一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法技术

本申请涉及高分子复合材料领域，具体公开了一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法。一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，包括如下重量份原料：丙烯酸氟烷基酯5

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法


[0001]本申请涉及高分子复合材料领域，更具体地说，它涉及一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺是分子主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，通常由二胺和二酐反应生成预聚物，再由聚酰胺酸脱水环化而成，是一类综合性能优良的高分子材料，凭借其优良的热稳定性、力学性能与介电性能等，已广泛应用于微电子与半导体封装领域。
[0003]在聚酰亚胺的实际应用中，光敏聚酰亚胺具有感光性，可较易实现高分辨率图案，无需涂覆光刻胶以形成图案，从而避免了移除光刻胶等步骤，简化了应用流程，因此在微电子与半导体封装领域得到了规模化应用。在实际应用时，光敏聚酰亚胺胶液需要进行加热固化成膜来完酰亚胺化反应，加热温度一般在300℃以上。随着封装技术的不断发展，晶圆尺寸更大、厚度更薄，在高温酰亚胺化过程中，晶圆由于应力作用可能发生翘曲变形，对介质材料聚酰亚胺提出了低温(＜200℃)固化的性能要求，以解决介质材料与环氧模塑料的热膨胀系数不匹配而造成的翘曲问题。

技术实现思路

[0004]为了得到可低温固化的聚酰亚胺材料，本申请提供一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，采用如下的技术方案：一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，包括如下重量份原料：丙烯酸氟烷基酯5
‑
8份、呋喃树脂10
‑
15份、固化剂12
‑r/>16份、光产碱剂2
‑
5份、4,4'二氨基二苯醚2
‑
5份、均苯四甲酸酐2.5
‑
5.5份、脱水剂2.5
‑
16.5份、N
‑
甲基吡咯烷酮38
‑
95份。
[0006]通过采用上述技术方案，4,4'二氨基二苯醚与均苯四甲酸酐反应合成聚酰胺酸，用脱水剂使聚酰胺酸脱水环化为聚异酰亚胺，继续加入光产碱剂反应后经催化固化形成了光敏聚酰亚胺树脂，在这个过程中由于丙烯酸氟烷基酯的存在增加了固化体系中柔性链段的含量，在交联密度增加不太明显的情况下，增加了固化网络的柔顺性，提高了分子链段的运动能力，从而提高了固化体系分子链段运动的温度范围，实现在低温下聚酰亚胺材料的固化。加入的呋喃树脂与聚酰亚胺具有很好的混容性，固化后的呋喃树脂也具有很好的耐高温性能，将呋喃树脂与聚酰亚胺混合以降低材料的固化温度，提高复合材料的耐热性能。
[0007]可选的，所述丙烯酸氟烷基酯含有三氟甲基基团。
[0008]通过采用上述技术方案，三氟甲基具有强吸电子性、较大的空间位阻以及好的稳定性，负载在丙烯酸氟烷基酯上使聚酰亚胺链段具有长的柔性链段，极大的增加分子链的活动性以降低聚酰亚胺的固化温度，并且其上的三氟甲基具有的大的空间位阻特性与非极
性，还可以进一步降低介电常数。
[0009]可选的，所述原料还包括8
‑
10份的聚(1,4
‑
丁二醇戊二酸酯)。
[0010]通过采用上述技术方案，加入聚(1,4
‑
丁二醇戊二酸酯)作催化剂，作为亲核剂攻击聚酰亚胺中羧基上的碳原子，将氢原子转移到羧基上，从而在酰胺键上捕获氢，促进聚酰胺酸上酸基团的环化脱水，催化酰亚胺化反应的进行，以降低聚酰亚胺固化时的温度，获得低温固化的聚酰亚胺材料。
[0011]可选的，所述脱水剂为三氟乙酸酐与三乙胺组成的复合脱水剂，三氟乙酸酐与三乙胺的混合比例为1:(0.5
‑
1.5)。
[0012]通过采用上述技术方案，三氟乙酸酐具有吸水性，可以作为合成聚酰亚胺反应过程中的脱水剂，将制得的聚酰胺酸脱水环化得到中间产物聚异酰亚胺，三氟乙酸酐具有很强的酸性加入碱性有机胺三乙胺中和三氟乙酸酐的酸性，形成缓冲盐，大大提高聚酰胺酸脱水环化的速率，有利于反应的进行，实现材料低温下的固化。
[0013]可选的，所述固化剂为金属卤化物和聚丙烯酸钾混合得到的复合固化剂。
[0014]通过采用上述技术方案，金属卤化物做催化固化剂与聚丙烯酸钾混合使用，通过协同固化作用，提高聚酰亚胺复合材料的固化速率，实现聚酰亚胺复合材料的低温固化。
[0015]可选的，所述金属卤化物和聚丙烯酸钾的混合比例以重量份记为1：(2
‑
3)。
[0016]通过采用上述技术方案，因为固化剂参与到聚酰亚胺的材料三维网络结构的构建中，通过控制复合固化剂中组分的加入比例，防止因固化剂未完全反应导致影响产物性能，并且金属卤化物作为固化剂聚酰亚胺的催化剂其加入量影响最终酰亚胺化的程度，适当金属卤化物的加入促使聚酰胺酸上的羧基基团被充分环化，使酰亚胺化指数显著增加，降低介电常数。
[0017]可选的，所述原料还包括10
‑
15份的硅氧化物。
[0018]通过采用上述技术方案，硅氧化物具有低的介电常数及疏水性，在原料中加入硅氧化物有利于降低复合材料的介电常数。
[0019]第二方面，本申请提供一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在室温、惰性气体下，将4,4'二氨基二苯醚溶于N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂中不断搅拌，直至4,4'二氨基二苯醚完全溶解，得到溶解液；(2)将均苯四甲酸酐分为等量的两份，间隔10
‑
20min分批加入步骤(1)中所述的溶解液中搅拌反应，得到聚酰胺酸溶液，加入脱水剂继续反应2
‑
3h后，加入光产碱剂，加热到30
‑
40℃加入丙烯酸氟烷基酯和呋喃树脂持续搅拌反应，得到反应液；(3)反应液中加入固化剂反应得到混合液，反应结束后将混合液液倒入去离子水中，过滤收集析出的固体，经洗涤后真空干燥，得到所述光敏聚酰亚胺复合材料。
[0020]通过采用上述技术方案，通过三步法合成聚酰亚胺材料，并且在制备过程中引入柔性分子链与大的基团，增加聚酰亚胺的溶解性和分子链的活动性，再经过固化剂的进一步催化形成能够低温固化、具有低介电常数的聚酰亚胺材料。
[0021]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请中采用4,4'
‑
二氨基二苯醚和均苯四甲酸酐合成了聚酰亚胺的前驱
体聚酰胺酸，并通过共价键引入丙烯酸氟烷基酯，由于其具有的柔性长链结构，增加了固化网络的柔顺性，提高了分子链段的运动能力，从而获得了能够在低温下固化的光敏聚酰亚胺复合材料。
[0022]2、本申请中优选采用端基为三氟甲基的丙烯酸氟烷基酯，强负电性的氟离子基团的掺入有利于材料中极化的降低，有利于获得低介电常数的聚酰亚胺材料。
具体实施方式
[0023]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0024]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，其特征在于，包括如下重量份原料：丙烯酸氟烷基酯5
‑
8份、呋喃树脂10
‑
15份、固化剂12
‑
16份、光产碱剂2
‑
5份、4,4'二氨基二苯醚4
‑
10份、均苯四甲酸酐5
‑
15份、脱水剂2.5
‑
16.5份、N
‑
甲基吡咯烷酮38
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95份。2.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述丙烯酸氟烷基酯含有三氟甲基基团。3.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述原料还包括8
‑
10份的聚(1,4
‑
丁二醇戊二酸酯)。4.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述脱水剂为三氟乙酸酐与三乙胺组成的复合脱水剂，三氟乙酸酐与三乙胺的混合比例为1:（0.5
‑
1.5）。5.根据权利要求1所述的一种晶圆级封装用光敏聚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述固化剂为金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏健新，郭丽，王礼军，苏志军，
申请(专利权)人：深圳市高科塑化有限公司，
类型：发明
国别省市：