用于半导体芯片封装的低模量非导电胶的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于半导体芯片封装用的非导电胶，由以下重量配比的成分组成：（A)微米级非导电粉末：40%?65%(B)乙烯基醚单体：10%?20%(C)丙烯酸酯类单体：10%?20%(D)丙烯酸酯类齐聚物：5%?20%(E)引发剂：0.3%?3%(F)偶联剂：2%?5%本发明的有益效果是：通过乙烯基醚单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类齐聚物和引发剂的优化组合，固化后的胶层具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上因为形变而产生的应力。
【专利说明】用于半导体芯片封装的低模量非导电胶
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于半导体封装的非导电胶，特别涉及用于较大尺寸半导体芯片 封装的低模量非导电胶。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着市场对于智能手机等移动设备的需求不断攀升，发挥核心功能的半 导体芯片的较大尺寸应用越来越普遍，其性能表现也越来越关键。具备了运算功能的半导 体裸芯片必须经过芯片粘接、引线键合、气密包封等封装制程后，才能成为可实用化的电子 元器件并且发挥其设计的各种性能，所以用于封装制程工艺过程的各种材料非常重要。
[0003] 芯片粘接作为半导体芯片的封装制程中的关键步骤之一，广泛使用了非导电胶将 芯片和基板粘接在一起以固定芯片，同时把芯片运行时产生的热量及时散发出去。对于应 用越来越广泛的较大尺寸芯片，其边长已经达到5毫米甚至更大，所用的非导电胶还需要 在固化后具有较低的模量，以能缓解芯片和基板之间因为温度变化而发生形变时产生的尺 寸差别。传统的用于较小尺寸芯片粘接的非导电胶，由于其固化后自身模量大，在150°C时 的模量通常都大于1500MPa，不适合用于粘接较大尺寸的半导体芯片。所以这样的非导电胶 需要比较特别的设计，以便实现在150°C时的模量小于300MPa。
[0004] 固化后具有较低模量的热固性树脂种类也有很多，比较典型的有改性的乙烯基醚 类树脂，改性的丙烯酸酯类树脂和改性的甲基丙烯酸酯类树脂。和改性的丙烯酸酯类树脂 和改性的甲基丙烯酸酯类树脂相比，乙烯基醚类单体，具有粘度小、活性大，且毒性和对皮 肤刺激性很小等优点，可以加速固化反应，减小产品的毒性和刺激性。这些树脂可以和非导 电粉末进行混合，从而得到具有较低模量的非导电胶产品。
[0005] 同时，最新封装工艺技术的发展对于非导电粉末的粒径大小也提出了新要求。芯 片和基板之间的胶层厚度越来越薄，典型的应用已经达到了 5微米甚至更薄，这就使得传 统非导电胶中采用的平均粒径5微米?30微米的非导电粉末不再适用于此类应用，而微米 级非导电粉末的平均粒径一般在〇. 5微米?3微米，更加适用这样的薄胶层厚度的应用。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于半导体芯片封装用的非导电胶，以解 决现有技术中模量较大的技术问题。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 一种用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，由以下重量配比的成分组成： (A) 微米级非导电粉末：40%?65% (B) 乙烯基醚单体： 10%?20% (C) 丙烯酸酯类单体： 10%?20% (D) 丙烯酸酯类齐聚物：5%?20% (E) 引发剂： 0.3%?3% (F)偶联剂： 2%?5% 所述微米级非导电粉末为选自二氧化硅、三氧化二铝和氮化硼粉末中的任意一种或 几种混合，所述形状为球状、近球状或厚片状中的任意一种或几种，所述粒径范围为〇. 3微 米?3微米，优选的尺寸为0. 5微米?1. 5微米。
[0008] 所述乙烯基醚单体选自二乙烯基-1，4- 丁二醇醚，二乙二醇二乙烯基醚，三乙二 醇二乙烯基醚，1，4-环己基二甲醇二乙烯基醚中的任意一种或几种混合。
[0009] 所述丙烯酸酯类单体选自二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二缩 三丙二醇二丙烯酸酯、三缩四乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和烷氧化己 二醇二丙烯酸酯中的任意一种或几种混合。
[0010] 所述丙烯酸酯类齐聚物选自柔性聚酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐 聚物、柔性聚醚丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧丙烯酸酯齐聚 物、柔性环氧甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物中的任意一种或几种 混合。
[0011] 所述引发剂为过氧化酮、过氧化二酰、过氧化酯、过氧化缩酮和过氧化碳酸酯中的 任意一种或几种混合。
[0012] 所述偶联剂为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与选自Y-甲基丙烯酰氧基丙 基三甲氧基硅烷、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基甲基二 甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
[0013] 一种制备用于半导体芯片封装的低模量非导电胶的方法，包括以下步骤：按照如 上所述的成分组成重量配比进行； (1)在室温下，将乙烯基醚单体、丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类齐聚物混合30分钟，然 后加入引发剂和偶联剂继续混合30分钟成为均匀的初级混合物； (2 )将非导电粉末分别加入步骤（1)制得的初级混合物中，在室温下施加真空，混合30 分钟?60分钟使其成为均匀的次级混合物； (3)将步骤（2)制得的次级混合物，在室温下在三辊机上进行研磨，控制进料辊间距为 15微米，出料辊间距为10微米，完全出料后再次研磨，得到的混合物再进行真空脱泡，得到 最终的非导电胶。
[0014] 本发明的有益效果是：通过乙烯基醚单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类齐聚物和 引发剂的优化组合，固化后的胶层具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上 因为形变而产生的应力。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明， 并非用于限定本发明的范围。
[0017] 实施例1 在室温下，分别按照下表中实施例1指定的各组分，将二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二乙 二醇二乙烯基醚、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物和柔性环氧丙烯酸酯齐聚物齐聚物混合30 分钟至均匀，然后加入过氧化二酰和Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，室温下混合30 分钟成为均匀混合物，加入微米级氮化硼粉末，室温下施加真空低速混合30分钟，再经过 三辊机研磨2次，然后真空脱泡，即可制得非导电胶。
[0018] 实施例2 在室温下，分别按照下表中实施例2指定的各组分，将二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙 二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二乙烯基醚、1，4-环己基二甲醇二乙烯基醚、柔性环氧丙烯酸酯 齐聚物和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、过氧 化酯、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和Y-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷， 室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级氮化硼粉末和微米级三氧化二铝粉末，室 温下施加真空低速混合60分钟，再经过三辊机研磨2次，然后真空脱泡，即可制得非导电 胶。
[0019] 实施例3 在室温下，分别按照下表中实施例3指定的各组分，将二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三乙 二醇二乙烯基醚和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化 二酰、过氧化酯和Y -甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀 混合物，加入微米级三氧化二铝粉末，室温下施加真空低速混合60分钟，再经过三辊机研 磨2次，然后真空脱泡，即可制得非导电胶。
[0020] 实施例4 在室温下，分别按照下表中实施例4指定的各组分，将二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三乙 二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二乙烯基醚、1，4-环己基二甲醇二乙烯基醚和柔性环氧丙烯酸 酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化酯、γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和 Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级 二氧化硅粉末和微米级氮化硼粉末，室温下施加真空低速混合30分钟，再经过三辊机研磨 2次，然后真空脱泡，即可制得非导电胶。
[0021] 实施例5 在室温下，分别按照下表中实施例5指定的各组分，将二乙二醇二丙烯酸酯、1，4-环己 基二甲醇二乙烯基醚、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物和柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物混 合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰、过氧化酯、γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 和Y -甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微 米级二氧化硅粉末和微米级三氧化二铝粉末，室温下施加真空低速混合30分钟，再经过三 辊机研磨2次，然后真空脱泡，即可制得非导电胶。
[0022] 实施例6 在室温下，分别按照下表中实施例6指定的各组分，将二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二缩 三乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚和柔性聚酯甲基丙烯酸 酯齐聚物混合30分钟至均匀，然后加入过氧化二酰和Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷，室温下混合30分钟成为均匀混合物，加入微米级二氧化硅粉末，室温下施加真空低速 混合60分钟，再经过三辊机研磨2次，然后真空脱泡，即可制得非导电胶。
[0023] 各个实施例所制得的非导电胶样件在175摄氏度的烘箱内放置1小时进行固化。 固化后材料的体积电阻率的测试依照ASTM D257标准来进行，模量的测试依照ASTM D4065 标准来进行。各个实施例的测试结果列出在下面的表2中。
[0024] 表1原料用量配比(所有百分比为重量百分比，（重量）％)
【权利要求】
1. 一种用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，由以下重量配比的成分组成： (A) 微米级非导电粉末：40%?65% (B) 乙烯基醚单体： 10%?20% (C) 丙烯酸酯类单体： 10%?20% (D) 丙烯酸酯类齐聚物：5%?20% (E) 引发剂： 0.3%?3% (F) 偶联剂： 2%?5%。
2. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 微米级非导电粉末为选自二氧化硅、三氧化二铝和氮化硼粉末中的任意一种或几种混合， 所述形状为球状、近球状或厚片状中的任意一种或几种，所述粒径范围为〇. 3微米?3微 米。
3. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 所述乙烯基醚单体选自二乙烯基-1，4- 丁二醇醚，二乙二醇二乙烯基醚，三乙二醇二乙烯 基醚，1，4-环己基二甲醇二乙烯基醚中的任意一种或几种混合。
4. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 丙烯酸酯类单体选自二乙二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙 烯酸酯、三缩四乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和烷氧化己二醇二丙烯酸 酯中的任意一种或几种混合。
5. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 丙烯酸酯类齐聚物选自柔性聚酯丙烯酸酯齐聚物、柔性聚酯甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚 醚丙烯酸酯齐聚物、柔性聚醚甲基丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧丙烯酸酯齐聚物、柔性环氧甲 基丙烯酸酯齐聚物、柔性聚氨酯甲基丙烯酸酯齐聚物中的任意一种或几种混合。
6. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 引发剂为过氧化酮、过氧化二酰、过氧化酯、过氧化缩酮和过氧化碳酸酯中的任意一种或几 种混合。
7. 根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量非导电胶，其特征在于，所述 偶联剂为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与选自Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷和Y-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷中 的一种或几种的混合物。
8. 权利要求1所述用于半导体芯片封装的低模量非导电胶的制备方法，包括以下步 骤：按照权利要求1所述的成分组成重量配比进行； (1)在室温下，将乙烯基醚单体、丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类齐聚物混合30分钟，然 后加入引发剂和偶联剂继续混合30分钟成为均匀的初级混合物； (2 )将非导电粉末分别加入步骤（1)制得的初级混合物中，在室温下施加真空，混合30 分钟?60分钟使其成为均匀的次级混合物； (3)将步骤（2)制得的次级混合物，在室温下在三辊机上进行研磨，控制进料辊间距为 15微米，出料辊间距为10微米，完全出料后再次研磨，得到的混合物再进行真空脱泡，得到 最终的非导电胶。
【文档编号】C09J167/06GK104212399SQ201410476355
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】吴光勇, 王建斌, 陈田安, 解海华 申请人:烟台德邦科技有限公司