《一种芯片级底部填充胶及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种芯片级底部填充胶及其制备方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102559115 A (43)申请公布日 2012.07.11 CN 102559115 A *CN102559115A* (21)申请号 201110435412.4 (22)申请日 2011.12.22 C09J 163/00(2006.01) C09J 163/02(2006.01) C09J 163/04(2006.01) H01L 23/29(2006.01) (71)申请人 烟台德邦科技有限公司 地址 264006 山东省烟台市烟台开发区金沙 江路 98 号 (72)发明人 王红娟 王建斌 陈田安 解海华 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 。
2、公司 11212 代理人 杨立 (54) 发明名称 一种芯片级底部填充胶及其制备方法 (57) 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1550%、 增韧剂1 20%、 分散剂 0.1 1%、 消泡剂 0.01 1%、 偶联剂 0.810%、 颜料 0.1 0.5%、 填料 40 70%、 固化 剂330%、 稀释剂120%， 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。。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 1/1 页 2 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1550%、 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。
4、述的芯片级底部填充胶， 其特征在于， 所述偶联剂为(3， 4 环氧环己基 ) 乙基三甲氧基硅烷、 缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、 巯基丙基三 甲氧基硅烷、 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、 鎓盐类中的任意一种。 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， 。
5、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. 一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。
6、 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， 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。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 102559115 A 2 1/5 页 3 一种芯片级底部填充胶及其制备方法 技术领域 0001 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 0002 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。
8、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。 0003 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 10PPb， 不能满足低放射性 ( 即铀含量小于 1PPb) 的要求。
9、， 不适用于记忆性芯片的一级高密度封装。 发明内容 0004 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 1PPb) 的要求， 适用于记忆性芯片的一级高密度封装。 0005 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。 0006 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。 。
10、0007 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。 0008 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。 0009 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。 0010 进一步， 所述增韧剂为橡胶改性树脂、 有机硅改性树脂中的。
11、一种或两种的混合。 0011 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。 0012 进 一 步， 所 述 分 散 剂 为 德 国 毕 克 化 学 公 司 生 产 的 BYK-9076、 BYK-W9010 ； BYK-W985、 DISPERBYK-111、 ANTI-TERRA-U 100 中的一种或任意几种的混合。 说 明 书 CN 102559115 A 3 2/5 页 4 0013 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 匀， 性能稳定。 0014 进一步， 所述消泡剂为德国毕克化学公司生产的 B。
12、YK-A530、 BYK-A535、 BYK-S706、 BYK-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。 0015 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。 0016 进一步， 所述硅烷偶联剂为 -(3， 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲氧基硅烷、 - 缩水 甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、 - 巯基丙基三甲氧基硅烷、 - 氨丙基三乙氧基硅烷中的一 种或任意几种的混合。 0017 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。
13、， 改善流动性。 0018 进一步， 所述颜料为炭黑、 油溶黑中的一种或两种的混合物。 0019 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 1PPb， 且平均直径在 0.4 20 微米之间的球形硅微粉。 0020 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0.420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。 0021 进一步， 所述固化剂为改性胺类、 酸酐类、 鎓盐类中的任意一种。 0022 采用上述进一步方案的有益效果是， 适。
14、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。 0023 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。 0024 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。 0025 一种芯片级底部填充胶的制备方法， 该方法包括 ： 0026 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。
15、均一溶 液 ； 0027 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 ； 0028 c) 温度控制在 20 30， 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 ； 0029 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。 0030 上述百分比是指各组分重量占总重量的比值。 具体实施方式 0031 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。 说 明 书 CN 1。
16、02559115 A 4 3/5 页 5 0032 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/分钟， 恒温130固化时的固 化时间， 单位， min。流动性能测试方法 ： 使用 24mm24mm 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。
17、)， 其中升温速率为 10 / 分钟， 单 位m/m。 剪切强度测试， 依据国标GB/T7124-1986测试方法， 测量AL/AL剪切强度， 其中 固化条件为 130下固化 2 小时， 单位 MPa。 0033 实施例 1 0034 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 1g、 BYK-9076 0.1g、 BYK-A530 0.1g、 -(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。
18、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， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 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。 0035 实施例 2 0036 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、 BYK-W9010 0.2g、 PC-1344 0.4g、 - 缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷 10g、 炭黑 0.4 投入。
19、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， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 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。 0037 实施例 3 0038 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。
20、.5g、 BYK-W985 0.15g、 PC-1244 0.1g、 - 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24小时 ； 然后称取酸酐类固化剂10g， 此时温度控制在 20 30， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 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。 0039 实施。
21、例 4 0040 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、 DISPERBYK-111 0.2g、 BYK-0770.8g、 - 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 ； 然后称取鎓盐类固化剂 3g， 此时温 度控制在 20 30， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 最后称取苯 基缩水甘油醚 5g， 投入反应釜中， 真空度 -0.098 。
22、-0.095MPa， 转速 300 600 转 / 分， 搅 说 明 书 CN 102559115 A 5 4/5 页 6 拌 1 2 小时， 形成均一溶液， 即得产品。 0041 实施例 5 0042 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 1g、 ANTI-TERRA-U 100 0.15g、 BYK-A5350.05g、 -(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10g和平均直径为5微米的低放射性。
23、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， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 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。 0043 实施例 6 0044 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 1g、 BYK-S706 0.01g、 - 巯基丙基三甲氧基硅烷 0.8g、 炭黑 0.19 投。
24、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， 将此固 化剂投入到反应釜中， 搅拌 1 2 小时， 混合均匀 ； 最后称取苯基缩水甘油醚 20g， 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。 0045 实施例 7 0046 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 1g、 。
25、BYK-W9010 0.1g、 PC-1344 1g、 - 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0.51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2030， 将此固化剂投入到反应釜中， 搅拌12小时， 混合均匀 ； 最后称取4-叔 丁基苯基缩水甘油醚 1g， 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。 0047 对比实施例 1 0048。
26、 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 4.1.03- 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、 -(3， 4-环氧环己基)乙基三甲氧基 硅烷 1g、 过氧化苯甲酰 0.3g、 炭黑 0.2g， 控制温度在 15， 真空度为 -0.05MPa， 转数为 500 转 / 分， ， 搅拌 2 小时， 得到均一产品。
27、。 0049 对比实施例 2 0050 准确称取如下各种原料， 双 (7- 氧杂双环 4.1.03- 庚甲基 ) 己二酸酯 30g， 六氟 锑酸盐为美国 king 公司的 K-PURE CXC-1612 1g 投入反应釜中， 在 30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、 - 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， 真 空度为 -0.07MPa， 转数为 700 转 / 分， 搅拌 2 小时， 得到均一产品。 说 明 书 CN 102559115 。
28、A 6 5/5 页 7 0051 表 1 0052 各项指标 固化速度 流动速度 CTE 剪切强度 实施例 1 8.3min 7.3min 18 17.3MPa 实施例 2 8.9min 5.5min 23 15.7MPa 实施例 3 6.3min 5.6min 23 14.9MPa 实施例 4 1.5min 3.7min 27 13.6MPa 实施例 5 5.9min 3.2min 29 14.2MPa 实施例 6 9.2min 4.1min 29 15.3MPa 实施例 7 9.8min 3.9min 30 14.7MPa 对比例 1 2min 1.3min 42 12MPa 对比例 2 3min 1.4min 53 13.1MPa 0053 从表 1 中的数据可以看出， 本发明的芯片级底部填充胶， 在流动时间、 固化时间略 长于二级底填， 这会使得胶水再填充及固化过程中形成更少的内部缺陷 ； 在热膨胀系数、 剪 切强度等方面较二级封装底部填充胶都有明显优势。 这就决定了芯片级底部填充胶具有更 高的可靠性， 符合高密度一级封装的要求。 0054 同时， 由于该芯片级底部填充胶采用低放射性填料， 所以满足低放射性的要求 ( 即 U 含量小于 1PPb)， 适用于记忆性芯片的一级高密度封装。 说 明 书 CN 102559115 A 7 。