树脂组合物及其应用的制作方法

本技术实施例涉及电子器件制备，特别是涉及一种树脂组合物及其应用。

背景技术：

1、随着信息技术的不断发展，电子整机设备向小型化、便携式、多功能化、数字化及高可靠性、高性能等方向发展，因此要求设备内部元器件趋于小型化、集成化以至模块化。基于此，先进封装技术得到不断发展和广泛应用，如扇入型晶圆级封装(fan-in waferlevel packaging,fowlp)、扇出型晶圆级封装(fan-out wafer level packaging,fowlp)、硅通孔技术(through silicon via，tsv)、2.5d封装、3d封装、ewlb(embedded wafer levelball grid array，嵌入型晶圆级球栅阵列封装)等。

2、其中，扇出型晶圆级封装(fowlp)具有无衬底封装、薄封装、低阻抗和相同硅芯片尺寸高i/o(input/ouput接口，即输入/输出接口)数等特点，可以最大程度地保证信号的快速传输和电子运算处理器快速计算，并能有效降低传输损耗和功耗，满足电子设备轻薄化和高性能化的需求。扇出型晶圆级封装(fowlp)结构主要采用压模(compression molding)进行塑封，塑封材料包括液态环氧塑封料(liquid molding compound，lmc)、颗粒环氧塑封料(granular molding compound，gmc)和片状环氧塑封料(sheet molding compound，smc)。其中lmc具有操作简便、无粉尘问题、技术成熟，塑封均匀等特性，占有90％以上的市场。在fowlp中，为保证lmc在压模前具有足够的工艺操作窗口以及能够实现完全填充，要求其具有低粘度和高流动性；此外，固化后的lmc包覆在芯片外，为保证元器件在服役过程中的可靠性，需要求它具有较低的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，cte)、较高的玻璃转化温度(glass transition temperature,tg)和较低的翘曲。为了提高塑封料可靠性一般尽可能地将无机填料的加入量提高，然而无机填料含量的提高会使得lmc体系粘度偏高，工艺窗口偏窄，影响完全填充。因此，有必要提供一种液态环氧塑封料能够兼具低粘度和高流动性，且固化后能够具有较低的热膨胀系数cte、较高的玻璃转化温度tg。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术实施例提供一种树脂组合物，该树脂组合物具有低粘度，且固化后具有较低的热膨胀系数cte，较高的玻璃化转变温度tg，可加大工艺窗口，提升填充效果，改善电子器件封装产生的晶圆翘曲问题，提高电子器件的封装可靠性。

2、具体地，本技术实施例第一方面提供一种树脂组合物，所述树脂组合物包括环氧树脂、固化剂和硅微粉，所述硅微粉的最频径为18μm-22μm，所述硅微粉的平均粒径为6μm-9μm。

3、本技术实施例提供的树脂组合物在室温下为液态，为液态树脂组合物，该树脂组合物通过选用包括多种不同粒径的硅微粉作为填料，并将硅微粉的最频径和平均粒径控制在特定范围，由于硅微粉的大颗粒尽可能接近截止粒径(25μm)，且通过硅微粉大颗粒和小颗粒的适当搭配使平均粒径在6μm-9μm，可以使树脂组合物具有高硅微粉填充量(即高质量含量)和良好的封装填充性，进而有利于树脂组合物体系在硅微粉填充量高时仍具有低粘度和高流动性，同时降低树脂组合物固化后产物的热膨胀系数cte；将该树脂组合物用于电子器件封装，能够扩宽工艺操作窗口，能够更好地实现完全填充，减少流痕产生，且在固化后形成的覆盖在电子元器件表面的塑封体能够具有较低的热膨胀系数cte和较高的玻璃转化温度tg，从而提升填充效果，改善电子器件封装产生的晶圆翘曲问题，提高电子器件的封装可靠性。

4、本技术实施方式中，硅微粉是由天然石英或熔融石英加工而成的二氧化硅微粉，硅微粉为球形或类球形颗粒。硅微粉的热膨胀系数较低有利于树脂组合物体系在固化后获得低热膨胀系数，硅微粉还具有高机械强度和低吸水性，有利于提高封装可靠性。硅微粉具有球形或类球形结构有利于提升树脂组合物的流动性，从而更好实现填充。

5、本技术实施方式中，所述硅微粉的比表面积为1.6m2/g-2m2/g。本技术实施例通过选用最频径和平均粒径在特定范围的硅微粉，使硅微粉具有低比表面积，从而能够更好地提升树脂组合物体系的流动性，提升树脂组合物固化物的均匀性，使固化后所得塑封体获得更均匀的热膨胀系数cte，从而更好地改善翘曲问题。

6、本技术实施方式中，所述树脂组合物中，所述硅微粉的质量占比大于或等于86％。通过将硅微粉控制在较高的含量，有利于降低树脂组合物固化物的热膨胀系数，改善翘曲，从而提高封装可靠性。

7、本技术一些实施方式中，所述树脂组合物中，所述硅微粉的质量占比为86％-92％。通过将硅微粉控制在尽可能高的适合的含量范围，能够使得树脂组合物更好地兼顾低热膨胀系数和低粘度，从而保证树脂组合物作为电子器件塑封料的工艺可实现性和封装可靠性。

8、本技术实施方式中，所述硅微粉的截止粒径(即卡断粒径、截断粒径)为25μm，所述硅微粉中，粒径大于25μm的硅微粉的质量占比小于1％。将硅微粉的截止粒径控制在25μm，并将大于25μm的硅微粉的含量控制在极低的占比，可以更好地实现完全填充。

9、本技术实施方式中，所述硅微粉中，粒径大于15μm的硅微粉的质量占比大于或等于20％。本技术一些实施方式中，所述硅微粉中，粒径大于15μm的硅微粉的质量占比大于或等于20％，且小于或等于35％。将粒径大于15μm的较大粒径的硅微粉控制在相对较大的占比，可以更好地实现树脂组合物的低粘度性能。

10、本技术实施方式中，所述硅微粉中，粒径小于1.5μm的硅微粉的质量占比大于或等于20％。本技术一些实施方式中，所述硅微粉中，粒径小于1.5μm的硅微粉的质量占比大于或等于20％，且小于或等于35％。小粒径的亚微米硅微粉和纳米硅微粉的适当搭配，可以实现高填充比，同时可以增加流动性，提高树脂组合物填充性。

11、本技术实施方式中，所述硅微粉中，粒径小于0.5μm的硅微粉的质量占比小于或等于12％。小粒径的纳米硅微粉控制在较小的含量，有利于提升树脂组合物体系整体的流动性。

12、本技术实施方式中，所述固化剂在所述树脂组合物中的质量占比为3％-8％。适合的固化剂含量可使得树脂组合物能够顺利实现固化，获得满足封装的基本物性，且能够更好地保证晶圆具有较小的翘曲。

13、本技术实施方式中，所述环氧树脂在所述树脂组合物中的质量占比为3％-8％。适合的环氧树脂含量可使得树脂组合物能够满足封装的基本物性，实现填充，且能够更好地保证晶圆具有较小的翘曲。

14、本技术一些实施方式中，所述树脂组合物中，所述硅微粉的质量占比为86％-92％，所述固化剂的质量占比为3％-8％，所述环氧树脂的质量占比为3％-8％。本技术实施例树脂组合物采用高质量含量硅微粉、以及适合的环氧树脂和固化剂配比，可以更好地保证树脂组合物体系的整体物性，使树脂组合物具有低粘度，高粘度稳定性，低热膨胀系数cte，高玻璃化转变温度tg，高剥离强度，低吸水性等，还可降低晶圆翘曲，提高电子器件封装可靠性。

15、本技术实施方式中，所述环氧树脂相对所述树脂组合物中所有有机组分的质量占比为10％-55％。

16、本技术实施方式中，所述固化剂相对所述树脂组合物中所有有机组分的质量占比为10％-80％。将环氧树脂和固化剂在有机组分中的质量占比控制在上述范围，可以更好地平衡粘度、粘结力、固化效果等，而且能够更好地平衡树脂组合物的热收缩和化学收缩性能，从而有利于改善晶圆翘曲的问题。

17、本技术实施方式中，所述环氧树脂的环氧基团与所述固化剂的反应性官能团的数量比为0.3-2。即环氧树脂能够参与反应的基团的数量与固化剂能够参与反应的基团的数量之比在0.3-2的范围内，将环氧树脂与固化剂能够反应的基团数量比控制在上述范围内，可以更好地平衡粘度、粘结力、固化效果、吸水性等性能，提升树脂组合物的综合性能，而且能够更好地平衡树脂组合物的热收缩和化学收缩性能，从而有利于改善晶圆翘曲的问题。

18、本技术实施方式中，所述固化剂包括酸酐固化剂和/或胺类固化剂。本技术实施方式中，酸酐固化剂可以是六氢苯酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基那迪克酸酐、5-降冰片烯-2，3-二酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐等中的一种或多种。本技术实施方式中，胺类固化剂可以是聚醚胺、异佛尔酮二胺、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基-二环己基甲烷等。其中，使用酸酐类固化剂有利于获得低粘度，且反应快，固化时间短。

19、本技术实施方式中，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚ad型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、脂环型环氧树脂、萘系环氧树脂、氨基苯酚型环氧树脂中的一种或多种。树脂组合物中，环氧树脂可以是一种，也可以是多种(两种或两种以上)的组合。

20、本技术实施方式中，为了改善树脂组合物的性能，所述树脂组合物还可以包括添加剂，所述添加剂包括偶联剂、应力改性剂、固化促进剂、着色剂、分散剂、离子捕捉剂、流平剂、阻燃剂、脱模剂、流动改进剂中的一种或多种。添加剂可以根据具体需要加入。

21、本技术实施方式中，所述树脂组合物在25℃、3倒秒下的粘度小于800pas。本技术实施例的树脂组合物在室温下具有较低粘度，因而具有较宽的工艺操作窗口，有利于保证树脂组合物在进行塑封时良好的流动性和填充性，更好地进行封装操作，提高封装效果。

22、本技术实施方式中，所述树脂组合物在室温、45％湿度下静置24小时的粘度变化率小于300％。树脂组合物的粘度变化率小，即粘度稳定性高，有利于其在封装工艺中的应用。

23、本技术实施方式中，所述树脂组合物的固化物的玻璃化转变温度大于或等于140℃。树脂组合物在固化后具有较高的玻璃化转变温度tg，可以提高封装所得塑封体的服役可靠性。

24、本技术实施方式中，所述树脂组合物的固化物的温度在tg以下时的热膨胀系数(线膨胀系数)小于或等于10ppm/k，温度在tg以上时的热膨胀系数小于或等于40ppm/k。树脂组合物的固化物具有较低的热膨胀系数，可以保证封装所得塑封体具有较高尺寸、结构稳定性，提高封装件的服役可靠性。

25、本技术实施例第二方面提供一种封装材料，用于电子元器件的密封包装，所述封装材料包括本技术实施例第一方面所述的树脂组合物和/或所述树脂组合物的固化物。采用本技术实施例提供的树脂组合物作为封装材料，用于电子元器件的封装，可以提升封装效果，提高电子器件的服役可靠性。

26、本技术实施例第三方面提供第一方面所述的树脂组合物在电子元器件密封包装中的应用。具体地，树脂组合物用于形成覆盖电子元器件的塑封体，以固定保护电子元器件。

27、本技术实施例第四方面提供一种固化物，所述固化物包括本技术实施例第一方面所述的树脂组合物的固化物。本技术实施例的固化物可以是根据需要采用树脂组合物固化形成各种形状，覆盖于需要进行封装的电子元器件表面。

28、本技术实施例第五方面提供一种封装器件，所述封装器件包括本技术实施例第四方面所述的固化物。本技术实施例封装器件，采用本技术实施例提供的树脂组合物的固化物实现封装，具有较高的服役可靠性。

29、本技术实施方式中，所述封装器件包括基板、设置在所述基板上的电子元器件、以及覆盖所述电子元器件的塑封体，所述塑封体包括所述固化物。本技术中，电子元器件包括但不限于芯片，当电子元器件为芯片时，封装器件为一芯片封装结构。

30、本技术实施例还提供一种终端设备，所述终端设备包括电路板和设置在所述电路板上的本技术实施例第五方面所述的封装器件。本技术实施例终端设备采用本技术实施例提供的封装器件可以提高终端设备的服役可靠性。

31、本技术实施例还提供一种通信设备，所述通信设备包括本技术实施例第五方面所述的封装器件。

32、本技术实施例还提供一种通信基站，所述通信基站包括本技术实施例第五方面所述的封装器件。