专利名称：一种芯片级底部填充胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片级底部填充胶及其制备方法，适用于芯片一级封装用底部填充，属于胶黏剂领域。
背景技术：
随着电子产业的迅猛发展，与之密切相关的电子封装技术也越来越先进。智能化、 重量轻、体积小、速度快、功能强、可靠性好等成为电子产品的主要发展趋势。为适应这一趋势的发展产生了芯片倒装技术。倒装芯片的主要优势包括可缩减和节省空间，此外还有互连通路更短且电感更低、高I/O密度、返工和自对准能力。对散热管理来说，倒装芯片的性能也很突出。而底部填充胶是高密度倒装芯片BGA，CSP，及SIP微电子封装中所需的关键电子材料之一，它的主要作用是保护高密度焊球节点及芯片，并保证了 BGA，CSP和SIP器件的加工性，可靠性和长期使用性。目前大部分底部填充胶都存在固化收缩率高，可靠性低等缺点，只适用于二级封装，同时铀含量较高，一般在1 lOPPb，不能满足低放射性(即铀含量小于IPPb)的要求， 不适用于记忆性芯片的一级高密度封装。
发明内容
本发明针对上述不足，提供了一种芯片级底部填充胶及其制备方法，该底部填充胶具有固化收缩率低、可靠性高等特点，同时满足低放射性(即铀含量小于IPI^b)的要求， 适用于记忆性芯片的一级高密度封装。本发明的另一目的是提供一种上述芯片级底部填充胶的制备方法。本发明的底部填充胶按重量百分比由以下组分组成环氧树脂15 50%、增韧剂 1 20%、分散剂0. 1 1%、消泡剂0.01 1%、偶联剂0.8 10%、颜料0. 1 0.5%、 填料40 70%、固化剂3 30%、稀释剂1 20%。本发明的有益效果是该芯片级底部填充胶，固化收缩率低，有效的保证了封装元器件的可靠性；流动速度快，粒子直径小，适应高密度、小间隙封装的要求；放射性低，不影响芯片记忆性。进一步，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、多环芳香族环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛型环氧树脂中的一种或任意几种的混合。采用上述进一步方案的有益效果是，选择不同类型的环氧树脂配合，可以使得固化速度、膨胀系数、粘结强度等达到一个平衡点，从而得到优异的综合性能。进一步，所述增韧剂为橡胶改性树脂、有机硅改性树脂中的一种或两种的混合。采用上述进一步方案的有益效果是，增韧剂的加入即可以调节固化物的韧性，从而满足抗冲击的要求。进一步，所述分散剂为德国毕克化学公司生产的BI-9076、BYK-W9010 ； BYK-W985, DISPERBYK-111, ANTI-TERRA-U 100 中的一种或任意几种的混合。
采用上述进一步方案的有益效果是，分散剂的加入使得填料更容易分散，体系均勻，性能稳定。进一步，所述消泡剂为德国毕克化学公司生产的BI-A530、BYK-A535, BYK-S706, BI-077、上海氰特表面技术有限公司的PC-1244、PC-1344中的一种或任意几种的混合。采用上述进一步方案的有益效果是，消泡剂的加入使体系中不易产生气泡，或者产生的气泡更易于脱除，使胶水填充时不易产生缺陷。进一步，所述硅烷偶联剂为β _(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-巯基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或任意几种的混合。采用上述进一步方案的有益效果是，硅烷偶联剂有利于提高填充胶对基材的润湿性能，改善流动性。进一步，所述颜料为炭黑、油溶黑中的一种或两种的混合物。进一步，所述填料为低放射性，其中低放射性是指铀含量小于IPI^b，且平均直径在 0. 4 20微米之间的球形硅微粉。采用上述进一步方案的有益效果是，低放射性的填料不会使芯片的记忆性受到影响；填料平均直径要在0. 4 20微米之间，保证小间隙芯片能良好的填充，选取一种或多种粒径的组合，使填充量和流动性达到很好的平衡，降低收缩率，达到高的可靠性。进一步，所述固化剂为改性胺类、酸酐类、鐺盐类中的任意一种。采用上述进一步方案的有益效果是，适合不同固化温度、固化速度的要求，以及助焊剂兼容性的要求。进一步，所述稀释剂为十二至十四烷基缩水甘油醚、三羟甲基三缩水甘油醚、4-叔丁基苯基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合。采用上述进一步方案的有益效果是，调节体系的粘度，来满足不同流动速度的要求。一种芯片级底部填充胶的制备方法，该方法包括a)称取环氧树脂15 50%、增韧剂1 20%、分散剂0. 1 1%、消泡剂0. 01 1%、偶联剂0.8 10%、颜料0. 1 0.5%，投入反应釜中搅拌0.5 1小时，形成均一溶液；b)称取填料40 70%，将其投入反应釜中搅拌2 4小时，形成均一溶液；c)温度控制在20 30°C，称取固化剂3 30%，将其投入反应釜中搅拌1 2小时，形成均一溶液；d)称取稀释剂1 20%，投入反应釜中，在真空度-0. 098 _0. 095MPa、转速 300 600转/分下，搅拌1 2小时，即得产品。上述百分比是指各组分重量占总重量的比值。
具体实施例方式以下对本发明的方法和步骤进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。在下述实施例和对比例中，测量最终产品的固化性能、流动性能、热膨胀系数、剪切强度四个性能指标。固化性能测试，使用示差扫描量热法(DSC)，得到DSC固化曲线，其中升温速率60°C /分钟，恒温130°C固化时的固化时间，单位，min。流动性能测试方法使用24mmX24mm测试片，由盖玻片和载玻片组成， 缝隙为50微米(模拟封装芯片)，在25°C时测量其流动时间，单位min。热膨胀系数测试 (CTE)，依据美国ASTMD696标准，使用热机械分析法(TMA)，其中升温速率为10°C /分钟，单位μπι/VC。剪切强度测试，依据国标GB/T71M-1986测试方法，测量AL/AL剪切强度，其中固化条件为130°C下固化2小时，单位MPa。实施例1准确称取如下各种原料，脂环族环氧树脂5g、多环芳香族环氧树脂10g、橡胶改性树脂lg、BI-9076 0. lg,BYK-A530 0. lg、β -(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷5. 3g、 炭黑0. 5g投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成均一溶液；然后称取平均直径为20微米的低放射性硅微粉70g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；再称取改性胺类固化剂3g，此时温度控制在20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取新戊二醇二缩水甘油醚5g，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa,转速300 600转 /分，搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。实施例2准确称取如下各种原料，多环芳香族环氧树脂10g、双酚A型环氧树脂10g、橡胶改性树脂3g、BI-W9010 0. 2g,PC-1344 0. 4g、γ -缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷10g、炭黑 0. 4投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成为均一溶液，然后称取平均直径为15微米的低放射性硅微粉50g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取改性胺类固化剂7g，此时温度控制在20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取 4-叔丁基苯基缩水甘油醚9g，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa,转速300 600 转/分，搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。实施例3准确称取如下各种原料，脂环族环氧树脂15g、酚醛型环氧树脂10g、有机硅改性树脂2. 5g,BYK-W985 0. 15g、PC_1244 0. lg、γ -氨丙基三乙氧基硅烷5. 8g、炭黑0. 45投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成为均一溶液，然后称取平均直径为10微米的低放射性硅微粉48g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取酸酐类固化剂10g，此时温度控制在 20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取十二至十四烷基缩水甘油醚8g，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa,转速300 600转/分， 搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。实施例4准确称取如下各种原料，双酚F型环氧树脂15g、多环芳香族环氧树脂17g、有机硅改性树脂15g、DISPERBI-lll 0. 2g,BYK-0770. 8g、γ -巯基丙基三甲氧基硅烷3. 68g、油溶黑0. 5投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成为均一溶液，然后称取平均直径为5微米的低放射性硅微粉40g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取鐺盐类固化剂3g，此时温度控制在20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取苯基缩水甘油醚5g，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa,转速300 600转/分，搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。实施例5准确称取如下各种原料，双酚A型环氧树脂15g、酚醛型环氧树脂10g、有机硅改性树脂 lg、ANTI-TERRA-U 100 0. 15g、ΒΥΚ_Α5;350· 05g、β - (3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷1. 7g、油溶黑0. 1投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，混合为均一溶液；然后称取平均直径为0. 4微米的低放射性硅微粉IOg和平均直径为5微米的低放射性硅微粉30g，将其同时投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取酸酐类固化剂30g，此时温度控制在20 30°C， 将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取三羟甲基三缩水甘油醚 2g，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa，转速300 600转/分，搅拌1 2小时， 形成均一溶液，即得产品。实施例6准确称取如下各种原料，多环芳香族环氧树脂15g、橡胶改性树脂20g、BYK-W9010 lg,BYK-S706 O.Olg、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷0.8g、炭黑0. 19投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成为均一溶液，然后称取平均直径为15微米的低放射性硅微粉40g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取改性胺类固化剂3g，此时温度控制在20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取苯基缩水甘油醚20g，投入反应釜中，真空度-O. 098 -0. 095MPa,转速300 600转/分，搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。实施例7准确称取如下各种原料，多环芳香族环氧树脂25g、双酚A型环氧树脂25g、橡胶改性树脂lg、BI-W9010 0. lg,PC-1344 lg、Y -缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷3. 4g、炭黑 0. 5投入反应釜中搅拌0. 5 1小时，成为均一溶液，然后称取平均直径为20微米的低放射性硅微粉40g，将其投入到反应釜中搅拌2 4小时；然后称取酸酐类固化剂3g，此时温度控制在20 30°C，将此固化剂投入到反应釜中，搅拌1 2小时，混合均勻；最后称取4-叔丁基苯基缩水甘油醚lg，投入反应釜中，真空度-0. 098 -0. 095MPa，转速300 600转/ 分，搅拌1 2小时，形成均一溶液，即得产品。对比实施例1准确称取如下各种原料，3,4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯40g、双 (7-氧杂双环[4. 1. 0]3_庚甲基)己二酸酯40g、六氟锑酸盐为美国King公司的Super XC-7231 0. 5g投入反应釜中，在30°C搅拌30分钟，使之溶解成为均一溶液，然后分别加入丙烯酸环氧树脂10g、丙烯酸丁酯5g、1，4- 丁二醇3g、β - (3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷lg、过氧化苯甲酰0. 3g、炭黑0. 2g，控制温度在15°C，真空度为-0. 05MPa，转数为500 转/分，，搅拌2小时，得到均一产品。对比实施例2准确称取如下各种原料，双(7-氧杂双环[4. 1. 0] 3-庚甲基)己二酸酯30g，六氟锑酸盐为美国king公司的K-PURE CXC-1612 Ig投入反应釜中，在30°C搅拌30分钟，使之溶解成为均一溶液，然后加入丙烯酸环氧树脂15g、甲基丙烯酸月桂酯30g、聚酯多元醇 20g、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷3g、过氧化二特丁基0. 5g、炭黑0. 5g ；控制温度在15°C，真空度为-0. 07MPa，转数为700转/分，搅拌2小时，得到均一产品。
表 权利要求
1 一种芯片级底部填充胶，该物质由以下组分按重量百分比组成环氧树脂15 50%、 增韧剂1 20%、分散剂0. 1 1%、消泡剂0. 01 1%、偶联剂0. 8 10%、颜料0. 1 0. 5%、 填料40 70%、固化剂3 30%、稀释剂1 20%。
2.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述偶联剂为β—(3，4 一环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、Y —缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、Y —巯基丙基三甲氧基硅烷、Y —氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或任意几种的混合。
3.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述固化剂为改性胺类、酸酐类、鐺盐类中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述稀释剂为十二至十四烷基缩水甘油醚、三羟甲基三缩水甘油醚、4-叔丁基苯基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合。
5.根据权利要求1至4所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、多环芳香族环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或酚醛型环氧树脂中的一种或任意几种的混合。
6.根据权利要求1至4所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述增韧剂为橡胶改性树脂、有机硅改性树脂中的一种或两种的混合。
7.根据权利要求1至5所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述填料为低放射性、 且平均直径在0. 4 20微米之间的球形硅微粉。
8.—种芯片级底部填充胶的制备方法，该方法包括称取环氧树脂15 50%、增韧剂1 20%、分散剂0. 1 1%、消泡剂0. 01 1%、偶联剂 0. 8 10%、颜料0. 1 0. 5%，投入反应釜中搅拌，形成均一溶液；称取填料40 70%，将其投入反应釜中搅拌，形成均一溶液；温度控制在20 30°C，称取固化剂3 30%，将其投入反应釜中搅拌，形成均一溶液；称取稀释剂1 20%，投入反应釜中，真空搅拌，形成均一溶液，即得产品；上述百分比是指各组分重量占总重量的比值。
9.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述的搅拌时间为0.5 1小时；步骤(b)中所述的搅拌时间为2 4小时；步骤(c)中所述的搅拌时间为1 2小时。
10.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，步骤(d)中所述真空搅拌是指在真空度-0. 098 -0. 095MPa、转速300 600转/分下，搅拌混合1 2小时。
全文摘要
本发明涉及一种芯片级底部填充胶，该材料由以下组分组成环氧树脂15～50%、增韧剂1～20%、分散剂0.1～1%、消泡剂0.01～1%、偶联剂0.8～10%、颜料0.1～0.5%、填料40～70%、固化剂3～30%、稀释剂1～20%，上述百分比为重量百分比。其制备方法为按上述配比称取环氧树脂、韧性树脂、分散剂、消泡剂、偶联剂、颜料，投入反应釜中混合为均一溶液，再按上述配比称取填料、固化剂、稀释剂依次投入到反应釜中，混合均匀，即得产。用上述方法制得的底部填充胶具有固化收缩率低、可靠性高等特点，同时满足低放射性的要求，适用于记忆性芯片的一级高密度封装。
文档编号H01L23/29GK102559115SQ20111043541
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者王建斌, 王红娟, 解海华, 陈田安 申请人:烟台德邦科技有限公司