一种芯片级底部填充胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芯片级底部填充胶及其制备方法，按照质量份计，包含：环氧树脂10～30份；固化剂5～25份；增韧填料45～75份；其中，增韧填料为以球形无机颗粒为核，以硅烷偶联剂对其表面改性后，接枝增韧剂的复合粒子；优选地，所述硅烷偶联剂选自具有式(1)所示的化合物中的一种或多种。本发明专利技术以球形无机颗粒作为“载体”实现填料和增韧剂在环氧树脂基体中的均匀分散，以无机颗粒作为应力承载的骨架，诱导并传递应力，通过表面接枝的增韧剂将应力分散，在不损失强度的同时显著提高断裂韧性，同时抑制增韧剂在底填析出分相。本发明专利技术提供的填充胶填充芯片后在1000次

【技术实现步骤摘要】
一种芯片级底部填充胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子胶黏剂
，尤其涉及一种芯片级底部填充胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]芯片级底部填充胶是一种填充无机填料的环氧树脂聚合物复合材料，通常用于缓解倒装芯片封装中由于芯片和基板热膨胀系数的不匹配性导致的焊球应力集中，提高封装的可靠性。为了更好地发挥底部填充胶保护焊球和封装结构的作用，要求底部填充材料的热膨胀系数(CTE)尽可能接近互连结构的CTE(26ppm/K)，考虑到环氧树脂基体的较高的CTE(60
‑
70ppm/K)，通常需要向基体树脂中添加大量的球形二氧化硅填料(≥60wt％)来降低CTE，进而匹配焊球的CTE，而大量无机填料的引入则会导致底部填充材料刚性过强，导致其在受到外部应力作用时容易产生局部应力集中，造成材料断裂失效而无法有效保护封装结构，因此，底部填充材料的强韧化对于发挥其功能具有重要意义。
[0003]随着倒装芯片互连I/O密度的增加，芯片的尺寸越来越大，芯片与基板之间的间距越来越小，与此同时，芯片的钝化层(Low
‑
k)材料由传统的无机的SiO2、SiN材料逐渐替换为有机的低介电PI、BPO以及多孔SiO2等材料，而这些材料通常力学性能较差。当芯片处于老化或者服役环境下，芯片边缘焊球处受到的应力较大，底部填充材料通过CTE匹配来分散焊球应力的同时，也需要底部填充材料具有良好的韧性，否则容易导致Low
‑
k层材料的开裂，进而造成封装结构的失效，因此，如何提高底部填充胶的韧性对于大尺寸芯片倒装封装可靠性具有重要意义。
[0004]现有技术中，对底部填充胶增韧的方法通常是将增韧剂添加到底部填充胶的配方中提高韧性。常用增韧剂主要包括以下几类：
[0005]①
弹性体增韧：包括无规共聚物、核壳结构类增韧剂和嵌段共聚物，如聚丁二烯、聚丁二烯丙烯腈共聚物、聚硅氧烷、丙烯酰基嵌段共聚物等。传统的端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)类增韧剂固化后分相尺寸较大，需要高添加量才能发挥增韧效果。从增韧机理角度而言，该方法是基于“海岛结构”增韧，增韧剂聚集成球形颗粒，在环氧树脂交联网络构成的连续相中成为分散相，其主要作用是诱发环氧树脂基体发生屈服和塑性变形，从而大幅度提高断裂韧性。然而，橡胶弹性体与环氧树脂的相容性差，固化后所形成的相分离结构的尺寸较大，导致增韧效果有限甚至适得其反。另外，增韧剂的引入通常会带来流动性降低，因此，如何实现增韧剂在树脂基体中的“微分散化”对于最终的增韧效果的提升至关重要。核壳结构类增韧剂通常为粉体，在液态环氧树脂中增韧需要高剪切才能实现均匀分散。嵌段共聚物增韧依靠自组装行为分相，但对分子结构有特殊要求。
[0006]②
热塑性树脂增韧：热塑性聚合物具有韧性好、模量高和耐热性较高等特点，不仅能改进环氧树脂的韧性，而且不降低环氧的刚度和耐热性。但添加后粘度上升，对操作工艺有一定的要求。
[0007]③
柔性链段增韧：该增韧剂利用柔性链段对树脂进行接枝改性，增加固化后产物
的韧性。但该方法通常涉及到高分子的聚合反应，工艺控制有一定的技术难度。
[0008]④
互穿网络增韧：该增韧剂利用IPN体系中的两相之间产生的协同效益，起着“强迫包容”作用。但是，环氧树脂固化后，增韧剂的颗粒直径一般小于几微米，它的分散存在是环氧树脂得以增韧的关键。两种体系的固化工艺、固化剂含量，引发剂浓度，交联剂用量都将对互穿网络形成具有较大的影响，需要严格控制所有因素。

技术实现思路

[0009]针对传统增韧剂在树脂基体固化后分相尺寸较大，增韧效率不高的技术问题，本专利技术提供一种“载体”均匀分散技术、小尺寸分相技术、微分散化技术，来解决底部填充胶传统增韧方法中增韧剂的分散不均/分相尺度过大的问题，在不损失强度的前提下实现韧性的有效提高，且保持粘度、流动性、模量等性能。本专利技术通过以球形无机填料作为“载体”实现增韧剂分子在环氧树脂基体中的均匀分散，将增韧剂分子化学接枝到球形无机粒子上，并以无机粒子为载体，将增韧剂分子引入底部填充胶中，提高与底部填充胶的树脂相容性，同时以球形无机填料作为应力承载的骨架，诱导并传递应力，再通过表面接枝的增韧剂将应力均匀分散于树脂基体中，实现断裂能高效耗散的同时抑制局部应力集中，在不损失强度的前提下显著提高断裂韧性，同时抑制增韧剂在底部填充胶析出分相，抑制传统增韧流动性下降的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0011]本专利技术第一方面提供一种芯片级底部填充胶，按照质量分数计，所述芯片级底部填充胶包含：
[0012](A)环氧树脂10～30份；
[0013](B)固化剂5～25份；
[0014](C)增韧填料45～75份；
[0015]其中，所述增韧填料为以球形无机颗粒为核，以硅烷偶联剂对其表面改性后，接枝增韧剂的复合粒子；
[0016]优选地，所述硅烷偶联剂选自具有式(1)所示的化合物中的一种或多种；
[0017][0018]式(1)中，m为1～3的整数；n为0～3的整数；R2、R3各独立地选自甲基或乙基，且在R2或OR3存在多个的情况下，彼此可以相同也可以不同；R1选自
[0019][0020]其中，(X)
j
选自氢原子和/或碳原子数为1～6的烷基。
[0021]在本专利技术的技术方案中，为了提高增韧剂在底部填充胶中的分散性，采用无机颗
粒作为增韧剂与底部填充胶基体的连接载体，通过带有氨基或苯酐基团的硅烷偶联剂对无机颗粒进行表面改性，然后，将增韧剂接枝到其表面，与底部填充胶基体混合后，提高增韧剂在底部填充胶基体中的分散性。
[0022]在某些具体的实施方式中，所述环氧树脂的质量份数为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、25份、30份或它们之间任意数值的质量份数；
[0023]在某些具体的实施方式中，所述固化剂的质量份数为5份、7份、10份、12份、15份、20份、25份或它们之间任意数值的质量份数；
[0024]在某些具体的实施方式中，所述增韧填料的质量份数为45份、47份、50份、53份、55份、57份、60份、65份、70份、75份或它们之间任意数值的质量份数。
[0025]作为优选地实施方式，所述球形无机颗粒选自球形SiO2、球形Al2O3、球形BN、球形SiN和球形SiC中的任意一种或几种；
[0026]优选地，所述球形无机颗粒的粒径为0.1～50μm。
[0027]作为优选地实施方式，具有式(1)所示的硅烷偶联剂选自3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(β氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基
‑
二甲氧基硅烷、N
‑
苯基
‑3‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片级底部填充胶，其特征在于，按照质量分数计，所述芯片级底部填充胶包含：(A)环氧树脂10～30份；(B)固化剂5～25份；(C)增韧填料45～75份；其中，所述增韧填料为以球形无机颗粒为核，以硅烷偶联剂对其表面改性后，接枝增韧剂的复合粒子；优选地，所述硅烷偶联剂选自具有式(1)所示的化合物中的一种或多种；式(1)中，m为1～3的整数；n为0～3的整数；R2、R3各独立地选自甲基或乙基，且在R2或OR3存在多个的情况下，彼此可以相同也可以不同；R1选自其中，(X)
j
选自氢原子和/或碳原子数为1～6的烷基。2.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述球形无机颗粒选自球形SiO2、球形Al2O3、球形BN、球形SiN和球形SiC中的任意一种或几种；优选地，所述球形无机颗粒的粒径为0.1～50μm。3.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，具有式(1)所示的硅烷偶联剂选自3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(β氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基
‑
二甲氧基硅烷、N
‑
苯基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷和3
‑
(三乙氧基硅基)丙基琥珀酸酐中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的芯片级底部填充胶，其特征在于，所述增韧剂选自硅油和含有活性基团的A
‑
B
‑
A型丙烯酸类嵌段共聚物中的一种或多种；优选地，所述含有活性基团的A
‑
B
‑
A型丙烯酸类嵌段共聚物的分子量为30000～300000；优选地，所述A
‑
B
‑
A型丙烯酸类嵌段共聚物中，嵌段B的质量比例为30～80％；优选地，所述嵌段A选自聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸乙酯；优选地，所述嵌段B为聚甲基丙烯酸丁酯；优选地，所述活性基团为氨基或羧基；所述活性基团键合于嵌段A和/或嵌段B上；优选地，所述硅油为环氧改性硅油...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，杨媛媛，朱朋莉，彭韬，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：