一种液态环氧树脂组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于电子封装材料，具体为一种液态环氧树脂组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着集成电路的不断发展，电子封装有了低成本、高性能和高集成度的新需求，同时尺寸上更是趋向更小、更轻、更薄，晶圆级封装作为一类先进封装技术，更加符合消费电子发展的需求和趋势，与传统封装相比，其能够整合优化封装产业链，缩短生产周期，降低生产成本，同时具有封装尺寸小、电性能优良、散热好等优势，可成为未来的主流封装方式。与此同时，应用于晶圆级封装的树脂材料也势必随之有“薄型化”、“精细化”的新挑战。

2、适用于晶圆级封装的液态塑封料已有广泛的研究及使用(参考专利jp6315170b2)，但其无机填料尺寸大，不适用于薄型封装，无法适配更精细的封装结构或焊球保护。同时，针对晶圆级封装，翘曲问题也一直是难点。翘曲是指封装器件在平面外的弯曲和变形，热膨胀系数的失配和固化过程的收缩是其产生的主要原因，因塑封工艺而引起的翘曲会导致如分层和芯片开裂等一系列的可靠性问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中应用于晶圆级封装的树脂材料不使用薄型封装、容易翘曲的问题，本发明提供了一种液态环氧树脂组合物。该液态环氧树脂组合物包括以下组分：

2、(a)环氧树脂；

3、(b)通式(1)所示的酸酐固化剂；

4、(c)除通式(1)外的环氧树脂固化剂；

5、(d)填料；

6、(e)固化促进剂；

7、(f)应力释放剂；

8、其中，通式(1)为r1、r2各自独立地选自为h、甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种；

9、(d)填料在所述液态树脂组合物中的占比为70～90wt％。

10、进一步地，所述(b)酸酐固化剂通过以下方法制备：

11、s1：二(邻烃基羧基苯)并环辛烷溶解在第一有机溶剂中，加入4-羟基邻苯二甲酸混合均匀，逐步滴加酸催化剂，控制反应温度80-150℃，反应6-12h；

12、s2：减压蒸馏除去所述第一有机溶剂，洗涤，萃取，干燥，得到中间产物；

13、s3：取所述中间产物充分溶解于第二有机溶剂中，逐步滴加脱水剂，控制反应温度80-150℃，反应2-5h，得到目标产物。

14、进一步地，所述(a)环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、萘型环氧树脂、氨基苯酚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、聚醚型环氧树脂、醇醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂及脂肪族环氧树脂中的一种或多种；

15、所述(a)环氧树脂在所述液态环氧树脂组合物中的占比为0.5～15wt％。

16、进一步地，所述脂环族环氧树脂选自1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯中的一种或多种。

17、进一步地，所述(c)除通式(1)外的环氧树脂固化剂选自酸酐类、苯酚类、咪唑类、脂环胺类、芳香胺类、萘型酚醛树脂及其衍生物和双环戊二烯与苯酚的共聚物中的一种或多种。

18、进一步地，所述(d)填料为无机填充材料，选自二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化铝和碳化硅中的一种或多种；

19、所述(d)填料含有占所述液态环氧树脂组合物5～20wt％的粒径为5nm～200nm的颗粒；

20、所述(d)填料的形状为球状，平均粒径为1～15μm。

21、进一步地，所述(e)固化促进剂选自胺类固化促进剂、咪唑类固化促进剂、磷类固化促进剂、鏻盐类固化促进剂、双环式脒类及其衍生物、有机金属络合物和多胺的尿素化物中的一种或多种；

22、所述(e)固化促进剂在所述液态环氧树脂组合物中的占比为2～12wt％。

23、进一步地，所述(f)应力释放剂选自聚硅氧烷结构的环氧改性硅油、液体硅橡胶、有机硅改性环氧树脂、丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚醚弹性体、聚氨酯中的任意一种或几种；

24、所述(f)应力释放剂在所述液态环氧树脂组合物中的占比为5～30wt％。

25、本发明还提供一种如上任一项所述的液态环氧树脂组合物在晶圆级芯片封装中的应用。

26、本发明还提供了一种液态环氧树脂组合物的制备方法。该液态环氧树脂组合物的制备方法包括以下步骤：

27、s1：将组分(a)、(b)、(c)及(f)室温下均匀混合得到混合物ⅰ；

28、s2：将得到的混合物ⅰ的至少一部分与上述(d)组分中5nm～200nm的颗粒中至少一部分在充分混合均匀得到混合物ⅱ；

29、s3：在上述混合物ⅱ中加入余下的混合物ⅰ，充分混合均匀得到混合物ⅲ；

30、s4：将余下(d)组分加入到混合物ⅲ中，充分混合均匀得到混合物ⅳ；

31、s5：最后在混合物ⅳ中加入(e)组分混合均匀得到液态环氧树脂组合物，混合过程中可适当加热，但不超过树脂体系反应活化温度。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明提供的液态环氧树脂组合物使用具有二苯并八元环的酸酐固化剂，其固化物热膨胀系数可调，能够有效降低树脂封装后成型件的翘曲。

34、本发明获得的液态环氧树脂组合物具有更小的无机填料尺寸能够实现精细结构的填充或焊球保护即更薄尺寸的半导体封装。

35、本发明提供的的液态环氧树脂组合物其固化物用dma方法测得的玻璃化转变温度为125～200℃，耐热性好，可抵抗半导体元件使用过程中发热所致的失效，内应力小，切割成型性好。

技术特征：

1.一种液态环氧树脂组合物，其特征在于，包括以下组分：

2.如权利要求1所示的液态环氧树脂组合物，其特征在于，所述(b)酸酐固化剂通过以下方法制备：

3.如权利要求1所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

4.如权利要求3所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

5.如权利要求1所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

6.如权利要求1所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

7.如权利要求1所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

8.如权利要求1所述液态环氧树脂组合物，其特征在于，

9.如权利要求1-8任一项所述的液态环氧树脂组合物在晶圆级芯片封装中的应用。

10.一种液态环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电子封装材料技术领域，提供了种液态环氧树脂组合物。该液态环氧树脂组合物包括以下组分：(A)环氧树脂；(B)通式(1)所示的酸酐固化剂；(C)除通式(1)外的环氧树脂固化剂；(D)填料；(E)固化促进剂；(F)应力释放剂；其中，通式(1)为R1、R2各自独立地选自为H、甲基、乙基、丙基或丁基中的任意一种；(D)填料在所述液态树脂组合物中的占比为70～90wt％。本发明提供的液态环氧树脂组合物使用具有二苯并八元环的酸酐固化剂，其固化物热膨胀系数可调，能够有效降低树脂封装后成型件的翘曲。

技术研发人员：朱朋莉,周丽平,刘明强,罗延杰,韦春香,孙蓉
受保护的技术使用者：深圳先进电子材料国际创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13