一種各向異性導電膠及封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機導電膠領(lǐng)域，具體地，涉及一種各向異性導電膠及封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]各向異性導電膠是將導電粒子分散于高分子樹脂中而形成的一種微電子封裝材料，通過電子元件焊盤與電路板焊盤在各向異性導電膠熱壓固化過程中捕獲導電膠中的導電粒子來實現(xiàn)電學互連，高分子樹脂則起到機械互連和保護的作用。作為一種環(huán)保高效的微電子封裝材料，各向異性導電膠得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]各向異性導電膠在熱壓固化的過程中，由于溫度場和外力場的作用，導電粒子之間會發(fā)生相對位移運動，從而造成導電粒子的分布不均。而且隨著封裝密度增加，焊盤間距逐漸減小，如12微米以下時，則傳統(tǒng)的各向異性導電膠由于在熱壓過程中導電粒子的運動，使得短路和斷路概率增加，嚴重阻礙各向異性導電膠在微電子高密度封裝方面的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種各向異性導電膠及其封裝方法，其目的在于通過對導電性顆粒表面進行修飾，從而在各向異性導電膠固化時使得導電顆粒相互交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由此解決了各向異性導電膠在熱壓過程中由于導電粒子的相對運動而導致的粒子在膠體中的分布不均引起的短路或斷路技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種適用于高密度封裝的分步固化的各向異性導電膠，所述導電膠含有導電性顆粒和絕緣性粘接樹脂，所述導電性顆粒分散在絕緣性粘接樹脂中，其中，導電性顆粒體積為樹脂總體積的3%至10%，所述導電性顆粒表面修飾有不飽和基團，用于在各向異性導電膠固化時使得導電性顆粒相互交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所述導電性顆粒上不飽和鍵含量在0.01 μπιο?/m2至500 μπιο?/m2之間。
[0006]優(yōu)選地，所述各異性導電膠，其所述導電性顆粒為金屬導電粒子或聚合物-金屬核殼導電粒子；
[0007]優(yōu)選地，所述各異性導電膠，其所述導電粒子粒徑為I微米至10微米，優(yōu)選I微米至10微米。
[0008]優(yōu)選地，所述各向異性導電膠，其所述不飽和鍵基團為烯烴基、炔烴基和/或環(huán)氧基。
[0009]優(yōu)選地，所述各向異性導電膠，其所述絕緣性粘接樹脂含有環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹月旨，其中環(huán)氧樹脂質(zhì)量與丙烯酸樹脂質(zhì)量的比例在1:0.05至1:1之間。
[0010]優(yōu)選地，所述各向異性導電膠，其所述導電膠可以是液態(tài)的膏狀或半固態(tài)的膜狀。
[0011]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種應(yīng)用所述各向異性導電膠的封裝方法，所述導電膠為膏狀，包括以下步驟:
[0012](Ia)預固化:在基板上均勻涂布所述各向異性導電膠，維持溫度在40°C至80°C之間固化或UV光照射條件下固化，固化時間為l-20s ；UV光照條件具體如下:波長365納米，光強度在20mw/cm2至200mw/cm 2之間。
[0013](2a)最終固化:將芯片和器件凸點或引腳對準基板上的焊盤，維持壓力在0.5MPa至4MPa之間且溫度150°C至200°C之間，進行熱壓固化，固化時間為5-20s，即完成所述封裝方法。
[0014]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種應(yīng)用所述各向異性導電膠的封裝方法，所述導電膠為膜狀，具有用作背襯的離型膜，包括以下步驟:
[0015](Ib)預固化:將所述膜狀各向異性導電膠與基板對準，并黏附在基板上，維持壓力在0.1MPa至4MPa之間且溫度在40°C至80°C之間進行固化，或UV光照射條件下固化，離型膜為UV可透過材料，固化時間為l-20s，然后剝離所述離型膜；UV光照條件具體如下??波長365納米，光強度在20mw/cm2至200mw/cm2之間。
[0016](2b)最終固化:將芯片凸點或器件引腳對準基板上的焊盤，維持壓力在0.5MPa至4MPa之間且150°C至200°C之間，進行熱壓固化，固化時間為5_20s，即完成所述封裝方法。
[0017]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0018](I)本發(fā)明提供的各向異性導電膠，其導電性顆粒表面修飾有不飽和基團，能在各向異性導電膠預固化時與膠體中的不飽和樹脂發(fā)生化學反應(yīng)，使得導電顆粒相互交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低導電顆粒的相對運動。避免了在熱壓固化過程下，導電粒子由于膠體粘度降低和熱壓壓力發(fā)生相對運動而發(fā)生的在膠體中的分布不均，大幅降低由于導電粒子相對運動造成的短路或者斷路的概率。
[0019](2)應(yīng)用所述導電膠的封裝方法，其預固定步驟能實現(xiàn)導電顆粒與不飽和樹脂的交聯(lián)，從而形成導電粒子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低導電粒子由于熱壓固化過程中的相對運動而導致的分布不均，提高各向異性導電膠的高密度封裝性能。
[0020](3)本發(fā)明提供的各向異性導電膠制備過程簡單，易于控制，成本低廉，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0021]圖1(a)是實施例1中各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0022]圖1(b)是實施例1中對比用各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0023]圖2(a)是實施例2中各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0024]圖2(b)是實施例2中對比用各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0025]圖3(a)是實施例3中各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0026]圖3(b)是實施例3中對比用各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0027]圖4(a)是實施例4中各向異性導電膠導電粒子密度圖；
[0028]圖4(b)是實施例4中對比用各向異性導電膠導電粒子密度圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0030]本發(fā)明提供的一種各向異性導電膠，可以是膏狀，也可以是膜狀。所述導電膠含有導電性顆粒和絕緣性粘接樹脂，導電性顆粒分散在絕緣性粘接樹脂中，其中，導電性顆粒體積為樹脂總體積的3%至10%，所述導電性顆粒表面修飾有不飽和基團，用于在各向異性導電膠固化時使得導電性顆粒相互交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述導電性顆粒上不飽和鍵含量在0.01 μmol/m2至500 μmol/m2之間，所述不飽和鍵基團為稀徑基、炔徑基和/或環(huán)氧基。
[0031]所述導電性顆粒優(yōu)選金屬導電粒子或聚合物-金屬核殼導電粒子；導電粒子粒徑為1-10微米，優(yōu)選1-5微米。所述金屬導電粒子優(yōu)選金、銀、銅、錫、鉛或上述金屬的合金粒子，所述聚合物-金屬核殼導電粒子以聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸樹酯或聚酰亞胺等高分子聚合物為核，表面鍍有鎳、金和/或銀等金屬鍍層。
[0032]所述絕緣性粘接樹脂含有環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂，其中環(huán)氧樹脂質(zhì)量與丙烯酸樹脂質(zhì)量的比例在1:0.05至1:1之間。所述環(huán)氧樹脂優(yōu)選雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、多官能團環(huán)氧樹脂和/或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂；所述丙烯酸樹脂優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯或其聚合體、環(huán)氧丙烯酸樹酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、聚氨酯丙烯酸樹酯和/或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
[0033]所述絕緣性粘接樹脂中還含有環(huán)氧樹脂固化劑或引發(fā)劑，丙烯酸樹脂固化劑或引發(fā)劑，環(huán)氧樹脂固化劑或引發(fā)劑的質(zhì)量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.5%至30%，丙烯酸樹脂固化劑或引發(fā)劑的質(zhì)量為丙烯酸樹脂質(zhì)量的0.5%至30%。其中，環(huán)氧樹脂固化劑或引發(fā)劑優(yōu)選咪唑潛伏性固化劑或陽離子引發(fā)劑，丙烯酸樹脂固化劑或引發(fā)劑優(yōu)選熱引發(fā)劑或光引發(fā)劑。
[0034]所述導電顆粒為金屬粒子時，其修飾方法如下:采用5 %的KH570酒精水溶液，其中酒精與水的質(zhì)量之比為9:1，用醋酸調(diào)節(jié)至PH = 4。在室溫下浸泡導電粒子I小時，浸泡過程中并不斷攪拌，用無水乙醇洗滌數(shù)次，并真空干燥后待用。在二季戊四醇六丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯混合溶液的甲苯溶液中，在65-70度條件在過氧化苯甲酰引發(fā)劑存在條件下，進行自由基接枝反應(yīng)，在導電粒子表面引入不飽和鍵基團，通過調(diào)整二季戊