一种非流动环氧底部填充材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非流动环氧环氧底部填充材料及其制备方法，属于电子用粘合剂 领域。
【背景技术】
[0002] 普通毛细管底部填充材料是在倒装芯片互联形成后使用，在毛细管作用下，树脂 流进芯片与基板的间隙中，然后进行加热固化，将倒装芯片底部空隙大面积填满，从而减少 焊点和芯片上的应力，并保护芯片和焊点，延长其使用寿命。随着半导体封装向低于0.1ym 特征尺寸发展，对封装的需求也在提高，在倒装芯片锡球距离变窄、锡球尺寸更小、芯片尺 寸更大的趋势下，普通毛细管底部填充材料的流动将面临巨大的挑战。
[0003] 另外，随着IC制造朝着小尺寸和高密度方向发展，互联延迟成了主要矛盾，因此 带来了对互联材料和层间介质材料的需求。人们成功采用低K(介电常数）倒装芯片来提 升了电子元器件的工作速度并降低功耗。然而低k材料大多具有多孔、易碎及机械强度低 等缺点，所以底部填充材料的选择尤为关键。因为它不仅通过应力再分布的方式保护焊点， 而且还要为低k介质及其与硅的界面提供保护。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术的不足，提供一种非流动环氧底部填充材料及其制备方法， 该非流动底部填充材料在芯片贴装之前先在基板上施胶，然后将芯片对准放置到基板上， 再把整个组件通过回流焊接。在回流炉中芯片与基板间通过焊料凸点焊接形成互联，同时 底部填充材料得以固化。使用这种底部填充材料后，避免了使用普通底部填充材料的施放 和清洗助焊剂的两个工艺步骤，且避免了毛细管流动，从而提高了底部填充材料工艺的生 产效率。同时，所制得的非流动底部填充材料具有较好的助焊作用，具有高模量、高可靠性、 高玻璃化转变温度、低线膨胀系数，适用于芯片尺寸更大，锡球间距更小，锡球更小低k倒 装芯片的封装。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 一种非流动环氧底部填充材料及其制备方法，其特征在于，由以下质量份的原材料组 成：液体环氧树脂20-50份、活性稀释剂1-10份、纳米球形填料1-5份、球形硅微粉40-70 份、潜伏性固化剂1-5份、偶联剂0. 1-1份、助焊剂0. 1-2份。
[0006]进一步，所述环氧树脂为液体双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、柔性环氧树脂、多 官环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。
[0007]进一步，所述活性稀释剂为新戊二醇二缩水甘油醚、对苯基叔丁基缩水甘油醚、间 苯二酚二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或 任意几种的混合物。
[0008]进一步，所述的纳米球形填料为Admatechs公司的YA050C、YA010C、YC100C中的一 种或任意几种的混合物。
[0009] 进一步，使用纳米球形填料的有益效果是：球形纳米粒子增韧，使得固化后的底 填材料不仅具有较好的韧性，而且使得底部填充材料在TCB固化过程中，球形填料含量在 50-70%，长时间保持较低的粘度的情况下不会沉降，更好的保证了胶体固化后的一致性。
[0010]进一步，所述球形硅微粉为Admatechs公司的SC1030、SE1030、SC1050、SC1030中 的一种或任意几种的混合物。
[0011] 进一步，使用球形硅微粉的有益效果是：环氧体系中加入球形硅微粉，使得底部填 充材料增稠小填充量大，同时又能大幅降低底部填充材料的膨胀系数以获得高可靠性。
[0012] 进一步，所述硅烷偶联剂为y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、y-缩水甘油 醚氧丙基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或任意几种的混合物。
[0013] 进一步，所述助焊剂为有机酸或芳香酸中的丁二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二 酸、富马酸、柠檬酸、衣康酸、邻羟基苯甲酸、苹果酸、对苯二甲酸、琥珀酸中的一种或几种的 混合物。
[0014] 进一步，使用助焊剂的有益效果是：通过引入助焊剂成分除去焊盘的氧化物和熔 融焊料表面的氧化物，以达到良好焊接的作用。
[0015] 进一步，所述液态潜伏性固化剂为TK-TOKA公司的7000、7001、7002及huntsman 公司的Aradur5200、DY9577中的一种或任意几种的混合物。
[0016] 进一步，使用液态潜伏性固化剂的有益效果是：液态的潜伏性固化剂，使得较小的 缝隙也能有底部填充材料渗透进去，并得以完全固化，适用于较小间隙的的倒装芯片的封 装。
[0017] -种非流动底部填充材料的制备方法，包括：先将液体环氧树脂、活性稀释剂加入 到搅拌容器中，室温真空状态下搅拌20min，然后再加入纳米填料和球形硅微粉份混合均匀 后在真空状态下搅拌lh，再进行三辊研磨3遍，再将研磨后的料加入到搅拌容器中，并在真 空状态下高速搅拌2h，最后依次加入硅烷偶联剂、液体潜伏性固化剂及助焊剂搅拌均匀，再 在真空状态下搅拌2h后出料即可。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明通过在环氧体系中加入球形硅微粉，使得底部填充 材料增稠小填充量大，同时又能大幅降低底部填充材料的膨胀系数以获得高可靠性。球形 纳米粒子增韧，使得固化后的底填材料不仅具有较好的韧性，而且使得底部填充材料在TCB 固化过程中，球形填料含量在50-70%，长时间保持较低的粘度的情况下不会沉降，更好的保 证了胶体固化后的一致性。通过引入硅烷偶联剂改善底部填充材料与芯片及基板的附着 力。通过引入助焊剂成分除去焊盘的氧化物和熔融焊料表面的氧化物，以达到良好焊接的 作用。同时，使用了液态的潜伏性固化剂，使得较小的缝隙也能有底部填充材料渗透进去， 并得以完全固化。通过以上手段制得的非流动底部填充材料具有高模量、高可靠性、高玻璃 化转变温度、低线膨胀系数，可更好的保护低k倒装芯片。可应用于芯片尺寸更大，锡球间 距更小，芯片与基板间隙更小，普通底部填充材料无法通过毛细管流动的倒装芯片。
【具体实施方式】
[0019] 以下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。
[0020] 实施例1 按照以下质量份称取原料 YL980 15 份 YL983U 25 份 对苯基叔丁基缩水甘油醚 5份 YA050C 5 份 球形硅微粉SC1030 45份 y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷 〇. 3份 TK-T0KA7000 3 份 助焊剂己二酸 0.8份 先将液体环氧树脂YL980、YL983U、对苯基叔丁基缩水甘油醚加入到搅拌容器中，室温 真空状态下搅拌20min，然后再加入YA050C和球形硅微粉SC1030混合均匀后在真空状态下 搅拌lh，再进行三辊研磨3遍，再将研磨后的料加入到搅拌容器中，并在真空状态下高速搅 拌2h，最后依次加入硅烷偶联剂Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、液体潜伏性固化 剂7000及助焊剂己二酸搅拌均匀，再真空状态下搅拌2h后出料即可。
[0021] 实施例2 按照以下质量份称取原料 SE-55A (SHIN-AT&C) 10 份 SE-55F (SHIN-AT&C) 35 份 1，6-己