丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶、丙烯酸类橡胶或硅酮橡胶等橡胶粒子中的一种或几种混合物,其粒径为0.1-5μm。
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- 2021-08-02 CN CN202110881788.1A patent/CN113667435A/zh active Pending
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