一种液晶型环氧底部填充胶及其制备方法
【专利说明】一种液晶型环氧底部填充胶及其制备方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路封装领域，具体涉及一种液晶型环氧底部填充胶及其制备方 法。 【【背景技术】】
[0002] 21世纪，由于无线通讯、便携式计算机、宽带互联网络产品及汽车导航电子产品的 需求，电子器件集成度越来越高，芯片面积不断扩大，集成电路引脚数不断增多，与此同时 要求芯片封装尺寸进一步小型化和微型化，集成电路越向轻、薄、小方向发展。应此发展趋 势出现了许多新的封装技术和封装形式。倒装芯片（flip chip)互联技术是其中最主要的 封装技术之一，倒装芯片技术具体内容是将芯片面朝下与基板互联，使凸点成为芯片电极 与基板布线层的焊点，进行牢固的焊接，它提供了更高的封装密度，更短的互联距离，更好 的电性能和更高的可靠性，并符合当前微电子封装高密度和小型化的趋势，因此在多芯片 组件和三维封装中得到了广泛应用。环氧底部填充胶（underfill)是一种适用于倒装芯片 电路的材料，它是将液体环氧树脂填充在IC芯片与有机基板之间的狭缝中，并且将连接焊 点密封保护起来。
[0003] 当芯片与基板之间填充热固性环氧树脂后，由于树脂的粘结作用，应力将被重新 分配，使得芯片、基板和焊接点之间的热膨胀系数不匹配程度降到最低，封装可靠性提高 10-100倍。由于当前的技术无法保证所供应的芯片一定完好，使得一些有缺陷的芯片在 倒装后才被测试发现，这时就需要进行返工。然而现在普遍运用的热固性环氧底部填充料 (比如ERL-4221)具有非常好的热稳定性，并且不溶不烙，这使得在进行芯片替换时无法保 证其它元器件不被损坏，导致整个多芯片组件失效，制造厂商不得不抛弃整块电路板。目 前，越来越多的研究人员投入到新型可修复底部填充材料的开发当中，常见的做法是，通过 在用作底部填充材料的环氧树脂中引入某些薄弱的化学键，使其固化后仍可以再加热或加 入化学试剂后分解，使电了元器件能够返工和循环使用。修复过程包括以下六步：通过加热 或化学处理方法迅速降低底部填充剂的粘结强度；用芯片拾取装置取下坏芯片；用高速刷 净设备去除树脂残留物；对基板进行检测；更换新的芯片；重新进行底部填充。
[0004] 为了进一步降低成本、提高封装的可靠性，对用于倒装芯片的底部填充材料的研 究，逐渐成为微电子封装技术领域的一个热点问题，相关的专利研究也不少，如：美国专利 US11275080公开了一种热熔性底部填充胶组合物及其涂覆方法，可对底部填充胶进行可任 选的B-阶段化处理、可从晶片凸起块上去除任何过量的底部填充胶以及将晶片切割成单 独的管芯；中国专利CN101880514A公开了一种返修性能好的单组份底部填充胶及其制备 方法；中国专利CN101880515A公开了一种高可靠性、低粘度的底部填充胶，以双酚型环氧 树脂、无极填充材料以及硅烷偶联剂为必须材料，具有良好的流动性和耐热循环性及高可 靠性；中国专利CN102504743A公开了一种可常温储存的单组份底部填充胶及其制备方法； 中国专利CN102492263A公开了一种可低温快速固化的环氧底部填充胶及其制备方法；中 国专利CN102559115A公开了一种芯片级底部填充胶及其制备方法，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；中国专利 CN103361016A中公开了一种底部填充胶组合物，其粘度低、使用时无需预热、固化速度快； 中国专利CN102732199A中公开了一种快速渗透底部填充胶及其制备方法，该填充胶在高 粘度情况下仍能快速渗透、渗透完全且施胶处无残留；中国专利CN103436211A中公开了一 种兼容性好的底部填充胶及其制备方法，该胶与助焊剂兼容性优良，减少了在流动固化过 程中形成的缺陷；……。
[0005] 可见，在底部填充胶的制造中，材料的选择和配比乃至工艺条件都是非常重要的， 如何以最佳的材料按最佳的配比制成性能优异、成本低廉的底部填充胶产品是需要不断研 究的一大热点。 【
【发明内容】
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[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种液晶型环氧底部填充胶及其制备方 法，以获得在狭小间隙中有大面积的流动填充性、高可靠性以及可返修性的液晶型环氧底 部填充胶。
[0007] -种液晶型环氧底部填充胶，由以下组份组成：环氧树脂混合物、稀释剂、偶联剂、 固化剂、固化促进剂、增韧剂、稳定剂以及填料；
[0008] 所述环氧树脂混合物是由液晶环氧树脂、低粘度环氧树脂以及可修复环氧树脂三 种不同类型的环氧树脂混合而成，其中，所述低粘度环氧树脂的粘度为200-1000mPa. s (在 25°C测量得到）；
[0009] 所述稀释剂为环氧类活性稀释剂，包括：丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙 基缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚或乙二醇二缩水甘油醚；
[0010] 所述偶联剂是硅烷类偶联剂，包括：甲基丙烯酸丙酯三甲氧基硅烷（KH-570)、乙 烯基三乙氧基硅烷（A-151)、Y-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550)、丙基缩水甘油醚三甲氧基 硅烷（KH-560)或Y-巯丙基三甲氧基硅烷（KH-580);
[0011] 所述固化剂为六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐（HMPA)或聚硫醇；
[0012] 所述固化促进剂为Fe (III)的乙酰丙酮络合物或2-甲基咪唑或2-苯基-4, 5-二 羟甲基咪唑或2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑；
[0013] 所述增韧剂为丁腈橡胶类增韧剂，如端羧基液体丁腈-22、无规羧基液体丁 臆-1002或液体丁臆-40 ;
[0014] 所述稳定剂为N-苯基-β -萘胺或2, 6-二叔丁基对甲酚；
[0015] 所述填料为粒径在0. 5-1. 5 μ m的球形硅微粉。
[0016] 优选地，
[0017] 所述液晶环氧树脂为苯乙烯类液晶环氧树脂（LCEP-I)或亚甲胺类液晶环氧树脂 (LCEP-2)，结构如下：
【主权项】
1. 一种液晶型环氧底部填充胶，其特征是，由以下组份组成：环氧树脂混合物、稀释 齐IJ、偶联剂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、稳定剂以及填料； 所述环氧树脂混合物是由液晶环氧树脂、低粘度环氧树脂以及可修复环氧树脂三种不 同类型的环氧树脂混合而成，其中，所述低粘度环氧树脂的粘度为200-1000mPa.s; 所述稀释剂为环氧类活性稀释剂，包括：丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩 水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚或乙二醇二缩水甘油醚； 所述偶联剂是硅烷类偶联剂，包括：甲基丙烯酸丙酯三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅 烧、氨丙基二乙氧基娃烧、丙基缩水甘油醚二甲氧基娃烧或疏丙基二甲氧基娃烧； 所述固化剂为六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐或聚硫醇； 所述固化促进剂为Fe(III)的乙酰丙酮络合物或2-甲基咪唑或2-苯基-4, 5-二羟甲 基咪唑或2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑； 所述增韧剂为丁腈橡胶类增韧剂，如端羧基液体丁腈-22、无规羧基液体丁腈-1002或 液体丁腈-40 ; 所述稳定剂为N-苯基-0 -萘胺或2, 6-二叔丁基对甲酚； 所述填料为粒径在〇. 5-1. 5ym的球形硅微粉。
2. 如权利要求1中所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是： 所述液晶环氧树脂为苯乙烯类液晶环氧树脂或亚甲胺类液晶环氧树脂，结构如下：
所述低粘度环氧树脂为高纯度双酚F型环氧树脂或环氧化苯酚树脂； 所述可修复环氧树脂为1，2-双（2, 3-环氧环己烷氧基）丙烷或2-甲基-2, 4-双 (2, 3-环氧环己烷氧基）戊烷或双【2-(2, 3-环氧环己烷基）】异丙基间苯二甲醚。
3. 如权利要求1中所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是： 所述稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚。
4. 如权利要求1中所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是： 所述偶联剂为KH-550。
5. 如权利要求1中所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是：所述固化促进剂为 Fe(III)的乙酰丙酮络合物。
6. 如权利要求1中所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是：所述增韧剂为端羧基液 体丁臆_22。
7. 如权利要求1所述的液晶型环氧底部填充胶，其特征是，各组份的用量比例重量份 数为： 液晶环氧树脂 45-55份； 低粘度环氧树脂 20-30份； 可修复环氧树脂 20-30份； 固化剂 50-60份； 固化促进剂 2-4份； 填料 50-60份； 硅烷偶联剂 4-6份； 增韧剂 25-30份； 活性稀释剂 30-35份； 稳定剂 4-6份； 其中，液晶环氧树脂、低粘度环氧树脂以及可修复环氧树脂的总质量分数为90-110 份。
8. -种如权利要求1所述的液晶型环氧底部填充胶的制备方法，其特征是，包括如下 步骤： 51 :将一定量的所述球形硅微粉进行烘干，将烘干后的球形硅微粉加入到酒精配置好 的偶联剂溶液当中，用玻璃棒搅拌所述偶联剂溶液，直到溶剂酒精挥发，然后对偶联好的球 形硅微粉进行烘干；同时，将所述促进剂与部分所述液晶环氧树脂混合成膏状物，并对所述 膏状物进行研磨； 52 :将所述低粘度环氧树脂、可修复环氧树脂、增韧剂、稀释剂、填料、步骤S1中烘干后 的偶联好的球形硅微粉、余下部分所述液晶环氧树脂进行混合，在80-85°C环境下进行抽真 空，并使混合的组份高速分散至填料和树脂完全溶解，然后使混合的组份温度降至35°C以 下； S3,向步骤S2中的混合组份加入所述固化剂、稳定剂、步骤S1中的膏状物进行搅拌均 匀后、并在真空环境下高速分散，温度低于40°C。
9. 如权利要求8所述的液晶型环氧底部填充胶的制备方法，其特征是：将步骤S3中的 混合物按照如下方法进行固化：先在130°C下预固化0. 5小时，再在150°C下固化4小时至 完全固化。
10. 如权利要求8所述的液晶型环氧底部填充胶的制备方法，其特征是： 在所述步骤S1中，对所述球形硅微粉烘干的温度为110°C，烘干时间为2h;对偶联好的 球形硅微粉烘干的温度为ll〇°C，烘干时间为lh; 在所述步骤S3中，高速分散时长为1小时。
【专利摘要】本发明公开了一种液晶型环氧底部填充胶及其制备方法，该填充胶由以下组份组成：环氧树脂混合物、稀释剂、偶联剂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、稳定剂以及填料；得到的环氧底填胶具有较低的粘度和快速流动能力、低温快速固化能力、较高的玻璃化温度和适宜的热分解温度、粘接强度和Tg在老化后迅速大幅降低，因此可以满足现代微电子封装技术对填充胶的流动填充性、可靠性以及可返修性等的特性要求。
【IPC分类】C08G59-42, C09J163-00, C09J11-06, C08G59-66, C09J11-08, C09J11-04
【公开号】CN104559882
【申请号】CN201410317522
【发明人】张双庆
【申请人】广东丹邦科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年7月4日