底部填充胶及其制备方法和芯片封装结构与流程

本发明涉及芯片封装，特别涉及底部填充胶及其制备方法和芯片封装结构。

背景技术：

1、底部填充胶是底部填充用的胶水，其被要求具有快速流动的性能，能够在适用温度条件下很好充满芯片与电路板之间的狭小间隙，达到封装保护芯片的效果。而且，由于芯片在使用的过程中产生大量的热量，为了防止翘曲，还要求底部填充胶具有较高的玻璃化转变温度和较高的模量，从而确保封装器件耐高温的可靠性而不至于失效。

2、为了满足上述性能，有些底部填充胶中引入cl-等离子，但随着cl-等离子的引入，在水分的作用下会加速管芯中铝引线的腐蚀，使电子元器件制品的寿命受到恶劣影响。目前世界上含可水解氯600mg/kg左右的通用型环氧树脂只能适用64k存储单元的存储程度，无法满足256k存储单元的存储程度，更无法满足未来的1m存储单元时代。

3、此外，为了提高底部填充胶的耐热性能和力学性能，还可以加入了分子量较大的树脂进行聚合。但分子量较大的树脂的引入，会增大体系的粘度，进而严重降低体系的流动性，对底部填充胶的流动和粘接性能会产生严重不利的影响。

4、综上，底部填充胶的各项综合指标有待整体性的提高，否则难以满足芯片封装的要求，导致底部填充胶产品在半导体倒装芯片的封装制程中难以推广应用。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种底部填充胶及其制备方法和芯片封装结构。

2、本发明第一方面提供一种底部填充胶，其技术方案如下：

3、一种底部填充胶，包括以下重量百分比的原料：

4、

5、所述无机填料包括第一无机填料和第二无机填料，所述第一无机填料的粒径d50小于第二无机填料的粒径d50。

6、在其中一些实施例中，所述多官能团环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

7、1)包括三官能团环氧树脂、四官能团环氧树脂或其组合；

8、2)环氧当量为90g/eq～125g/eq；

9、3)25℃下的粘度为300cp～9000cp。

10、在其中一些实施例中，所述双酚f型环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

11、1)环氧当量为160g/eq～180g/eq；

12、2)25℃下的粘度为1500cp～5000cp。

13、在其中一些实施例中，所述萘系环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

14、1)环氧当量为130g/eq～160g/eq；

15、2)30℃下的粘度为20000cp～30000cp。

16、在其中一些实施例中，所述无机填料满足以下条件中的至少一个：

17、1)所述第一无机填料和第二无机填料各自独立地为硅微粉；

18、2)所述第一无机填料的粒径d50为0.3μm～0.7μm，所述第二无机填料的粒径d50为1.7μm～2.1μm；

19、3)所述第一无机填料占无机填料总量的5wt％～25wt％，所述第二无机填料占无机填料总量的75wt％～95wt％。

20、在其中一些实施例中，所述活性稀释剂选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚或其组合。

21、在其中一些实施例中，所述潜伏型双氰胺类固化剂选自潜伏型粉末双氰胺、潜伏型液态双氰胺或其组合。

22、在其中一些实施例中，所述功能助剂包括偶联剂、分散剂、消泡剂或其组合。

23、在其中一些实施例中，所述底部填充胶包括以下质量百分比的原料：

24、

25、

26、本发明第二方面提供一种底部填充胶的制备方法，其技术方案如下：

27、混合上述的双酚f型环氧树脂、萘系环氧树脂、多官能团环氧树脂、活性稀释剂、潜伏型双氰胺类固化剂、功能助剂，搅拌，加入所述无机填料，搅拌，待所得混合物的温度≤10℃，加入所述咪唑类促进剂，搅拌。

28、本发明的第三方面提供一种芯片封装结构，其技术方案如下：

29、一种芯片封装结构，包括基板、设置在基板上的芯片、及在基板与芯片之间的多个间隔设置的焊接凸点，所述基板与芯片之间的焊接凸点之间的间隙中填充有底部填充材料，所述底部填充材料由上述的填充胶固化后形成。

30、与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：

31、本发明以双酚f型环氧树脂、萘系环氧树脂和多官能团环氧树脂搭配作为主树脂，能够在保证底部填充胶具有较低粘度以满足快速流动需求的基础上，形成交联密度高的三维网络，有利于提高底部填充胶的耐热性能和玻璃化转变温度，而且主树脂中无卤素，可满足芯片256k存储单元的存储程度，甚至也可满足未来的1m存储单元的需求。同时加入了活性稀释剂，其能够参与共聚，实现三维网络中刚柔并济的分子链设计，提高底部填充胶的弹性模量并兼顾提高韧性，防止底部填充胶界面和本体开裂，提高底部填充胶的抗翘曲性能和可靠性。同时加入了潜伏型双氰胺类固化剂，其与主树脂相容性好，有利于降低固化温度，实现中温快速固化。同时加入了粒径d50不同的两种无机填料，这样的设计有助于在底部填充胶流动过程中发挥“大球助推，小球助流”的作用，促进产品的快速流动，并在固化产物的三维网络中，通过大小微球紧密堆积还可以促进产品热膨胀系数的降低，有利于提高弹性模量。综上，通过各组分的相互配合，本发明的底部填充胶同时具有低粘度、高玻璃化转变温度、高耐热、高弯曲模量和高弹性模量的性能，综合性能优异。

技术特征：

1.一种底部填充胶，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

2.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述多官能团环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

3.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述双酚f型环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

4.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述萘系环氧树脂满足以下条件中的至少一个：

5.根据权利要求1-4任一项所述的底部填充胶，其特征在于，所述无机填料满足以下条件中的至少一个：

6.根据权利要求1-4任一项所述的底部填充胶，其特征在于，所述活性稀释剂选自3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚或其组合。

7.根据权利要求1-4任一项所述的底部填充胶，其特征在于，所述潜伏型双氰胺类固化剂选自潜伏型粉末双氰胺、潜伏型液态双氰胺或其组合。

8.根据权利要求1-4任一项所述的底部填充胶，其特征在于，所述功能助剂包括偶联剂、分散剂、消泡剂或其组合。

9.根据权利要求1-4任一项所述的底部填充胶，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：

10.一种底部填充胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.一种芯片封装结构，其特征在于：包括基板、设置在基板上的芯片、及在基板与芯片之间的多个间隔设置的焊接凸点，所述基板与芯片之间的焊接凸点之间的间隙中填充有底部填充材料，所述底部填充材料由权利要求1-9任一项所述的底部填充胶固化后形成。

技术总结
本发明涉及芯片封装技术领域，特别涉及底部填充胶及其制备方法和芯片封装结构。包括以下质量百分比的原料：双酚F型环氧树脂20wt％～36.5wt％；萘系环氧树脂0.7wt％～3wt％；多官能团环氧树脂0.7wt％～3wt％；活性稀释剂0.5wt％～3wt％；潜伏型双氰胺类固化剂1wt％～8wt％；咪唑类促进剂0.3wt％～0.5wt％；无机填料55wt％～75wt％；功能助剂0.5wt％～2wt％；所述无机填料包括第一无机填料和第二无机填料，所述第一无机填料的粒径D50小于第二无机填料的粒径D50。本发明的底部填充胶同时具有低粘度、高玻璃化转变温度、高耐热、高弯曲模量和高弹性模量的性能，综合性能优异。

技术研发人员：肖德海,喻琴,邓振杰,颜明发,徐玉文
受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12