一种用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，由以下重量配比的成分组成：（A）微米级银粉：70%～85%；（B）双官能团活性环氧稀释剂：2%～6%；（C）柔性聚合物嵌段环氧树脂：5%～15%；（D）固化剂：3%～6%；（E）固化促进剂：1%～3%；（F）偶联剂：1%～3%。本发明通过各个组分的优化组合，使固化后的低模量环氧树脂导电胶层在有着良好导电性能的同时，具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上因为形变而产生的应力。
【专利说明】一种用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于半导体封装的导电胶，特别涉及一种用于较大尺寸半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
【背景技术】
[0002]近些年来，随着大众对于以智能大屏幕手机和平板电脑为代表的便携式移动设备的需求不断攀升，发挥这些设备核心功能的半导体芯片的较大尺寸应用越来越普遍，其性能表现也越来越成为这些设备能否受到市场欢迎的关键因素之一。具备了基本功能的半导体芯片必须经过芯片粘接、引线键合、气密包封等半导体封装制程的加工，成为可实用化的电子元器件之后才能真正发挥其设计的各种性能，所以在半导体芯片封装制程工艺过程中用到的各种材料非常重要。
[0003]芯片粘接作为半导体芯片封装制程中的关键步骤之一，广泛使用了导电胶来将半导体芯片和基材粘接起来以达到固定芯片，并建立良好的导电连接实现其功能，同时把热量及时散发出去的目的。对于应用越来越广泛的较大尺寸芯片而言，其尺寸(边长)已经达到3毫米甚至更大，用于芯片粘接的导电胶还需要在固化后具有较低的模量，以便能够缓解芯片和基板之间因环境温度的变化而产生变形时产生的尺寸差别。传统的用于芯片粘接的导电胶，由于其固化后自身的模量较大，特别是150°C时的模量一般都大于1800MPa,只能用于粘接尺寸比较小的芯片。所以这样用于较大尺寸芯片粘接的导电胶需要比较特别的设计，以实现在150°C时的模量小于300MPa。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于半导体芯片封装用的导电胶，以解决现有的半导体芯片导电胶在封装大尺寸芯片时封装效果差的技术问题。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0006]一种用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，由以下重量配比的成分组成:
[0007](A)微米级银粉:70%~85% ；
[0008](B)双官能团活性环氧稀释剂:2%~6% ；
[0009](C)柔性聚合物嵌段环氧树脂:5%~15% ；
[0010](D)固化剂:3% ~6% ；
[0011](E)固化促进剂:1%~3% ；
[0012](F)偶联剂:1% ~3%。
[0013]所述微米级银粉为选自片状微米级银粉、球状微米级银粉、树枝状微米级银粉或不规则形状微米级银粉中的任意一种或几种，所述微米级银粉粒径范围为0.5微米~100微米。所述微米级银粉粒径范围优选为I微米~30微米,更优选10微米~25微米。
[0014]所述双官能团活性环氧稀释剂选自1，4-丁二醇缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、1，4-环己烷二醇缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚等中的任意一种或几种。
[0015]所述柔性聚合物嵌段环氧树脂选自柔性聚氨酯嵌段环氧树脂、柔性聚酰胺嵌段环氧树脂、柔性有机硅嵌段环氧树脂或柔性丙烯酸酯嵌段环氧树脂中的任意一种或几种。
[0016]所述固化剂选自双氰胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯醚、二氨基二苯砜或它们的衍生物中的任意一种或几种。
[0017]所述固化促进剂选自2-1烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、
1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4，5- 二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2，4- 二氨基-6- (2-1^一烷基咪唑-1-乙基)-S-三嗪、它们的衍生物、它们的盐中的任意一种或几种。
[0018]所述偶联剂选自Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β_(3，4-环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷或Y-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或几种。
[0019]本发明还提供一种制备用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶的方法，包括以下步骤:
[0020]以下步骤按照以上所述的成分重量配比进行；
[0021](I)将双官能团活性环氧稀释剂和柔性聚合物嵌段环氧树脂在室温下混合30分钟，成为均匀的初级混合物；
[0022](2)向初级混合物中加入固化剂、固化促进剂和偶联剂，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0023](3)将银粉加入次级混合物中，于室温下施加真空混合30分钟~60分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0024]本发明的有益效果是:通过各个组分的优化组合，固化后的低模量环氧树脂导电胶层在有着良好导电性能的同时，具有较小的模量，可以有效吸收芯片和基板之间界面上因为形变而产生的应力。
【具体实施方式】
[0025]以下结合实施例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。
[0026]实施例1
[0027]在室温下，分别按照表1中实施例1指定的各组分及重量，将新戊二醇缩水甘油醚、柔性聚氨酯嵌段环氧树脂和柔性有机硅嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0028]向初级混合物中加入双氰胺、二氨基二苯醚、2-乙基-4-甲基咪唑和Y-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0029]将微米级银粉(本实施例中为片状微米级银粉，粒径范围在0.5微米~100微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合30分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0030]实施例2
[0031]在室温下，分别按照表1中实施例2指定的各组分及重量，将新戊二醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚和柔性聚氨酯嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0032]向初级混合物中加入双氰胺、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基_5_羟基甲基咪唑、Y-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和β _(3，4-环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0033]将微米级银粉(本实施例中为片状微米级银粉，粒径范围在I微米~30微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合60分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0034]实施例3 [0035]在室温下，分别按照表1中实施例3指定的各组分及重量，将新戊二醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、柔性聚氨酯嵌段环氧树脂和柔性有机硅嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0036]向初级混合物中加入二氨基二苯醚、2-乙基-4-甲基咪唑和β-(3，4_环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0037]将微米级银粉(本实施例中为球状微米级银粉，粒径范围在0.5微米~100微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合60分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0038]实施例4
[0039]在室温下，分别按照表1中实施例4指定的各组分及重量，将二乙二醇缩水甘油醚、柔性聚氨酯嵌段环氧树脂和柔性有机硅嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0040]向初级混合物中加入二氨基二苯醚、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑和Y -缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0041]将微米级银粉(本实施例中为球状微米级银粉，粒径范围在I微米~30微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合30分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0042]实施例5
[0043]在室温下，分别按照表1中实施例5指定的各组分及重量，将新戊二醇缩水甘油醚和柔性有机硅嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0044]向初级混合物中加入双氰胺、2-乙基-4-甲基咪唑和β -(3，4-环氧环己基)_乙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；[0045]将微米级银粉(本实施例中为树枝状微米级银粉，粒径范围在0.5微米~100微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合30分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0046]实施例6
[0047]在室温下，分别按照表1中实施例6指定的各组分及重量，将新戊二醇缩水甘油醚和柔性聚氨酯嵌段环氧树脂混合30分钟至均匀，成为均匀的初级混合物。
[0048]向初级混合物中加入双氰胺、2-乙基-4-甲基咪唑、Y-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷和β _(3，4-环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷，室温下混合30分钟，然后通过三辊研磨机研磨，使得其中的固体颗粒粒径小于20微米并分布均匀，然后再混合30分钟成为均匀的次级混合物；
[0049]将微米级银粉(本实施例中为树枝状微米级银粉，粒径范围在I微米~30微米)分别加入次级混合物中，于室温下施加真空混合60分钟使其成为用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶。
[0050]表1.各个组分添加量(单位:克)
[0051]
【权利要求】
1.一种用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，由以下重量配比的成分组成: (A)微米级银粉:70%~85% ； (B)双官能团活性环氧稀释剂:2%~6%； (C)柔性聚合物嵌段环氧树脂:5%~15%； (D)固化剂:3%~6%; (E)固化促进剂:1%~3%; (F)偶联剂:1%~3%。
2.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述微米级银粉为选自片状微米级银粉、球状微米级银粉、树枝状微米级银粉或不规则形状微米级银粉中的任意一种或几种，所述微米级银粉粒径范围为0.5微米~100微米。
3.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述双官能团活性环氧稀释剂选自1，4-丁二醇缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、1，4-环己烷二醇缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚等中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述柔性聚合物嵌段环氧树脂选自柔性聚氨酯嵌段环氧树脂、柔性聚酰胺嵌段环氧树月旨、柔性有机硅嵌段环氧树脂或柔性丙烯酸酯嵌段环氧树脂中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述固化剂选自双氰胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯醚、二氨基二苯砜或它们的衍生物中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述固化促进剂选自2-1烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2，4-二氨基-6- (2-1^一烷基咪唑-1-乙基)_S-三嗪、它们的衍生物、它们的盐中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1至4任一项所述的用于半导体芯片封装的低模量环氧树脂导电胶，其特征在于，所述偶联剂选自Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β _(3，4-环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷或Y-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或几种。
【文档编号】C09J163/00GK103642421SQ201310595650
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】吴光勇, 李清, 王建斌, 陈田安 申请人:烟台德邦科技有限公司