一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶及其制备方法与流程

本发明属于半导体裸片封装，具体涉及应用在半导体裸片模块封装的单组份功能性封装粘接胶及其制备方法。

背景技术：

1、单组份粘接密封胶通常具有耐高温、固化快、操作便捷的功能。由于具有出色的耐温固化和粘接性能常用于半导体裸片封装(片芯顶部系统，die top system，dts)、传感器封装和通信模块封装等领域。

2、单组份粘接密封胶是一种应用在裸片封装上的保护胶，能保护封装芯片免受机械、高温、潮湿、漏电以及其他外部冲击的不良影响，确保芯片与基板正常接触，提高芯片的工作稳定性。但本申请人在实现本申请实施例中发明技术方案过程中，发现封装技术存在如下问题：1、目前碳化硅器件结温普遍在175℃，相对于过去的100℃-150℃有所提高，在未来碳化硅器件的结温会更高，普遍在200℃及以上；2、碳化硅芯片面积减小和开关频率的提高，并且耐受结温也高于igbt，这导致发热密度急剧上升；3、封装模块在通电时基板上难免会有漏电电流，漏电电流过高会击穿芯片或损坏整个模块；4、用于封装器件的粘接胶自身的热膨胀系数较大，由于温度的上升，自身体积膨胀变化大，易发生因体积膨胀而炸裂，造成器件的损坏。

3、我国半导体产业处于强势发展阶段，半导体封装领域对于封装温度、冷热膨胀系数、介电常数以及导热能力有着较高的要求。而目前对于满足上诉一些要求的封装粘接胶在不能同时克服上述问题。如广州聚合新材料科技股份有限公司的专利cn110724487a应用在红外芯片的封装胶，其导热性能差，粘度低。

4、由此，有必要提供一种耐温耐压高导热且低冷热膨胀系数，适用于半导体裸片封装的胶水。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于：耐温，采用耐温树脂和耐温固化剂克服在175摄氏度及以上的高温下胶水失去原有属性的问题；高导热，采用球形氧化铝和片状氧化铝作为导热粉体克服封装器件工作时积累热量，无法高效导热问题；低介电常数，克服因漏电电流过大导致芯片或封装器件被击穿损坏的问题；低冷热膨胀系数，克服冷热膨胀系数过大，温度升高易于炸裂，损坏器件问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：

3、一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，包括球形氧化铝、耐温树脂、片状氧化铝、耐温固化剂、催化剂、助剂，所述球形氧化铝、耐温树脂、片状氧化铝、耐温固化剂、催化剂、助剂的重量份组分如下：

4、

5、作为本发明的进一步技术方案，该密封胶选择的是双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、缩水甘油型多官能环氧树脂、杂环型环氧树脂、混合型环氧树脂、聚酰亚胺树脂和聚苯醚树脂的一种或几种。

6、作为本发明的进一步技术方案，该密封胶使用耐温固化剂为为二氨基二苯砜、芳香胺、双氰胺、酚醛树脂和甲基六氢苯酐的一种或几种。

7、作为本发明的进一步技术方案，该密封胶使用片状氧化铝的厚度为10-20纳米，长度1.5-2.5微米。

8、作为本发明的进一步技术方案，该密封胶使用球形氧化铝的粒径为5-80纳米。

9、作为本发明的进一步技术方案，该密封胶使用的助剂包括活性稀释剂、阻燃剂和偶联剂中的一种或几种。

10、本发明还提供一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11、步骤一：按照质量份称取球形氧化铝50-70份、耐温树脂15-25份、片状氧化铝5-10份、耐温固化剂5-10份、催化剂1-2份、助剂1-2份；

12、步骤二：将助剂加入耐温树脂中，在60摄氏度真空状态下对耐温树脂进行边搅拌边改性；

13、步骤三：将步骤二中改性完成后的耐温树脂冷却到25摄氏度，加入耐温固化剂，在真空状态下搅拌均匀转速为500-600rpm搅拌十分钟，并且温度控制在25摄氏度；

14、步骤四：将步骤三中搅拌均匀后的树脂中加入片状氧化铝，在真空状态下高速运质搅拌转速为700-800rpm搅拌10分钟，并且温度维持在10-20摄氏度；

15、步骤五：将步骤四中的混合物加入球形氧化铝，在真空状态下高速运质搅拌转速为700-800rpm搅拌10分钟，并且温度维持在10-20摄氏度；

16、步骤六：将步骤五所得混合物浆料冷却至10摄氏度，加入催化剂和助剂，在真空状态下搅拌均匀，转速为700-800rpm，温度控制在10摄氏度；

17、步骤七：将步骤六中的混合物低温冷冻即可得到一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶。

18、本发明具有如下有益效果：

19、1.本发明所述一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶采用特殊材料包覆导热粉体使耐温性能提升20℃，并通过在体系中添加耐温树脂和耐温固化剂，可以实现在250℃高温下持续工作不失效。

20、2.本发明所述一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶通过在体系中添加球形和片状氧化铝组成高导热粉体，可实现高导热性能。球形氧化铝和片状氧化铝构建出高效的导热通道以提高导热率，便于封装器件的热量传递出去。经过实验测出片状氧化铝与球形氧化铝按照一定的配比达到最佳，导热系数为3.13w/(m·k)，比专利号cn114774047a的柔性导热胶的导热率要高1-2倍。因此本发明的密封粘接胶可以有效将封装芯片，封装器件内部的热量传递出去。

21、3.本发明所述一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶通过在体系中添加耐温树脂并对其改性，可以实现低热膨胀系数和低介质常数。经过实验测出在零下40℃-50℃横向-纵向热膨胀系数为17.8-16.2μm/(m·℃)；在110℃-170℃横向-纵向热膨胀系数为31.3-29μm/(m·℃)；在200℃-230℃横向-纵向热膨胀系数为53.3-60.8μm/(m·℃)。因此本发明的密封粘接胶可以有效降低因温度升高而膨胀导致炸裂损坏芯片和漏电电流过高导致芯片或封装器件被击穿的风险。

22、4.本发明提供一种应用在裸片封装的单组份功能性封装粘接胶粘度可达120000cps，剪切强度可达55mpa并通过pct饱和蒸汽测试7个循环168小时，满足长期使用的高可靠性要求。

技术特征：

1.一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，包括球形氧化铝、耐温树脂、片状氧化铝、耐温固化剂、催化剂、助剂，所述球形氧化铝、耐温树脂、片状氧化铝、耐温固化剂、催化剂、助剂的重量份组分如下：

2.根据权利要求1所述一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，其特征在于：所述耐温树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、缩水甘油型多官能环氧树脂、杂环型环氧树脂、混合型环氧树脂、聚酰亚胺树脂和聚苯醚树脂的一种或几种。

3.根据权利要求1所述一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，其特征在于：所述耐温固化剂为为二氨基二苯砜、芳香胺、双氰胺、酚醛树脂和甲基六氢苯酐的一种或几种。

4.根据权利要求1所述一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，其特征在于：所述片状氧化铝的厚度为10-20纳米，长度1.5-2.5微米。

5.根据权利要求1所述一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，其特征在于：所述球形氧化铝的粒径为5-80纳米。

6.根据权利要求1所述一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，其特征在于：所述助剂包括活性稀释剂、阻燃剂和偶联剂中的一种或几种。

7.一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶的其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种应用于裸片封装的单组份功能性封装粘接胶，包括下列质量份组分：球形氧化铝50‑70份、耐温树脂15‑25份、片状氧化铝5‑10份、耐温固化剂5‑10份、催化剂1‑2份、助剂1‑2份。本发明还提出一种用于上述封装粘接胶制备方法。本发明采用特殊包覆技术将片状氧化铝和球状氧化铝包覆起来混合在耐温树脂中制成密封胶。本发明所述的裸片封装胶通过在体系中加入导热粉体和助剂，实现在230℃的玻璃转换温度下依然保持原有特性，低冷热膨胀系数、低介电常数、高热导率、高触变、高接力特性。可避免封装温度过高导致芯片失效，封装过程中芯片脱落和产生漏电电流等问题。本发明所述的裸片封装密封胶通过PCT饱和蒸汽测试7个循环168小时，与现有技术相比取得显著进步。

技术研发人员：邹军,徐哲,冯长森,钱麒,于朝蓬,石明明
受保护的技术使用者：惠创科技(台州)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13