本發(fā)明涉及一種與助焊劑兼容性良好的底部填充膠及其制備方法，適用于芯片尺寸封裝（CSP）、球柵陣列封裝（BGA）等封裝用底部填充，屬于膠黏劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，與之密切相關(guān)的電子封裝技術(shù)也越來越先進。智能化、重量輕、體積小、速度快、功能強、可靠性好等成為電子產(chǎn)品的主要發(fā)展趨勢。為適應(yīng)這一趨勢的發(fā)展產(chǎn)生了芯片倒裝技術(shù)。倒裝芯片的主要優(yōu)勢包括可縮減和節(jié)省空間，此外還有互連通路更短且電感更低、高I/O密度、返工和自對準(zhǔn)能力。對散熱管理來說，倒裝芯片的性能也很突出。

底部填充材料是在倒裝芯片互聯(lián)形成后使用，在毛細管作用下，樹脂流進芯片與基板的間隙中，然后進行加熱固化，將倒裝芯片底部空隙大面積填滿，形成永久性的復(fù)合材料，從而減少焊點和芯片上的應(yīng)力，并保護芯片和焊點，延長其使用壽命。它是高密度倒裝芯片BGA，CSP及SIP微電子封裝中所需的關(guān)鍵電子材料之一，保證了BGA，CSP和SIP器件的加工性、可靠性和長期使用性。

隨著封裝技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了傳統(tǒng)底部填充材料對助焊劑兼容性能差的問題，嚴重地影響了封裝元器件的可靠性，此問題的有效解決在當(dāng)前形勢下日益緊迫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有普通底部填充膠存在與助焊劑兼容性欠佳、可靠性低等不足，提供一種與助焊劑兼容性良好的底部填充膠及其制備方法，制得產(chǎn)品與助焊劑兼容性優(yōu)良，流動速度和固化速度快，膨脹系數(shù)小，使封裝元器件具有更高的可靠性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

這種與助焊劑兼容性良好的底部填充膠，由以下重量份的原料化合而成：自合成兼容樹脂5～25、環(huán)氧樹脂20～50、稀釋劑5～20、偶聯(lián)劑1～3、分散劑0.1～1、填料35～50、固化劑5～30；其中所述的自合成兼容樹脂由以下重量份的原料化合而成：二聚酸500～700，端羥基增韌樹脂140～360，甲基苯磺酸1～8，低粘度雙官環(huán)氧樹脂90～190份，三苯基磷0.2～3.0份。

這種與助焊劑兼容性良好的底部填充膠的制備方法，其特征在于：包含如下步驟：

1）將二聚酸加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至180℃～220℃，攪拌下加入端羥基增韌樹脂份及甲基苯磺酸，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)2～4小時，然后加入低粘度雙官環(huán)氧樹脂及三苯基磷，再反應(yīng)3～6小時，制得自合成兼容樹脂；

2）將步驟1）制備好的自合成兼容樹脂、環(huán)氧樹脂、稀釋劑、偶聯(lián)劑、分散劑、填料、固化劑，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的底部填充膠，與助焊劑兼容性優(yōu)良，減少在流動固化過程中形成缺陷；流動速度和固化速度快，適應(yīng)高密度封裝的要求；膨脹系數(shù)小，有效的保證了封裝元器件的可靠性。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述自合成兼容樹脂的合成機理是，二聚酸分子中的一個羧基與二甲苯甲醛樹脂的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，另一個羧基與低粘度雙官環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團進行加成反應(yīng)。

采用上述進一步方案的有益效果是，自合成兼容樹脂中含有松香成分，可以提高膠水與助焊劑之間的兼容性，減少在流動固化過程中形成缺陷；分子鏈接枝的環(huán)氧基團，能夠參與固化交聯(lián)；分子鏈接枝的二甲苯甲醛樹脂基團，具有良好的增韌效果，能夠提高填充膠的韌性、粘接性能和抗沖擊性能。這是本發(fā)明的關(guān)鍵核心所在。

進一步，所述的二甲苯甲醛樹脂，優(yōu)選牌號為日本三菱瓦斯公司市售的商品名為“Nikanol”樹脂。

采用上述進一步方案的有益效果是：二甲苯甲醛樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、醚鍵等活性基團，分子組成中有80%以上為二甲苯次甲基結(jié)構(gòu)，自身有很好的韌性和耐化學(xué)腐蝕性能，其活性氧含量 9～12%，羥基值4.5%。本配方選用它參與縮合反應(yīng)，有效地提高了產(chǎn)品的柔韌性、粘接強度、抗沖擊性及耐化學(xué)腐蝕性能，并降低了熱膨脹系數(shù)。

進一步，所述的二聚酸為松香二聚酸、妥爾油二聚酸、大豆油二聚酸中的一種或任意幾種的混合物。

采用上述進一步方案的有益效果是，助焊劑的主要成分為改性松香類的弱酸性成分，與自合成的樹脂中二聚酸成分高度相似，二者具有良好的相容性。

進一步，所述的低粘度雙官環(huán)氧樹脂為1,4丁二醇二縮水甘油醚、1,6己二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚中的一種或任意幾種的混合，優(yōu)選牌號為安徽新遠化工公司的樹脂XY622,XY632或XY678。

采用上述進一步方案的有益效果是，低粘度雙官環(huán)氧樹脂在反應(yīng)過程中能夠降低體系的粘度，使化學(xué)反應(yīng)平穩(wěn)進行。

進一步，所述環(huán)氧樹脂為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂中的一種或任意幾種的混合。優(yōu)選地，所述脂環(huán)族環(huán)氧樹脂為日本大賽璐公司的2021P，所述雙酚A型環(huán)氧樹脂為美國瀚森公司的828EL，所述雙酚F型環(huán)氧樹脂為日本DIC公司的830LVP。

采用上述進一步方案的有益效果是，選擇不同類型的環(huán)氧樹脂配合，可以使得固化速度、粘結(jié)強度等達到一個平衡點，綜合性能優(yōu)異。

進一步，所述稀釋劑為十二至十四烷基縮水甘油醚、三羥甲基三縮水甘油醚、4-叔丁基苯基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚中的一種或任意幾種的混合。

采用上述進一步方案的有益效果是，調(diào)節(jié)體系的粘度，來滿足不同流動速度的要求，又可以調(diào)節(jié)固化物表面光潔平整度。

進一步，所述硅烷偶聯(lián)劑為β－(3，4－環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ－縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ－巰基丙基三甲氧基硅烷、γ－氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或任意幾種的混合物。

采用上述進一步方案的有益效果是，硅烷偶聯(lián)劑有利于提高填充膠對基材的潤濕性能，改善流動性。

進一步，所述分散劑為德國畢克化學(xué)公司生產(chǎn)的BYK-9076、BYK-W9010、BYK-W985、DISPERBYK-111、ANTI-TERRA-U 100中的一種或任意幾種的混合。

采用上述進一步方案的有益效果是，分散劑的加入使得填料更容易分散，體系均勻，性能穩(wěn)定。

進一步，所述填料為硅微粉。

采用上述進一步方案的有益效果是，使填充量和流動性達到很好的平衡，降低收縮率，達到高的可靠性。

進一步，所述固化劑為改性咪唑及其衍生物或改性胺類固化劑的任意一種。優(yōu)選牌號為日本味之素精細化學(xué)株式會社的PN23、PN40或PN-H，日本富士化學(xué)的fujicure 1020或fujicure 1081。

采用上述進一步方案的有益效果是，適合不同固化溫度、固化速度的要求，以及助焊劑兼容性的要求。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1

a.將松香二聚酸500份加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至180℃，攪拌下加入二甲苯甲醛樹脂Nikanol 計140份及催化劑對甲基苯磺酸1.0份，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)2小時，然后加入1,4丁二醇二縮水甘油醚90份及三苯基磷0.2份，再反應(yīng)3小時，制得自合成兼容樹脂。

b.將以下重量百分比的自合成兼容樹脂5%、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂2021P計50%、十二至十四烷基縮水甘油醚5%、β－(3，4－環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷3%、分散劑BYK-9076計1%、硅微粉50%、固化劑PN23計30%，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

實施例2

a.將妥爾油二聚酸700份加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至220℃，攪拌下加入二甲苯甲醛樹脂Nikanol 計360份及催化劑對甲基苯磺酸8.0份，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)4小時，然后加入1,6己二醇二縮水甘油醚190份及三苯基磷3.0份，再反應(yīng)6小時，制得自合成兼容樹脂。

b.將以下重量百分比的自合成兼容樹脂25%、雙酚A型環(huán)氧樹脂828EL計20%、三羥甲基三縮水甘油醚20%、γ－縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷2.0%、分散劑BYK-W9010計0.5%、硅微粉35%、固化劑PN40計5.0%，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

實施例3

a.將大豆油二聚酸600份加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至200℃，攪拌下加入二甲苯甲醛樹脂Nikanol 計260份及催化劑對甲基苯磺酸4.0份，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)3小時，然后加入新戊二醇二縮水甘油醚140份及三苯基磷1.6份，再反應(yīng)4.5小時，制得自合成兼容樹脂。

b.將以下重量百分比的自合成兼容樹脂15%、雙酚F型環(huán)氧樹脂830LVP計35%、4-叔丁基苯基縮水甘油醚13%、γ－巰基丙基三甲氧基硅烷2.5%、分散劑BYK-W985計0.1%、硅微粉42%、固化劑fujicure 1020計17%，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

實施例 4

a.將松香二聚酸550份加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至190℃，攪拌下加入二甲苯甲醛樹脂Nikanol 計200份及催化劑對甲基苯磺酸2.5份，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)2.5小時，然后加入1,4丁二醇二縮水甘油醚120份及三苯基磷0.9份，再反應(yīng)3.5小時，制得自合成兼容樹脂。

b.將以下重量百分比的自合成兼容樹脂10%、雙酚A型環(huán)氧樹脂828EL計27%、苯基縮水甘油醚9%、β－(3，4－環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷0.9%、分散劑DISPERBYK-111計0.8%、硅微粉46%、固化劑fujicure 1081計11%，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

實施例5

a.將妥爾油二聚酸650份加入釜中，加熱熔融后，繼續(xù)加熱至210℃，攪拌下加入二甲苯甲醛樹脂Nikanol 計280份及催化劑對甲基苯磺酸5.5份，在氮氣保護的環(huán)境中反應(yīng)3小時，然后加入1,6己二醇二縮水甘油醚160份及三苯基磷1.9份，再反應(yīng)5小時，制得自合成兼容樹脂。

b.將以下重量百分比的自合成兼容樹脂20%、雙酚F型環(huán)氧樹脂830LVP計42%、4-叔丁基苯基縮水甘油醚16%、γ－氨丙基三乙氧基硅烷1.8%、分散劑ANTI-TERRA-U 100計0.6%、硅微粉44%、固化劑PN-H計25%，依次投入攪拌釜中，攪拌均勻，抽真空脫泡，制得本發(fā)明的與助焊劑兼容性良好的底部填充膠。

對比實施例 1

普通底部填充膠配方為：稱取樹脂828EL計13.2g，樹脂830LVP 計39.2g，色料0.5g，固化劑fujicure fxr 1020 計25g，在冷卻干燥條件下預(yù)攪拌，再加入偶聯(lián)劑KH560計0.56g，環(huán)氧活性稀釋劑AGE計20g，攪拌混合,然后抽真空脫泡30分鐘，得到試樣。

具體試驗實施例

通過下面的試驗，測試本發(fā)明上述實施例1-5和對比實施例的底部填充膠的性能。其中，與助焊劑兼容性由空洞率數(shù)值的大小來表征；流動性能和固化性能分別由流動速度和DSC曲線的固化速度來表征；封裝元器件的可靠性由熱膨脹系數(shù)（CTE）的數(shù)值來表征。

試驗實施例1與助焊劑兼容性測試

將膠水填充在含助焊劑的基板上，封裝后的BGA做切片，用顯微鏡觀察，計算空洞率。

試驗實施例2流動性能測試

24mm×24mm測試片，蓋玻片和載玻片組成，縫隙為25微米，（模擬封裝芯片）25℃的流動速度。

試驗實施例3固化性能測試

DSC固化曲線，升溫速率60℃/分鐘，恒溫130℃固化。

試驗實施例4 熱膨脹系數(shù)測試（CTE）

TMA測試，升溫速率10℃/分鐘，單位μm/m℃。依據(jù)ASTM D696測試。

測試結(jié)果如下面的表1所示。

表1 實施例1-5制得的樣品與對比實施例樣品的測試性能對比

測試結(jié)果

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的底部填充膠，與助焊劑兼容性良好,流動速度和固化速度快，膨脹系數(shù)小，相比較傳統(tǒng)的底部填充膠具有明顯的優(yōu)勢，使被封裝的元器件具有更高的可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。