本发明专利技术公开了一种用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂－５．８～５９％、橡胶增韧剂－２～１０％、改性有机硅树脂－５．８～５９％、多官能型环氧树脂－０．５～１４．８％、环氧稀释剂－１．５～１０．５％、芳香族胺类固化剂－０．５～１４．８％、硅烷偶联剂－１．１～１０．８％、硅微粉－２０～５９％、颜料－０～６％。本发明专利技术具有粘度低，适当的流动性能，树脂固化物无缺陷、无气泡、耐热性能好，在热循环处理时能保持良好的粘接信赖性和固化性，热膨胀系数低，低模量，内应力小，翘曲度小，高粘接强度，能够提高含有感光性聚酰亚胺和氮化硅膜的硅晶片表面的密封性和作业性，卤素含量低，绝缘性能好。可广泛用于倒装芯片封装技术领域尤其适用于Ｆｌｉｐ－ｃｈｉｐ工艺中高端器件及高密度的封装领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体封装用底部填充胶，尤其涉及一种用于倒装芯片型半导体封装 用环氧树脂型底部填充胶，其粘度低，操作性优良，且对于含有感光性聚酰亚胺、氮化硅膜、氧化铝膜等硅晶 体有着良好的密封性。
技术介绍
30多年前IBM首先提出了倒装芯片(Flip-chip)互联技术的概念，将芯片面朝下 与基板互联，使凸点成为芯片电极与基板布线层的焊点，进行牢固的焊接。它提供了更高的 封装密度、更短的互联距离、更好的电性能和更高的可靠性。近年来随着C4(受控塌陷芯片 连接)技术的发展Flip chip成为了一种主要的封装技术。Flip-Chip既是一种芯片互连 技术，又是一种理想的芯片粘接技术.直到近几年来，Flip-Chip已成为高端器件及高密度 封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形 式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，Flip-Chip也向制造者提 出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一 级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健 全(TAB)。Flip-Chip则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯 片与衬底的互连.硅片直接以倒扣方式安装到PCB，从硅片向四周引出1/0，互联的长度大 大缩短，减小了 R C延迟，有效地提高了电性能.显然，这种芯片互连方式能提供更高的I/ 0密度.倒装占有面积几乎与芯片大小一致.在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最 小、最薄的封装。液体环氧封装料是微电子封装技术第三次革命性变革的代表性封装材料，是 球型阵列封装(BGA)和芯片尺寸级封装(CSP)所需关键性封装材料之一，底部填充胶 (Underfill)是一种适用于倒装芯片电路的材料，它填充在IC芯片与有机基板之间的狭缝 中，并且将连接焊点密封保护起来。Underfill封装的目的在于降低硅芯片和有机基板 之间的线膨胀系数不匹配；保护器件免受湿气、离子污染物、辐射和诸如机械拉伸、剪切、扭 曲、振动等有害的操作环境的影响；增强Flip-chip封装的可靠性。Underfill材料的要 求是优异的电、物理和机械性能；生产中易于应用；优异的抗吸潮和抗污染能力。当前的 underfill材料主要是硅填充的环氧树脂基体材料，其性能的改善由以下三个因素决定 (1)提高了对芯片的约束，减小了焊接的剪切应力，而且附加的粘接面也有降低芯片弯曲的 趋势；(2)当弹性模量很接近于焊料的弹性模量时，环氧树脂就形成一种相对焊接的准连 续区，因此就减小了在芯片和基板界面上与焊接面形成的锐角有关应力的提高；(3)焊料 实际上是被密封而与环境隔绝。机械循环试验表明，在真空或是当用一层油脂涂层保护时， 焊料疲劳寿命可以得到改善，这是由于避免了裂纹端点的氧化，减缓了裂纹的生长。先进电子封装技术应用液体环氧底部填充胶，由于具有极高的技术附加值而倍受 瞩目，许多发达国家非常重视其研究开发。20世纪90年代初美国的Dexter电子材料公司率先开发出双酚环氧_改性咪唑固化体系的液体封装料。沿着这条线路，经过深入研究开 发，美国的Epoxy技术公司、日本住友、大日本油墨等许多公司也推出了自己的产品。日本 的住友电木公司采用双酚F型环氧树脂和芳香胺做固化剂，研制出了一系列的液体封装材 料。目前国外环氧模塑料电子封装材料主流产品为0. 35-0. 18um用环氧模塑料，研制水平 达0. lOum。国内环氧封装料起步较晚，虽然产品档次从仅能封装二极管、高频小功率管到封 装大功率器件、大规模、超大规模集成电路，封装形式从仅能封装DIP到封装大面积DIP，以 及表面封装用SOP、QFP等，生产技术水平从5um到3um、2um、lum、0. 8um、0. 5um技术用，研制 水平已达0. Ium0但总体生产水平与能力还远落后于发达国家，针对Flip-Chip封装的液体 环氧underfill材料的研究还十分稀少。国外类似产品的综合性能还不够理想，还有提高 的空间。因此，开发研究综合性能更好的并适用于现代电子封装技术的环氧underfill材 料具有及其重要的市场价值与应用前景。
技术实现思路
本专利技术为解决现有环氧底部填充胶综合性能还不够理想的技术问题，而提供一种 具有适当的流动性、固化温度低、固化速度快，树脂固化物无缺陷、无气泡、耐热性能好、热 膨胀系数低、低模量、高粘接强度、内应力小、翘曲度小的等综合性能特点的Flip-chip用 的液态环氧底部填充胶，以满足现代电子封装技术的要求。在半导体装置上用底部填充胶来填充芯片和基板的间隙，底部填充胶是一种液态 的树脂密封材料，通过它能够增强金属的电极并提高半导体装置的温度循环性能。也就是 说用底部填充胶能够降低密封品进行温度循环实验时发生的电极破坏的风险。使用半导 体装置的电子化产品随着自身的越来越小型化、轻薄化、和复杂化，将会要求它有更好的耐 冲击性和高可靠性，并且也要求产品内部的基板和电子产品有同样的性质。而从环境因素 方面来说，含铅焊料是不能使用的，因此就要使用必要的替代品，又因为这些替代品熔点较 高，这样就要求它周围的基板和密封材料也要有超强的耐热性。为了提高底部填充胶的耐热性，就必须用无机填充材料的高填充化的方法来降低 线膨胀系数和吸湿率，但是如果提高液态的底部填充胶的无机填充材料的填充性能，会使 产品的粘度上升，并破坏其流动性能，这样作为倒装芯片安装的密封材料使用起来就比较 困难。而且提高了无机填充材料的填充量后的底部填充胶，它的固化物的密着性及耐冲击 也会有所降低。为了满足上述技术平衡的要求，本专利技术提出用于倒装芯片型半导体封装用的底 部填充胶，由下列重量百分含量的原料配置而成液态环氧树脂-5.8 59%、橡胶增韧 剂-2 10%、改性有机硅树脂-5. 8 59%、多官能型环氧树脂-0. 5 14. 8%、环氧稀释 剂-1.5 10. 5%、芳香族胺类固化剂-0.5 14. 8%、硅烷偶联剂-1. 1 10.8%、硅微 粉-20 59%、颜料-O 6%。本专利技术提供用于倒装芯片型半导体封装用的底部填充胶组成物，是作为底部填充 材料来密封半导体装置和基板的，具有良好的连接信赖性和固化性，同时能够增强耐热性。 对本专利技术提供的底部填充胶进行如下性能测试⑴流动性将2张76mm*26mm的毛玻璃片片之间设计成约为50um的间隔，然后安装到90度的电热板上加热，使底部填充胶在间隙中熔融并且侵入，等到底部填充胶侵入到IOmm的厚 度时，测定其花费的时间。流动性好组成物在五分钟内填完流动性不好组成物的浸透在中途停止(2)玻璃化转变温度在120摄氏度下固化底部填充胶30分钟后，用TMA测试，按每分钟增加5摄氏度 的条件，确认从30摄氏度到300摄氏度加热过程中的玻璃化转变温度，玻璃化转变温度要 求在140度，这样即可以保证底部填充胶的耐热性。(3)热处理时的连接可靠性带有IOxlOmm的BGA回路基板(0. 5mm间距、121引脚、直径0. 35mm锡球)，在BGA 和回路基板之间用底部填充胶进行填充，然后进行1000个热循环处理(-40摄氏度/125摄 氏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，由下列重量百分含量的原料配置而成：液态环氧树脂－５．８～５９％、橡胶增韧剂－２～１０％、改性有机硅树脂－５．８～５９％、多官能型环氧树脂－０．５～１４．８％、环氧稀释剂－１．５～１０．５％、芳香族胺类固化剂－０．５～１４．８％、硅烷偶联剂－１．１～１０．８％、硅微粉－２０～５９％、颜料－０～６％。
【技术特征摘要】
1.一种用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，由下列重量百分含 量的原料配置而成液态环氧树脂-5.8 59%、橡胶增韧剂-2 10%、改性有机硅树 脂-5. 8 59%、多官能型环氧树脂-0. 5 14. 8%、环氧稀释剂-1. 5 10. 5%、芳香族胺 类固化剂-0. 5 14. 8%、硅烷偶联剂-1. 1 10. 8%、硅微粉-20 59%、颜料-0 6%。2.如权利要求1所述的用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，所 述的液态环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，环氧值为 0. 45-0. 8，分子量范围为1000 5000。3.如权利要求1所述的用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，所述 橡胶增韧剂为由双酚A型环氧树脂和丙烯酸橡胶粒子改性而成的纳米核壳型丙烯酸橡胶。4.如权利要求1所述的用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，所述 的改性有机硅树脂是胺类改性的含甲基苯基基团的改性有机硅树脂。5.如权利要求1所述的用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶，其特征在于，所述 多官能型环氧树脂为通过P...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟进，叶婷，
申请(专利权)人：深圳市库泰克电子材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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