一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水，包括以下质量份的原料：22

【技术实现步骤摘要】
一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体胶粘剂领域，具体涉及一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水及其制备方法。

技术介绍

[0002]在信息化的当今，半导体产业已经渗透到工业领域的各个方面。尤其是近年来人工智能(AI)、工业4.0、5G、高性能计算(HPC)、物联网(IoT)、智能汽车和数据中心等一系列高科技技术的蓬勃发展，需要系统级的集成作为硬件支撑，这些都给半导体行业提供了前所未有的发展机遇。以手机和电脑为代表的消费类电子产品的不断高度集成化、多功能化和轻量化，使得电子产品结构日趋紧凑，功能日趋强大，相应的电路设计更加复杂，能耗管理更加严峻，这些都对半导体的封装技术提出了全新的要求和挑战。业内还在进一步探索半导体集成电路的发展方向。使得先进封装技术的重要性迅速提升起来。先进封装必将成为未来一段时间内半导体封装的主流方向。其中BGA(球栅阵列)是大尺寸半导体芯片先进封装较为常用的一种方式。它的特点是大大提高了互联封装效率以适应芯片的性能，可以大幅度减小封装尺寸，适合于高密度、高性能、多引脚的芯片封装。但是毕竟只有焊锡球作为对芯片的机械连接和支持，所以抗落摔能力不强。这时候底填胶水(Underfill胶水)作为对BGA的加固和保护，就是一个非常好的选择。底部填充胶对BGA/PCB封装模式的芯片进行底部填充，利用加热的固化，将BGA底部空隙的大面积填满，达到加固，保护芯片的目的，增强BGA封装模式芯片的可靠性。
[0003]为了更好发挥底部填充胶的保护作用，使用较高热膨胀系数(CTE)的底填胶水在不同温度的冲击下会使得BGA芯片下的焊锡球发生不同程度的变形，或者在热循环过程中发生相对位移，引发焊点的机械疲劳从而出现不良焊接的情况，严重影响芯片的性能。BGA封装工艺用底部填充胶需要较高的无机填料含量来降低胶的热膨胀系数，但是高的无机填料含量会导致底部填充胶粘度高，触变指数高，不利于胶水的填充。
[0004]在底填胶水的应用中，首先应该考虑的因素就是流淌性与其固化后的热膨胀系数，二者存在一定的冲突。在现有点胶
中，绝大多数应用为喷射阀”L”型点胶工艺，加上低温(80℃)与锡球间距(200μm)的影响，使得黏度较高的底填胶水很难有比较理想的填充效果，即流淌性是其重要因素之一。因此需要一种同时具备高流淌性和低热膨胀系数的底填胶。
[0005]目前用于用于BGA底部填充多为单组分环氧密封剂，比如乐泰3515，元化学的WE
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1007，在较高的预热温度下才能够具有较低的粘度和较高的流动性。但是目前反馈的结果是其返修不易，并且需要预热较高温度下才能达到比较好的流动性。
[0006]专利CN113667437A公开了一种流动性优异的环氧底部填充胶，其采用了自合成树脂，树脂聚合物的侧链包括环氧基和疏水的氟碳基。通过含氟聚合物的低表面能，具有出色的流动性能；同时聚合物链的环氧基也参与了固化，改善含氟聚合物粘接力弱的缺陷。但是树脂合成不易，而且含氟的链段虽然可能起到提高流淌性，降低吸水倾向的目的，但是一方
面，自制树脂合成不易，需要严格控制聚合物分子量和分子量分布，否则很可能出现固化时间慢，或者固化后粘接强度不够的缺陷。
[0007]专利CN113403014A公开了一种电子封装器件用底部填充胶，其所用无机填料为聚苯乙烯包覆的球形二氧化硅，消除二氧化硅表面氢键，使二氧化硅之间作用力小，分散性好，从而可以使用高含量的二氧化硅微球达到低的热膨胀系数，同时胶水的流动性也较好的目的。但是一味增加无机填料含量，即使同时达到了高流淌性和低的膨胀系数，但是胶水的韧性会变得很差而不能满足要求。
[0008]专利CN114989761A公开了一种用于晶圆级芯片尺寸封装的底部填充胶组合物，其实将微米级和纳米级的硅微球按照一定比例复配，是纳米粉体在微米粉体表面均一附着，减少粉体表面的摩擦力，填补粉体之间的空隙，在极大降低底部填充胶热膨胀系数的同时，还保持了优良的流动性。但是需要对纳米级硅球微粉的粒径作出严格的控制，否则产生不利影响，纳米级的硅球微粉制备不易，在需要严格控制粒径的情况下，工艺复杂，质控严格，成本比较高。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中对于BGA等大尺寸芯片封装技术所需底部填充胶在流动性和热膨胀系数之间存在难以平衡的缺陷，本专利技术提出了一种兼具高的流动性和低热膨胀系数的底部填充胶，特别适用于大芯片封装，比如作为BGA封装技术的芯片的底部填充胶，可以有效保护芯片，稳定可靠。
[0010]本专利技术的目的通过以下技术方案得以解决：
[0011]一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水，包括以下质量份的原料：22
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28份双酚F型环氧树脂，7
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10份多官能度环氧树脂，50
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60份球形硅微粉，25
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30份酸酐类环氧固化剂，3
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5份固化促进剂，0.5
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2份环氧基硅烷偶联剂；所述多官能度环氧树脂是将季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物中的双键氧化为环氧基得到。
[0012]双酚F型环氧树脂因为其低粘度，在底部填充胶中有望得到应用。但是单纯只使用双酚F型环氧树脂，还不能满足底部填充胶粘接强度，抗冲击性能的要求。本专利技术还加入了自制的多官能度环氧树脂，两种环氧树脂一起配伍，互相配合，得到了性能优异的底部填充胶水。
[0013]进一步地，所述多官能度环氧树脂是季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物为季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
[0014]进一步地，所述多官能度环氧树脂的制备方法包括以下步骤：季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物溶于有机溶剂，在氧化剂存在下将碳碳双键氧化为环氧基得到。
[0015]优选地，所述氧化剂为有机过氧化物，具体选自叔丁基过氧化氢，间氯代过氧苯甲酸，过氧乙酸(冰乙酸+双氧水)，单过氧邻苯二甲酸，过氧化二乙基甲酮，过氧化月桂酸甘油酯。所述溶剂没有特别的限定，比如二氯甲烷，氯仿等。
[0016]优选地，季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物和氧化剂的用量是季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物中碳碳双键和过氧化物的摩尔比为1:1
‑
1.3。
[0017]优选地，双键氧化为环氧基的反应条件是，30
‑
40℃条件下反应48
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72h。更优选地，
双键环氧化反应在超声辅助条件下进行，所述超声辅助的功率是300
‑
500W，超声频率40
‑
60KHz。通过检测体系环氧值来确定反应终点。季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物上存在多个碳碳双键，理论上每个双键在氧化条件下都能转化为环氧基，但是实际上在氧化剂过量的情况下，也只有80
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85％的双键转化为环氧基。因此，以环氧值达到理论最大值的80％时，即认为达到了反应终点，可以终止反应出料。
[0018]举例而言，当原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高流淌性低热膨胀系数的底填胶水，其特征在于，包括以下质量份的原料：22
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28份双酚F型环氧树脂，7
‑
10份多官能度环氧树脂，50
‑
60份球形硅微粉，25
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30份酸酐类环氧固化剂，3
‑
5份固化促进剂，0.5
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2份环氧基硅烷偶联剂；所述多官能度环氧树脂通过将季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物氧化得到。2.根据权利要求1所述的底填胶水，其特征在于，所述季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物为季戊四醇四丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的底填胶水，其特征在于，所述多官能度环氧树脂的制备方法包括以下步骤：季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物溶于有机溶剂，在氧化剂存在下将碳碳双键氧化为环氧基得到。4.根据权利要求3所述的底填胶水，其特征在于，所述氧化剂为有机过氧化物，具体选自叔丁基过氧化氢、间氯代过氧苯甲酸、过氧乙酸、单过氧邻苯二甲酸、过氧化二乙基甲酮、过氧化月桂酸甘油酯中的至少一种。5.根据权利要求3所述的底填胶水，其特征在于，季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物和氧化剂的用量是季戊四醇丙烯酸酯或其衍生物中碳碳双键和过氧化物的摩尔比为1:1
‑
1.3。6.根据权利要求3所述的底填胶水，其特征在于，双键氧化为环氧基的反应条件是30
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40℃条件下反应48
‑
72h；优选地，双键环氧化反应在超声辅助条件下进行，所述超声辅助的功率是300
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500W，超声频率40
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60KHz。7.根据权利要求1所述的底填胶水，其特征在于，所述双酚F型环氧树脂选自NPEF
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170、F44、F51、Epikote862中的至少一种，双酚F型环氧树脂的环氧当量在160
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195g/eq之间；和/或所述酸酐类环氧固化剂选自甲基六氢苯酐、四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐、邻苯二甲酸酐、戊二酸酐中的至少一种；和/或所述固化促进剂选自胺类促进剂和/或咪唑类促进剂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伊凡，黄成生，
申请(专利权)人：东莞市德聚胶接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：