一种芯片封装用PI材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于半导体显示驱动封装材料领域，具体涉及一种耐高温、耐弯折且膨胀系数小的芯片封装用pi材料以及该pi材料的制备方法，还涉及该pi材料在柔性线路板中的应用。

背景技术：

1、cof(chip-on-film或chip-on-flex)封装是一种用于集成电路封装的技术，其中芯片直接连接到柔性薄膜上，而不是常见的硅衬底。cof封装的主要组成部分是一块柔性薄膜，通常是聚酰亚胺(polyimide，pi)或者聚酯(polyester)材料。芯片被通过金凸连接到柔性薄膜上，然后封装和保护芯片。

2、高分子聚合物pi作为cof封装的常用基底，其会因为处于不同的环境下从而表现出不同的特性，例如在不同的环境湿度下，其会呈现出不同的吸湿膨胀的现象，从而影响cof与面板的良好结合。因此，开发出吸湿膨胀系数小的pi材料具有非常重要的意义。

3、公开号为cn116478402a的中国专利申请公开了一种高耐热低膨胀的透明聚酰亚胺及其制备方法，通过改变分子链线性与刚性，同时引入氢键交联结构，使材料拥有较高的tg同时拥有较低的膨胀系数，tg能达到360℃。公开号为cn116444793a的中国专利申请公开了一种高性能聚酰亚胺挠性覆铜板及其制备方法，利用二苯并呋喃结构具有高平面性和较强的刚性，制备得到的聚酰亚胺具有高的热稳定性(450～480℃)且和与铜相近的低热膨胀系数(18～23ppm/k)。但上述现有技术中均未提高pi材料的耐弯折性能同时降低吸水膨胀系数。

4、故，本发明致力于阐明一种pi材料及其制备方法和应用，该pi材料具有耐高温、耐弯折且吸湿膨胀系数小的特性，可避免因环境湿度影响造成的cof与面板结合不良等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明有必要提供一种芯片封装用pi材料，该pi材料耐高温、耐弯折且吸湿膨胀系数小，可避免因环境湿度影响造成的cof与面板结合不良等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一个方面提供了一种芯片封装用pi材料，其由主材和辅材制备而成，所述主材的分子结构如式i或式ⅱ所示，所述辅材为纳米六方氮化硼、纳米立方氮化硼、纳米碳化硼、纳米氮化铝中的一种或两种以上的混合；

4、

5、其中，r1、r2分别独立的选自苯基、甲基、环氧烷基、巯烷基、氢、乙烯基中的一种；n1、n2分别为各自括号内的基团数，且n1:n2＝(0.02～0.04):1；

6、具体的说，主材和辅材经过高温催化，主材闭环形成酰亚胺，同时将辅材固化至材料中，形成所述芯片封装用pi材料。

7、其中，本发明通过聚酰亚胺化改性，在刚性结构中引入耐高温的si-o柔性链，提高pi材料耐热性能同时提高了材料的耐弯折性能；并且利用亚胺中n的孤电子对与辅材之间形成弱共轭(p-p共轭)作用，使分子链之间紧密结合从而降低材料的吸水性。

8、当主材的结构为式ⅰ时，最终的pi材料结构示意如下式，式中a表示辅材：

9、

10、当主材结构为式ⅱ时，最终的pi材料结构示意如下式，式中a表示辅材：

11、

12、本发明中制得的pi材料的耐热温度为420～515℃；25℃下吸湿膨胀量为td：1～2ppm/％rh，md：7～9ppm/％rh；120℃烘烤6h后，加载900g角度为90°，r：0.38mm&speed：0rpm条件下弯折测试73～84次后fail。此材料可以降低pi在潮湿环境中的形变程度，提升柔性线路板的相关性能。

13、进一步方案，主材和辅材的添加量可根据实际性能进行调整，在本发明的一些典型的实施例中，所述主材与辅材的摩尔比为1：(0.02～0.4)。

14、本发明第二个方面提供了一种如本发明第一个方面所述的芯片封装用pi材料的制备方法，包括以下步骤：

15、将改性硅烷、第一有机溶剂、第一催化剂混合后，加热反应，制得端羟基硅油，所述改性硅烷为二氯硅烷、巯基硅烷、环氧基硅烷中的至少一种；

16、将所述端羟基硅油、氨基硅烷、第二催化剂、第二有机溶剂混合后，加热反应，制得端氨基改性硅油；

17、将所述端氨基改性硅油、酸酐、第三催化剂、第三有机溶剂混合后，加热反应，制得分子结构如式i或式ⅱ所示的主材，所述酸酐为苯四甲酸酐或联苯四甲酸酐；

18、将主材与辅材混合均匀后，高温反应，制得pi材料。

19、具体的说，本技术首先通过硅羟基的缩合形成端羟基硅油；随后利用改性氨基进行羟基封端，获得端氨基改性硅油；进一步的，利用氨基与酸酐的加成反应，形成中间体(即式ⅰ或式ⅱ所示的主材)；随后向主材中加入辅材，进行高温催化反应闭环形成酰亚胺，同时将辅材固化至材料中；并且主材中氮的孤对电子与辅材的弱共轭(p-p共轭)作用，使分子链之间紧密结合。

20、进一步方案，所述二氯硅烷选自对二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、苯基二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷中的至少一种；

21、和/或，所述巯基硅烷选自2-巯基乙基三乙氧基硅烷、巯丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；

22、和/或，所述环氧基硅烷选自(3-环氧丙基丙氧基)三甲氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

23、进一步方案，所述第一有机溶剂选自氯仿、四氢呋喃、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、吡啶、乙酸乙酯、正己烷中的至少一种。

24、进一步方案，所述第一催化剂选自硫酸、硝酸、盐酸、草酸中的至少一种。

25、进一步方案，在制得端羟基硅油的步骤中，所述加热反应的反应温度为50～65℃，时间为30～60min。

26、进一步方案，所述改性硅烷和第一催化剂的质量比为(1～1.1)：(0.001～0.003)。

27、进一步方案，所述氨基硅烷为3-氨基丙基二甲基甲氧硅烷。

28、进一步方案，所述第二有机溶剂选自苯、丙酮、乙酸乙酯、乙醚中的至少一种。

29、进一步方案，所述第二催化剂选自盐酸、硫酸、硝酸中的一种。

30、进一步方案，所述端羟基硅油、氨基硅烷和第二催化剂的质量比为(0.99～1.1)：(0.01～0.1)：(0.001～0.002)。

31、进一步方案，在制备氨基改性硅油的步骤中，所述加热反应的温度为50～70℃，时间为1～3h。

32、进一步方案，所述端氨基改性硅油与酸酐按照1.02摩尔氨基量：1.01摩尔酸酐量进行配比。

33、进一步方案，所述主材和辅材的摩尔比为1：(0.02～0.4)。

34、进一步方案，所述高温反应的温度为150～200℃，时间为3～5h。

35、本发明第三个方面提供了如本发明第一个方面所述的芯片封装用pi材料或者采用本发明第二个方面所述的制备方法制得的芯片封装用pi材料在制备柔性线路板中的应用。

36、本发明第四个方面提供了一种柔性线路板，其含有基材，所述基材采用本发明第一个方面所述的芯片封装用pi材料或者采用本发明第二个方面所述的制备方法制得的芯片封装用pi材料。

37、本发明的有益效果：

38、本发明通过聚酰亚胺化改性，在刚性结构中引入耐高温的si-o柔性链，提高pi材料耐热性能同时提高了材料的耐弯折性能；并且利用亚胺中n的孤电子对与辅材之间形成弱共轭(p-p共轭)作用，使分子链之间紧密结合从而降低材料的吸水性。

39、本发明的pi材料具有耐高温、耐弯折的性能同时吸湿膨胀系数小，可有效降低pi材料在潮湿环境中的形变。将该pi作为基材用于柔性线路板中，能够有效提升柔性线路板的相关性能。