專利名稱：一種可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液體單組份環(huán)氧底部填充膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子器件集成度的不斷提高，芯片面積不斷擴(kuò)大，集成電路引腳數(shù)也不斷增多，因此芯片封裝尺寸需要進(jìn)一步微型化。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，目前出現(xiàn)了許多新的封裝技術(shù)，倒裝芯片便是其中最主要的封裝技術(shù)之一。所謂倒裝芯片技術(shù)，是指將芯片面朝下， 使其導(dǎo)電的凸點(diǎn)作為芯片電極直接與基板布線層電路相連、并通過(guò)焊接連接牢固，從而避免了多余的封裝工藝，具有尺寸小、可高頻運(yùn)行、低寄生效應(yīng)和高I/O密度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有更高的封裝密度、更短的互聯(lián)距離、更好的電性能以及更高的可靠性，因而已大量應(yīng)用于手機(jī)、尋呼機(jī)、MP3播放器和數(shù)碼相機(jī)等熱門電子消費(fèi)產(chǎn)品中。液體單組份環(huán)氧底部填充膠是一種適用于倒裝芯片電路的材料，在常溫下未固化前是單組份液態(tài)封裝材料，主要成分是環(huán)氧樹(shù)脂。底部填充是指通過(guò)將液體環(huán)氧樹(shù)脂填充在IC芯片與有機(jī)基板之間的狹縫中，并將連接焊點(diǎn)密封保護(hù)起來(lái)，使整個(gè)晶粒與基板粘附在一起、或至少沿著整個(gè)晶粒邊緣填充而形成一個(gè)整體復(fù)合系統(tǒng)，不僅可有效提高焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)芯片的使用壽命，同時(shí)可降低施加接點(diǎn)的熱應(yīng)力，整體復(fù)合系統(tǒng)的熱膨脹系數(shù)介于晶粒與基板的熱膨脹系數(shù)之間，從而可提高產(chǎn)品的可靠性。底部填充主要是通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在元件的連接完成之后，將液態(tài)的高分子膠材料點(diǎn)注于組裝的覆晶晶粒單邊、或接在一起的兩個(gè)邊緣。由于芯片和基板間的間隙很小，因而要求灌封材料的粘度很低。當(dāng)最后一道點(diǎn)膠完成后，在烤箱中對(duì)底部填充的灌封材料進(jìn)行固化，固化溫度需低于焊料的熔點(diǎn)。目前，隨著半導(dǎo)體組裝的高集成化，倒裝芯片的尺寸不斷變大、球柵陣列結(jié)構(gòu)印刷電路板上的錫球數(shù)量也在不斷增多，錫球間的間隙和厚度變得越來(lái)越小，作為底部填充的環(huán)氧膠材料則要求在小間隙中具有大面積的流動(dòng)性，也即要求環(huán)氧底部填充膠材料必須具有更加低的粘度。同時(shí)，由于錫球間的間隙變得越來(lái)越小，底部填充膠材料的流動(dòng)路徑也變得更為復(fù)雜，因此膠體材料在固化過(guò)程中容易產(chǎn)生空洞，而空洞的產(chǎn)生會(huì)大大影響倒裝芯片安裝時(shí)半導(dǎo)體裝置的可靠性。為此，需要在完成填充后，通過(guò)低溫快速固化以有效降低空洞的發(fā)生。此外，較厚的印制電路板具有較好的彎曲阻抗及耐熱循環(huán)性能；反之，較薄的印制電路板的抗彎曲及耐熱性能較差，因此，采用底部填充技術(shù)也是提高以上性能所必需的手段。近年來(lái)，我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但環(huán)氧封裝材料起步較晚、研究比較少，針對(duì)倒裝芯片的液體環(huán)氧底部填充膠材料更是如此，現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品其質(zhì)量及性能難以適應(yīng)和滿足應(yīng)用的需要，不可避免地對(duì)行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響和制約。因此，研究開(kāi)發(fā)具有高性能的環(huán)氧底部填充膠材料，具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值，也是擺在我們面前急需解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可低溫快速固化、性能優(yōu)異的液體單組份環(huán)氧底部填充膠，以滿足倒裝芯片技術(shù)的迫切需求，從而有利于促進(jìn)和推動(dòng)電子信息行業(yè)的發(fā)展。本發(fā)明的另一目的在于提供上述環(huán)氧底部填充膠的制備方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的一種可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16-53份，雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17-50份、增韌劑5_30份、固化劑 2-9份、硅烷偶聯(lián)劑2-8份、炭黑1-7份、離子吸附劑1-3份、表面活性劑1_3份、硅微粉0_14 份。優(yōu)選地，原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16-53份、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17-46份、增韌劑5-30份、固化劑3-9份、硅烷偶聯(lián)劑3-8份、炭黑1-7份、離子吸附劑1_3份、表面活性劑1-3份、硅微粉2-14份。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量以50-250g/mol為宜。所述增韌劑為聚丙二醇二縮水甘油醚、二縮水甘油醚、己二酸縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚中的一種或幾種組合，以增加耐熱沖擊性和降低半導(dǎo)體的內(nèi)應(yīng)力。為解決低溫快速固化與儲(chǔ)存穩(wěn)定性之間相互矛盾的問(wèn)題，所述固化劑為潛伏性固化劑，以延長(zhǎng)產(chǎn)品的儲(chǔ)存期。本發(fā)明使用離子吸附劑可將游離的鹵素離子吸附掉，從而提高產(chǎn)品的可靠性，所述離子吸附劑其粒徑以0. 2-3. 0微米為宜。使用表面活性劑可降低底部填充膠成形時(shí)產(chǎn)生空隙的幾率，并通過(guò)改善粘附物的潤(rùn)濕性來(lái)加強(qiáng)粘附力，所述表面活性劑可以為聚環(huán)氧乙烷烷基醚、山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一種或其組合。上述方案中，本發(fā)明所述硅微粉為球型硅微粉，其粒徑為0. 5-1. 5微米。本發(fā)明的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的上述環(huán)氧底部填充膠的制備方法，包括以下步驟(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，抽真空30-60min ；(c)加入硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，抽真空 30-60min即得到產(chǎn)品。進(jìn)一步地，本發(fā)明方法所述步驟(a)中雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻后，加入硅微粉進(jìn)行混合；硅微粉的用量按重量份數(shù)為2-14份。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明液體單組份環(huán)氧底部填充膠產(chǎn)品粘度小，易于流動(dòng)填充；可低溫快速固化， 穩(wěn)定性好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)；線膨脹系數(shù)低，耐熱性好；而且具有良好的抗振性，對(duì)于芯片的跌落和熱沖擊具有可靠的保護(hù)作用。本發(fā)明產(chǎn)品性能優(yōu)異，且制備操作簡(jiǎn)便，適合于大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，很好地滿足了倒裝芯片技術(shù)的迫切需求，有利于促進(jìn)和推動(dòng)電子信息行業(yè)的發(fā)展。下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體實(shí)施方式
中，環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量為50-250g/mol。固化劑為潛伏性固化劑PN-23。硅烷偶聯(lián)劑為美國(guó)聯(lián)碳公司的A-187、日本信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社的KBM-403、 中國(guó)科學(xué)院的KH-560中的一種或幾種組合。離子吸附劑采用由東亞合成株式會(huì)社生產(chǎn)的商品名為IXE-500的吸附劑。具體實(shí)施例如下實(shí)施例一1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為
雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16份
雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17份
聚丙二醇二縮水甘油醚30份
潛伏性固化劑(PN-23)9份
A-1878 份
炭黑7份
離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米) 1.4份
聚環(huán)氧乙烷烷基醚1.6份
球型硅微粉(粒徑為0.5-1.5微米) 10份2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；然后加入硅微粉混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空30min ；(c)加入A-187、聚丙二醇二縮水甘油醚、離子吸附劑、聚環(huán)氧乙烷烷基醚混合均勻，真空度為-O. IMpa，抽真空30min，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例二 1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為
雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯20份
雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂46份
二縮水甘油醚21份
潛伏性固化劑(PN-23)2份
KBM-4032 份
炭黑3份
離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米) 1份山梨糖醇酐脂肪酸酯1份
球型硅微粉(粒徑為0.5-1.5微米) 4份2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下
(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；然后加入硅微粉混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空60min ；(c)加入KBM-403、二縮水甘油醚、離子吸附劑、山梨糖醇酐脂肪酸酯混合均勻，真空度為-0. IMpa，抽真空60min，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例三1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為
雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯30份
雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂22份
己二酸縮水甘油醚5份
潛伏性固化劑(PN-23)9份
KH-5608 份
炭黑6份
離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米) 3份表面活性劑3份
球型硅微粉(粒徑為0.5-1.5微米) 14份其中，表面活性劑為按重量比聚環(huán)氧乙烷烷基醚山梨糖醇酐脂肪酸酯=1 1 的組合。2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；然后加入硅微粉混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空50min ；(c)加入KH-560、己二酸縮水甘油醚、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，真空度為-0. IMpa，抽真空50min，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例四1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯40份
雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂25份
增韌劑14份
潛伏性固化劑(PN-23)4份
硅烷偶聯(lián)劑3份
炭黑4份
離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米)2份
表面活性劑2份
球型硅微粉(粒徑為0.5-1.5微米) 6份其中，增韌劑為按重量比聚丙二醇二縮水甘油醚二縮水甘油醚己二酸縮水甘油醚丙三醇三縮水甘油醚=1 :1:1: 1的組合。硅烷偶聯(lián)劑為按重量比 A-187 KBM-403 KH-560 = 1:1:1的組合。表面活性劑為按重量比聚環(huán)氧乙烷烷基醚山梨糖醇酐脂肪酸酯=11的組合。2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；然后加入硅微粉混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空40min ；(c)加入硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，真空度為-0. IMpa，抽真空40min，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例五1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為
雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯41份
雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂18份
增韌劑21份
潛伏性固化劑(PN-23)5份
硅烷偶聯(lián)劑3份
炭黑3份
離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米) 2份表面活性劑1份
球型硅微粉(粒徑為0.5-1.5微米) 6份其中，增韌劑為按重量比聚丙二醇二縮水甘油醚二縮水甘油醚己二酸縮水甘油醚丙三醇三縮水甘油醚=1 :1:1: 1的組合。硅烷偶聯(lián)劑為按重量比 A-187 KBM-403 KH-560 = 1 2 2的組合。表面活性劑為按重量比聚環(huán)氧乙烷烷基醚山梨糖醇酐脂肪酸酯=2 1的組合。
2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下
(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；然后加入硅微粉混合均勻；
(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空30min ；
(c)加入硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，真空度為-0. IMpa，抽真空30min，即得到產(chǎn)品。
實(shí)施例六
1、本實(shí)施例可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為
其中，增韌劑為按重量比聚丙二醇二縮水甘油醚二縮水甘油醚己二酸縮水甘油醚丙三醇三縮水甘油醚=2 :1:1: 1的組合。硅烷偶聯(lián)劑為按重量比 A-187 KBM-403 KH-560 = 3:2:1的組合。表面活性劑為按重量比聚環(huán)氧乙烷烷基醚山梨糖醇酐脂肪酸酯=2 1的組合。
2、本實(shí)施例環(huán)氧底部填充膠的制備方法如下
(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；
(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，真空度為-0. IMpa，抽真空45min ；
(c)加入硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，真空度為-0. IMpa，抽真空45min，即得到產(chǎn)品。
本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)品為液體單組份環(huán)氧底部填充膠，其性能指標(biāo)如表1所示。
表1實(shí)施例一 六液體單組份環(huán)氧底部填充膠的性能指標(biāo)
雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂增韌劑潛伏性固化劑(PN-23)硅烷偶聯(lián)劑炭黑53份 17份 10份 5份 4份 7份離子吸附劑(粒徑為0.2-3.0微米) 2份表面活性劑
權(quán)利要求
1.一種可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于按重量份數(shù)其原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16-53份、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17-50份、增韌劑5_30份、固化劑2_9份、 硅烷偶聯(lián)劑2-8份、炭黑1-7份、離子吸附劑1-3份、表面活性劑1-3份、硅微粉0-14份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于按重量份數(shù)其原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16-53份、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17-46份、增韌劑5_30 份、固化劑3-9份、硅烷偶聯(lián)劑3-8份、炭黑1-7份、離子吸附劑1-3份、表面活性劑1_3份、 硅微粉2-14份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量為50-250g/mol。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述增韌劑為聚丙二醇二縮水甘油醚、二縮水甘油醚、己二酸縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚中的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述固化劑為潛伏性固化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述離子吸附劑其粒徑為0. 2-3. 0微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述表面活性劑為聚環(huán)氧乙烷烷基醚、山梨糖醇酐脂肪酸酯的一種或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，其特征在于所述硅微粉為球型硅微粉，其粒徑為0. 5-1. 5微米。
9.權(quán)利要求1所述環(huán)氧底部填充膠的制備方法，其特征在于包括以下步驟(a)將雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻；(b)加入固化劑于反應(yīng)釜中混合均勻后，抽真空30-60min；(c)加入硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、離子吸附劑、表面活性劑混合均勻，抽真空30-60min即得到產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)氧底部填充膠的制備方法，其特征在于所述步驟(a)中雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂與炭黑混合均勻后，加入硅微粉進(jìn)行混合；所述硅微粉的用量按重量份數(shù)為2-14份。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可低溫快速固化的環(huán)氧底部填充膠，按重量份數(shù)其原料組成為雙酚A型環(huán)氧改性聚氨酯16-53份，雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂17-50份、增韌劑5-30份、固化劑2-9份、硅烷偶聯(lián)劑2-8份、炭黑1-7份、離子吸附劑1-3份、表面活性劑1-3份、硅微粉0-14份。本發(fā)明還公開(kāi)了上述環(huán)氧底部填充膠的制備方法。本發(fā)明產(chǎn)品為液體單組份環(huán)氧底部填充膠，具有粘度小、易于流動(dòng)填充、可低溫快速固化、穩(wěn)定性好、儲(chǔ)存期長(zhǎng)等優(yōu)異性能，且制備操作簡(jiǎn)便，適合于大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，很好地滿足了倒裝芯片技術(shù)的迫切需求，有利于促進(jìn)和推動(dòng)電子信息行業(yè)的發(fā)展。
文檔編號(hào)C08K5/54GK102492263SQ20111035805
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者侯甫文, 馮朝波, 徐耀華, 許京麗 申請(qǐng)人:廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司