一种BGA焊柱加固用环氧胶及其制备方法与流程

本技术涉及电子材料制备，更具体地说，它涉及一种一种bga焊柱加固用环氧胶及其制备方法。

背景技术：

1、球栅阵列封装(英语：bga、ball grid array，以下简称bga)技术为应用在集成电路上的一种表面黏着封装技术，随着ic封装技术向高密度、薄型化、高性能和低成本的方向发展，bga因具有的高可靠性、优良的电气和热性能而被越来越广泛的应用于军工、航空、航天等领域中。

2、其中ccga作为bga的一种封装形式，其封装结构是在陶瓷基板的顶部方式集成电路芯片，多为倒装形式，且相比传统封装形式，其不使用连接在陶瓷基板下方的焊球，而是90sn/10pb焊柱，具有较高的组装可靠性。

3、pcba，即印刷电路板组装，是指将ccga器件通过表面贴装技术(smt)或者插件技术(tht)等方法固定并焊接在印刷电路板(pcb)上，从而形成一个具备特定功能的电子装置，所用技术又称作贴片技术。简单来说，pcba就是在印刷电路板上安装好各种电子元器件的电子模块。

4、而实际应用过程中，发现ccga器件的焊柱在经过温度循环、高低温贮存等可靠性试验后，其焊柱的抗震、抗剪强度约下降20％-30％；在热冲击考核试验中，在焊柱与基板焊接界面、焊料包裹焊柱的端部仍会出现失效断裂现象。故通常需要对bga焊柱进行加固，而目前的加固方式大致分为两种：一种采用环氧树脂胶，沿ccga器件的周边填充适量，通过在加温炉或者烤箱内的高温条件下固化；另一种是采用uv固化材料，在ccga器件周边涂覆，通过在uv炉或者led面光源等紫外线装置内进行uv照射固化；进而提高bga焊柱可靠性和寿命。

5、其中，因环氧树脂胶的使用操作简单，固化后具有优异的强度和抗冲击性能，且粘附性较佳，故被广泛使用；但其抗冷热变化能力弱，受到冷热冲击后，自身结构强度下降，容易产生裂缝，导致带来的加固效果降低，整体使用寿命下降，进而影响最终产品的使用稳定，因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了提高环氧树脂胶在冷热变化环境中对bga焊柱的加固稳定性，本技术提供一种bga焊柱加固用环氧胶。

2、第一方面，本技术提供一种bga焊柱加固用环氧胶，采用如下的技术方案：

3、一种bga焊柱加固用环氧胶，包含a组分和b组分，所述a组分由以下重量份的原料组成：

4、双酚a型环氧树脂70-80份；

5、端羧基液体丁腈橡胶5-10份；

6、聚硫橡胶2-5份；

7、纳米氧化铝晶须3-7份；

8、硅烷偶联剂1-5份；

9、活性稀释剂10-15份；

10、填充剂3-5份；

11、所述b组分由以下重量份的原料组成：

12、固化剂70-90份；

13、促进剂2-6份；

14、所述a组分和b组分的重量比为(2.2-3.8):1。

15、通过采用上述技术方案，聚硫橡胶的使用，通过自身分子链长改变了环氧胶体系的交联密度，降低了体系的固化应力，增大了树脂网络交联点间的运动能力，当裂纹在基体中产生时，裂纹的扩展方向容易变向弯曲，进而不易产生裂缝；端羧基液体丁腈橡胶能够在环氧树脂交联网络构成的连续相中成为分散相，而分散相颗粒形成海岛结构，能够很好的调控内应力变化；纳米氧化铝晶须在环氧胶体系中分散均匀，通过其与环氧基团在界面上形成大于范德华力的作用，可对裂纹的扩展带来抑制效果。同时，端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶和纳米氧化铝晶须间能够起到优异的复配作用，当固化后的环氧胶受到冷热冲击后，内部产生的微裂纹通过聚硫橡胶被引导至纳米氧化铝晶须，此时大部分的微裂纹的扩展收到抑制而发生终止，而剩余微裂纹的扩展会通过纳米氧化铝晶须导入端羧基液体丁腈橡胶形成的分散相颗粒中，会被进一步遏制；如此，便能够使bga焊柱加固用环氧胶在冷热变化环境中抗裂缝能力显著提高，进而提高bga焊柱可靠性和寿命。

16、优选的，所述a组分和b组分的重量比为3:1。

17、通过采用上述技术方案，上述重量比的a组分和b组分在混合后，能够获得较为优异稳定的固化效果，尤其针对端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶和纳米氧化铝晶须在环氧胶体系中的配合，更能够较好的应对冷热变化环境中微裂纹的扩展，使得到的bga焊柱加固用环氧胶在冷热变化环境中应用后的可靠性和寿命较为突出。

18、优选的，所述纳米氧化铝晶须的直径为5-10nm，长度为50-200nm。

19、通过采用上述技术方案，上述规划的纳米氧化铝晶须能够较为均匀的分散与环氧胶的树脂体系中，在固化后的环氧胶受到冷热冲击时，纳米氧化铝晶须对微裂纹的扩展具有较高的承引作用，并在承引后进行抑制或引导至端羧基液体丁腈橡胶形成的分散相颗粒中，可显著避免微裂纹扩展形成裂缝，进而使得到的bga焊柱加固用环氧胶在冷热变化环境应用中具有较高的产品性能。

20、优选的，所述端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶和纳米氧化铝晶须的重量比为8:3:5。

21、通过采用上述技术方案，上述重量比的端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶和纳米氧化铝晶须在环氧胶体系中的复配效果较为优异，对冷热冲击下产生的微裂纹具有较高的处理率，能极大有效的避免微裂纹转化为裂缝，进而使得到的bga焊柱加固用环氧胶具有较高的品质。

22、优选的，所述双酚a型环氧树脂的环氧当量为250-450g/eq，端羧基液体丁腈橡胶的分子量为6000-8000。

23、通过采用上述技术方案，上述环氧当量的双酚a型环氧树脂粘接力较强，电绝缘性能较为优异，具有低分子量环氧树脂的特性，更适用于bga焊柱加固；而上述规格的双酚a型环氧树脂和端羧基液体丁腈橡胶配合，使得端羧基液体丁腈橡在环氧树脂交联网络形成的分散相颗粒更加均匀，进而使得端羧基液体丁腈橡与聚硫橡胶、纳米氧化铝晶须间发挥出较为优异的配合效果，能够得到在冷热变化环境应用更加稳定持久的bga焊柱加固用环氧胶。

24、优选的，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、甘油环氧树脂、间苯二酚双缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和甲酚类缩水甘油醚中的任意一种或几种的组合物。

25、通过采用上述技术方案，活性稀释剂的分子结构中含有活性基团，能够参加环氧的固化交联反应，提高固化后bga焊柱加固用环氧胶的整体性能；同时，活性稀释剂能够调节bga焊柱加固用环氧胶的流动性，在使用过程中更易涂布和粘合；而上述种类的活性稀释剂均能够稳定应用于本技术bga焊柱加固用环氧胶中，并发挥出优异稳定作用。

26、优选的，所述填充剂为硅灰石、硅酸钙、石英粉、石棉粉、滑石粉和石墨粉中的任意一种或几种的组合物。

27、通过采用上述技术方案，上述种类的填充剂能够均匀分散在各组分原料间，使bga焊柱加固用环氧胶的粘度以及固化后的强度得到改善和稳定保证，进而能够得到品质优异的bga焊柱加固用环氧胶。

28、优选的，所述固化剂为聚醚胺类固化剂。

29、通过采用上述技术方案，聚醚胺类固化剂的反应活性高、固化速度快、性能稳定，在bga焊柱加固用环氧胶的固化过程中，能够使各组分原料充分结合作用，形成的固化结构在冷热变化环境中的稳定性较为优异，整体应用寿命较长。

30、优选的，所述促进剂为三乙醇胺、苯胺、苯甲酸酯、苯乙酸酯、乙酸酐和丙烯酸酐中的任意一种或几种的组合物。

31、通过采用上述技术方案，上述种类的促进剂均能够加速固化交联过程，使bga焊柱加固用环氧胶应用后能够更快速的固化，从而更加适用焊柱的加固；同时，上述促进剂还可以有效地增加各组分原料间的结合力,使bga焊柱加固用环氧胶在粘接过程中更加稳固可靠。

32、第二方面，本技术提供一种bga焊柱加固用环氧胶的制备方法，采用如下的技术方案：

33、一种bga焊柱加固用环氧胶的制备方法，包括以下步骤：

34、(1)按配比准备包含双酚a型环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、纳米氧化铝晶须、硅烷偶联剂、活性稀释剂、填充剂、固化剂和促进剂的原料；

35、(2)将步骤(1)中的双酚a型环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、纳米氧化铝晶须、硅烷偶联剂、活性稀释剂、填充剂搅拌混合均匀，得到a组分混合物；将步骤(1)中的固化剂和促进剂搅拌混合均匀，得到b组分混合物；

36、(3)将步骤(2)中的a组分混合物和b组分混合物按相应重量比混合均匀，即可得到bga焊柱加固用环氧胶。

37、通过采用上述技术方案，先将a组分和b组分原料分别混合均匀，再按比例进行混合，得到的bga焊柱加固用环氧胶可直接进行使用；同时，制备出的a组分混合物和b组分混合物可分别独立灌装存储，在使用时进行混合即可，整体较为方便快捷。

38、综上所述，本技术具有以下有益效果：

39、1、本技术在环氧树脂胶中使用端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶和纳米氧化铝晶须进行复配，当固化后的环氧胶受到冷热冲击后，可以对内部产生的微裂纹以及微裂纹的扩展进行有效抑制，进而能有效避免微裂缝的出现，使bga焊柱加固用环氧胶具有优异显著的加固稳定性；2、本技术进一步限定双酚a型环氧树脂、端羧基液体丁腈橡胶和纳米氧化铝晶须的规格，使其在应用过程中发挥出更优作用，能显著避免微裂纹扩展形成裂缝，使得到的bga焊柱加固用环氧胶在冷热变化环境中的应用性较为优异，整体品质较佳。