本发明专利技术涉及一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶，其原料按照重量份数包括：环氧树脂22－33份，偶联剂0.5－1份，消泡剂0.5－1份，黑膏0.5－1份，多种球形二氧化硅65－70份，胺固化剂8－12份。本发明专利技术引入特殊结构环氧树脂，采用多种填料组合，可以在保证底部填充胶良好流动性能的同时，明显降低芯片级底部填充材料的热膨胀系数。热膨胀系数。
【技术实现步骤摘要】
一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶
[0001]本专利技术涉及一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶材料，属于单组分、热固化型环氧电子胶黏剂材料领域。
技术介绍
[0002]在芯片封装技术中，IC芯片与有机基板的接合层中由大量微小尺寸的焊点组成，它们的变形适应能力较差，对热应力极为敏感，使得结构可靠性问题更加突出。利用聚合物底部填充来提高封装芯片可靠性是近年来发展的一种新方法。该方法经济易行，在芯片封装的过程中，底部填充材料(Underfill)通过热固化作用在IC芯片与有机基板之间的狭缝中逐渐凝固成形，并且将连接的焊点保护起来。同时还可以有效减缓冲击载荷，改善封装芯片的抗变形、抗潮湿、抗化学腐蚀等性能，能极大地提高封装芯片的疲劳寿命，因此具有很大发展潜力。
[0003]芯片级底部填充材料在常温下未固化之前是一种单组分液态材料，主要成分是环氧树脂，与较多添加量的球形二氧化硅组成。芯片级底部填充材料常温粘度较大，在较高的工艺操作温度时，粘度会变得很低，会很容易通过毛细作用流入硅芯片与PCB基板之间的缝隙中，再经过固化形成一道填充型的“保护层”。芯片级底部填充材料会直接与硅芯片、PCB基材、焊锡球三种不同材料直接接触，这三种材料同时涵盖了无机非金属材料、高分子复合材料、金属材料。由于这三种材料的热膨胀系数各有差异，因此需要芯片级底部填充材料的热膨胀系数在其中作为“平衡”，以起到更好保护芯片材料的作用。所以，芯片级底部填充材料的热膨胀系数越低，越能起到“平衡”作用，并且还可以降低材料翘曲程度，进而确保材料通过可靠性实验，将可以指导解决半导体封装部分可靠性失效问题。
技术实现思路
[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶及其制备方法。通过本专利技术中的特种环氧树脂的适量加入，并且优化球形二氧化硅不同比例形式的加入，可以从固化后的分子结构，以及填料加入的两个方向，得以充分降低材料的热膨胀系数水平。
[0005]具体技术方案如下：
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶，原料按照重量份数包括：
[0007]环氧树脂22－33份，偶联剂0.5－1份，消泡剂0.5－1份，黑膏0.5－1份，多种球形二氧化硅65－70份，胺固化剂8－12份。
[0008]进一步，所述环氧树脂包括常规环氧树脂10－15份和特种环氧树脂12－18份；所述常规环氧树脂与特种环氧树脂的质量比优选1：(1－3)。
[0009]再进一步，所述多种球形二氧化硅优选3－4种，平均粒径优选0.5μm，1μm，2μm，5μm，最大粒径优选5μm，10μm，20μm。
[0010]其中，所述的常规环氧树脂为双酚A型环氧树脂或/和双酚F型环氧树脂；具体可以是日本DIC的EXA－830CRP、上海华谊的370树脂、日本化药的RE－303S－L(双酚F型环氧树脂)，日本DIC的EXA－850CRP、上海华谊的328树脂、日本化药的RE－310S(双酚A型环氧树脂)，日本DIC的EXA－830LVP、EXA－835LVP、韩国科隆的KF－8110(双酚A/双酚F混合型环氧树脂)其中的一种或两种以上的复配。以上树脂中双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂为整个胶黏剂主体树脂，作为骨架作用，二者相比较，双酚A型环氧树脂强度较高，但粘度较大，双酚F型环氧树脂粘度较低，但强度较低。
[0011]其中，所述的特种环氧树脂为日本住友的ELM－100H，美国亨斯曼的MY0510、MY0500，上海华谊的AFG－90H、EBA－65，湖南赛尔维的SW－0510、SW－70、SW－80，SWE90，韩国GLK的YLSE－900S，日本DIC的HP－4032D，日本化药的CER－3000－L其中的一种或几种的复配。以上树脂中有的含有多官能团结构，可以提高固化交联密度，有的含有刚性结构，这两个方向均可以降低材料的热膨胀系数。其中ELM－100H、MY0510、AFG－90H、SW－0510为三官能团环氧树脂，SW－70、SW－80为四官能团环氧树脂，MY0500、SWE90为脂环族三官能团环氧树脂，这种多官能团结构，可以提高固化交联密度，进而降低热膨胀系数。其中EBA－65、YLSE－900S、HP－4032D为萘型环氧树脂，CER－3000－L为联苯型环氧树脂，这种带有刚性结构的环氧树脂，可以提高材料的耐热性，同时降低热膨胀系数。在此多官能团环氧树脂与含有刚性结构的环氧树脂的比例为1：(0.5－2)，其中优选1：1。
[0012]进一步，所述的偶联剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－巯丙基三甲氧基硅烷、γ－巯丙基三乙氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。所述黑膏优选炭黑。所述消泡剂为迈图的1799。
[0013]进一步，所述胺固化剂为4，4＇－二氨基－3，3＇－二乙基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、二氨基二苯基砜、间氨基甲胺、苯二甲胺三聚体、双苄氨基醚、二乙基甲苯二胺中一种或两种以上。
[0014]进一步，所述的多种球形二氧化硅为日本雅都玛的FE920A－SQ，SE6050，SE6050－SED，SE6050－STE，SE5050－SEJ，SE505G－SEJ，SE－203G－SEJ，SO－E2/24C中多种复配。型号中的一种或两种以上。以上球形二氧化硅中，平均粒径从包含0.5μm，1μm，2μm，5μm，10μm，最大粒径包含5μm，10μm，20μm。通过Horsfield球形堆积模型计算可以得到最佳填料复配比例，利于向整个体系中加入更多的填料，并且得到较低的粘度，高温下的填充流动性也会更好。在保证较高填充量的同时，在满足材料流动填充的性能外，球形二氧化硅尽可能较为密集地堆积，这样将会得到较低的热膨胀系数。
[0015]本专利技术的目的之二是提供上述芯片级底部填充胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0016]将环氧树脂、偶联剂、黑膏、消泡剂共混，搅拌1－2h后，加入多种球形二氧化硅，70－90℃加热搅拌4－6h，降至常温，加入胺固化剂，控温维持在25－30℃搅拌1－2h后，即得。
[0017]进一步，整个制备过程在真空条件下进行，优选整个过程保持真空度不低于－0.08Mpa。
[0018]本专利技术的有益效果是：将特种环氧树脂按照最优比例引入芯片级底部填充材料的配方中，同时引入多种球形二氧化硅填料，可以明显降低芯片级底部填充材料在固化后的热膨胀系数。本专利技术中较新颖特殊的一点是特种环氧树脂的搭配比例使用，以及多种球形
35g，SE6050－STE 25g，SE－203G－SEJ 10g，SO－E2/24C 6g，设定温度为85℃，加热搅拌4h，关闭加热，通冷凝水将搅拌器降至常温，加入8.5g固化剂二乙基甲苯二胺，控温维持在常温下搅拌2h后，结束制备过程，整个过程保持真空度不低于－0.08Mpa。
[0031]实施例6
[0032]EXA－830CRP树脂6g，SW－70树脂9g，YLSE－900S本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低热膨胀系数的芯片级底部填充胶，其特征在于，其原料按照重量份数包括：环氧树脂22－33份，偶联剂0.5－1份，消泡剂0.5－1份，黑膏0.5－1份，多种球形二氧化硅65－70份，胺固化剂8－12份。2.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述环氧树脂包括常规环氧树脂10－15份和特种环氧树脂12－18份；常规环氧树脂与特种环氧树脂的质量比为1：(1－3)。3.根据权利要求2所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述常规环氧树脂为双酚A型环氧树脂或/和双酚F型环氧树脂；所述特种环氧树脂为日本住友的ELM－100H，美国亨斯曼的MY0510、MY0500，上海华谊的AFG－90H、EBA－65，湖南赛尔维的SW－0510、SW－70、SW－80，韩国GLK的YLSE－900S，日本DIC的HP－4032D，日本化药的CER－3000－L其中的一种或几种复配；其中ELM－100H、MY0510、AFG－90H、SW－0510、SW－70、SW－80、MY0500、SWE90为多官能团环氧树脂，EBA－65、YLSE－900S、HP－4032D、CER－3000－L为含有刚性结构的环氧树脂，多官能团环氧树脂与含有刚性结构的环氧树脂的比例为1：(0.5－2)。4.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶...
【专利技术属性】
技术研发人员：金涛，王建斌，陈田安，谢海华，徐有志，
申请(专利权)人：烟台德邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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