一種非流動環(huán)氧底部填充材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非流動環(huán)氧環(huán)氧底部填充材料及其制備方法，屬于電子用粘合劑 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通毛細管底部填充材料是在倒裝芯片互聯(lián)形成后使用，在毛細管作用下，樹脂 流進芯片與基板的間隙中，然后進行加熱固化，將倒裝芯片底部空隙大面積填滿，從而減少 焊點和芯片上的應(yīng)力，并保護芯片和焊點，延長其使用壽命。隨著半導(dǎo)體封裝向低于0.1ym 特征尺寸發(fā)展，對封裝的需求也在提高，在倒裝芯片錫球距離變窄、錫球尺寸更小、芯片尺 寸更大的趨勢下，普通毛細管底部填充材料的流動將面臨巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] 另外，隨著IC制造朝著小尺寸和高密度方向發(fā)展，互聯(lián)延遲成了主要矛盾，因此 帶來了對互聯(lián)材料和層間介質(zhì)材料的需求。人們成功采用低K(介電常數(shù)）倒裝芯片來提 升了電子元器件的工作速度并降低功耗。然而低k材料大多具有多孔、易碎及機械強度低 等缺點，所以底部填充材料的選擇尤為關(guān)鍵。因為它不僅通過應(yīng)力再分布的方式保護焊點， 而且還要為低k介質(zhì)及其與硅的界面提供保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非流動環(huán)氧底部填充材料及其制備方法， 該非流動底部填充材料在芯片貼裝之前先在基板上施膠，然后將芯片對準放置到基板上， 再把整個組件通過回流焊接。在回流爐中芯片與基板間通過焊料凸點焊接形成互聯(lián)，同時 底部填充材料得以固化。使用這種底部填充材料后，避免了使用普通底部填充材料的施放 和清洗助焊劑的兩個工藝步驟，且避免了毛細管流動，從而提高了底部填充材料工藝的生 產(chǎn)效率。同時，所制得的非流動底部填充材料具有較好的助焊作用，具有高模量、高可靠性、 高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、低線膨脹系數(shù)，適用于芯片尺寸更大，錫球間距更小，錫球更小低k倒 裝芯片的封裝。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下： 一種非流動環(huán)氧底部填充材料及其制備方法，其特征在于，由以下質(zhì)量份的原材料組 成：液體環(huán)氧樹脂20-50份、活性稀釋劑1-10份、納米球形填料1-5份、球形硅微粉40-70 份、潛伏性固化劑1-5份、偶聯(lián)劑0. 1-1份、助焊劑0. 1-2份。
[0006]進一步，所述環(huán)氧樹脂為液體雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂、柔性環(huán)氧樹脂、多 官環(huán)氧樹脂中的一種或任意幾種的混合物。
[0007]進一步，所述活性稀釋劑為新戊二醇二縮水甘油醚、對苯基叔丁基縮水甘油醚、間 苯二酚二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚中的一種或 任意幾種的混合物。
[0008]進一步，所述的納米球形填料為Admatechs公司的YA050C、YA010C、YC100C中的一 種或任意幾種的混合物。
[0009] 進一步，使用納米球形填料的有益效果是：球形納米粒子增韌，使得固化后的底 填材料不僅具有較好的韌性，而且使得底部填充材料在TCB固化過程中，球形填料含量在 50-70%，長時間保持較低的粘度的情況下不會沉降，更好的保證了膠體固化后的一致性。
[0010]進一步，所述球形硅微粉為Admatechs公司的SC1030、SE1030、SC1050、SC1030中 的一種或任意幾種的混合物。
[0011] 進一步，使用球形硅微粉的有益效果是：環(huán)氧體系中加入球形硅微粉，使得底部填 充材料增稠小填充量大，同時又能大幅降低底部填充材料的膨脹系數(shù)以獲得高可靠性。
[0012] 進一步，所述硅烷偶聯(lián)劑為y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、y-縮水甘油 醚氧丙基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或任意幾種的混合物。
[0013] 進一步，所述助焊劑為有機酸或芳香酸中的丁二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二 酸、富馬酸、檸檬酸、衣康酸、鄰羥基苯甲酸、蘋果酸、對苯二甲酸、琥珀酸中的一種或幾種的 混合物。
[0014] 進一步，使用助焊劑的有益效果是：通過引入助焊劑成分除去焊盤的氧化物和熔 融焊料表面的氧化物，以達到良好焊接的作用。
[0015] 進一步，所述液態(tài)潛伏性固化劑為TK-TOKA公司的7000、7001、7002及huntsman 公司的Aradur5200、DY9577中的一種或任意幾種的混合物。
[0016] 進一步，使用液態(tài)潛伏性固化劑的有益效果是：液態(tài)的潛伏性固化劑，使得較小的 縫隙也能有底部填充材料滲透進去，并得以完全固化，適用于較小間隙的的倒裝芯片的封 裝。
[0017] -種非流動底部填充材料的制備方法，包括：先將液體環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑加入 到攪拌容器中，室溫真空狀態(tài)下攪拌20min，然后再加入納米填料和球形硅微粉份混合均勻 后在真空狀態(tài)下攪拌lh，再進行三輥研磨3遍，再將研磨后的料加入到攪拌容器中，并在真 空狀態(tài)下高速攪拌2h，最后依次加入硅烷偶聯(lián)劑、液體潛伏性固化劑及助焊劑攪拌均勻，再 在真空狀態(tài)下攪拌2h后出料即可。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過在環(huán)氧體系中加入球形硅微粉，使得底部填充 材料增稠小填充量大，同時又能大幅降低底部填充材料的膨脹系數(shù)以獲得高可靠性。球形 納米粒子增韌，使得固化后的底填材料不僅具有較好的韌性，而且使得底部填充材料在TCB 固化過程中，球形填料含量在50-70%，長時間保持較低的粘度的情況下不會沉降，更好的保 證了膠體固化后的一致性。通過引入硅烷偶聯(lián)劑改善底部填充材料與芯片及基板的附著 力。通過引入助焊劑成分除去焊盤的氧化物和熔融焊料表面的氧化物，以達到良好焊接的 作用。同時，使用了液態(tài)的潛伏性固化劑，使得較小的縫隙也能有底部填充材料滲透進去， 并得以完全固化。通過以上手段制得的非流動底部填充材料具有高模量、高可靠性、高玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度、低線膨脹系數(shù)，可更好的保護低k倒裝芯片?？蓱?yīng)用于芯片尺寸更大，錫球間 距更小，芯片與基板間隙更小，普通底部填充材料無法通過毛細管流動的倒裝芯片。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。
[0020] 實施例1 按照以下質(zhì)量份稱取原料 YL980 15 份 YL983U 25 份 對苯基叔丁基縮水甘油醚 5份 YA050C 5 份 球形硅微粉SC1030 45份 y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷 〇. 3份 TK-T0KA7000 3 份 助焊劑己二酸 0.8份 先將液體環(huán)氧樹脂YL980、YL983U、對苯基叔丁基縮水甘油醚加入到攪拌容器中，室溫 真空狀態(tài)下攪拌20min，然后再加入YA050C和球形硅微粉SC1030混合均勻后在真空狀態(tài)下 攪拌lh，再進行三輥研磨3遍，再將研磨后的料加入到攪拌容器中，并在真空狀態(tài)下高速攪 拌2h，最后依次加入硅烷偶聯(lián)劑Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、液體潛伏性固化 劑7000及助焊劑己二酸攪拌均勻，再真空狀態(tài)下攪拌2h后出料即可。
[0021] 實施例2 按照以下質(zhì)量份稱取原料 SE-55A (SHIN-AT&C) 10 份 SE-55F (SHIN-AT&C) 35 份 1，6-己