專利名稱：可常溫儲存的單組份底部填充膠及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可常溫儲存的單組份底部填充膠，尤其涉及一種常溫下儲存性穩(wěn)定、可快速固化的單組份底部填充膠及其制備方法。
背景技術：
隨著電子產品的手提化趨勢，更加輕薄，更多柔性印刷電跟板的使用越來越多， 這就要求電子設備具有更高的抗震性和可靠性.高產能，小型化，無鉛化組裝已成為電子行業(yè)的主流，產品可靠性很難得到保證，所以CSP/BGA芯片的底部填充應用技術越來越普遍，但隨之而來的點膠慢影響產能，穩(wěn)定性不好導致需要維修，維修又導致產品報廢等難題不斷出現(xiàn)，如何提高可靠性的同導，又滿足產能的要求，只有使用單組份底部填充膠才能解決此問題。底部填充膠在常溫下未固化前是種單組份液態(tài)的封裝材料，成分主要是環(huán)氧樹脂并通常會添加固化劑來使液態(tài)固化成固態(tài)。底部填充膠是專為覆晶晶片而設計的，由于硅質的覆晶晶片的熱膨脹系數(shù)比基板材質低很多，因此，在熱循環(huán)測試中會產生相對位移， 導致機械疲牢從而引起不良焊接。底部填充膠材料通常是利用毛細作用原理來滲透到覆晶晶片底部，然后固化。它能有效的提高焊點的機械強度，從而提高晶片的使用壽命。目前市場上現(xiàn)有的單組份底部填充膠均需冷藏儲存，使用時需從冰箱內取出來回溫4小時方可使用，這樣就造成了生產效率的降低，而且又需要專業(yè)的儲存冰箱，本發(fā)明產品解決了冷藏儲存的問題，即可以常溫存放5個月，而且又不影響其固化速度，即可以在150度下60秒鐘固化。
發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有底部填充膠不能常溫儲存、可靠性低、及應用于電子產品時影響其質量等技術問題，而提供一種可常溫下儲存5個月、快速固化、高Tg、高可靠性的單組份底部填充膠及其制備方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的可常溫儲存的單組份底部填充膠，由下列重量百分含量的原料配置而成液態(tài)環(huán)氧樹脂一 12. 2 95%、低粘度改性環(huán)氧樹脂一0. 37 50%、環(huán)氧稀釋劑一 1. 1 57. 1%、潛伏性固化劑一0. 36 49. 8%、促進劑一0. 89 68. 3%、 顏料一0 28%。本發(fā)明提出的返修性能好的單組份底部填充膠的制備方法，其工藝步驟如下 預處理按配比將液態(tài)環(huán)氧樹脂、低粘度改性環(huán)氧樹脂和顏料混合攪拌均勻，獲得樹脂
混合料；
混合按配比將潛伏性固化劑和促進劑加入所述的樹脂混合料，在20 25°C和濕度 30 50%的條件下混合，潛伏性固化劑和促進劑控制在22 25°C，混合均勻后滿真空25分鐘；當樹脂混合料和潛伏性固化劑和促進劑混合均勻后，加入環(huán)氧稀釋劑混合，滿真空60 分鐘。
本發(fā)明提供的可常溫儲存的單組份底部填充環(huán)氧樹脂組成物，是作為CSP和BGA 等半導體裝置和與這種半導體裝置電氣連接的配線基板之間進行密封的底部填充材料使用。本產品的主要特征是含有環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進劑的單組份膠粘劑。本發(fā)明的組成物有著良好的常溫儲存穩(wěn)定性、快速固化性、高可靠性，能夠作為半導體裝置用的底部填充材料。本發(fā)明性能測試方法具有
(1)粘度
通過用EH型粘度計測定
(2)凝膠時間
通過用凝膠測試儀測定150度下的凝膠時間
(3)儲存穩(wěn)定性
成品生產完后馬上測粘度即粘度初始值為V0，然后將產品密封好放在25度常溫下，每一周測試粘度值V，當粘度的比率V/V0超過2. 0時就判定為儲存失效。( 4 )玻璃化轉變溫度的測試
在120攝氏度下固化底部填充膠30分鐘后，用TMA測試，按每分鐘增加5攝氏度的條件，確認從30攝氏度到300攝氏度加熱過程中的玻璃化轉變溫度。(5)熱處理時的連接可靠性
帶有20 χ IOmm的BGA回路基板(0. 5mm間距、121引腳、直徑0. 35mm錫球)，在BGA禾口回路基板之間用底部填充膠進行填充，然后進行1000個熱循環(huán)處理(-40攝氏度/100攝氏度，每15分鐘1個循環(huán))。再確認連續(xù)性的好壞。根據(jù)以上測試本發(fā)明提供的底部填充膠性能指標如下
粘度2000厘泊玻璃化轉變溫度80度凝膠時間40秒儲存期常溫下5個月
耐冷熱沖擊可靠性-40°C至100°C可承受1000個循環(huán)本發(fā)明提供的底部填充膠，主要可用于晶圓和基板之間的密封。通過含有液態(tài)環(huán)氧樹月旨、低粘度改性環(huán)氧樹脂、潛伏型固化劑等成分，就能保持常溫下具有良好的儲存穩(wěn)定性、 高玻璃化轉變溫度和良好的連接信賴性以及速固化性，同時在為返修溫度中組成物的熱運動比較大，就可以提高它的返修性能?？稍?50°C下60秒快速固化，其粘接力高，耐熱耐沖擊性好。
具體實施例方式本發(fā)明提出的可常溫儲存的單組份底部填充膠，由下列重量百分含量的原料配置而成液態(tài)環(huán)氧樹脂一 12. 2 95%、低粘度改性環(huán)氧樹脂一0. 37 50%、環(huán)氧稀釋劑一 1. 1 57. 1%、潛伏性固化劑一0. 36 49. 8%、促進劑一0. 89 68. 3%、顏料一0 沘％。其中，液態(tài)環(huán)氧樹脂可選用雙酚A型環(huán)氧樹脂，如殼牌公司的828環(huán)氧樹脂，陶氏公司的331環(huán)氧樹脂；也可以選用雙酚F型環(huán)氧樹脂，如殼牌公司的862環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為0. 45 0. 8，其分子量為1000到5000。從流動性來看雙酚F環(huán)氧樹脂最合適。低粘度環(huán)氧樹脂為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，如ERL4221，也可以選用雙酚S型環(huán)氧樹脂，還可以選用氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂，或選用通過間苯二酚、聯(lián)苯三酚等低分子多價苯酚和氯甲基氧丙環(huán)的反應得到的縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，通過鄰苯二甲酸、二聚酸等多鹽基酸和氯甲基氧丙環(huán)的反應得到的縮水酯型環(huán)氧樹脂。這些低粘度環(huán)氧樹脂的粘度一般在1000 厘泊以下，可以提高填充膠的流動性、可靠性和耐溫性。環(huán)氧稀釋劑可選用雙官能團活性稀釋劑，例如新戊二醇二縮水甘油醚、已二酸二縮水甘油醚等。潛伏性固化劑可選用改性胺加和物或酰胼加和物，胺類固化劑可選用液態(tài)芳香族胺，液態(tài)芳香族胺具體有二乙基甲苯二胺、1-甲基3，5-2乙基-2、4-二胺苯、1-甲基-3、 5-二乙基-2、6-二胺苯、1，3，5-三乙基-2，6-二胺苯，這些可以單獨使用也可以混合使用。 酰胼加和物可以選用醋酸酰胼、戊酮酸酰胼、丁酸酰胼、聚己內酰胺酰胼、馬來酸雙酰胼、鄰苯二甲酸雙酰胼、間苯二甲酸雙酰胼、對苯二甲酸雙酰胼等酰胼化合物。酰胼化合物的平均粒徑不到2微米是非常重要的因素，這樣就算很少的加入量也能發(fā)揮充分的固化作用，從而使得底部填充膠的固化性更好，固化后的可靠性更高。固化促進劑可選用含常溫固體胺基化合物的核心層和常溫固體環(huán)氧化合物的貝殼層的核心-貝殼粒子、被分散了微膠囊化胺的雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂。從保持固化促進作用和可靠性的平衡這方面來看，咪唑絡合物或是微膠囊化胺雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂是比較好的選擇。除了以上說明的原材料成分以外，在不影響到本發(fā)明目的的情況下，可以配合使用無機填充材料、顏料、氧化防止劑、非反應性的稀釋劑等添加劑。下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。根據(jù)本發(fā)明的配方，配置下列不同比例的制備底部填充膠的物料。實施例1
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 828環(huán)氧樹脂95%
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂0. 37%
新戊二醇二縮水甘油醚1. 1%
二乙基甲苯二胺2.64%
改性咪唑絡合物0. 89%
實施例2
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 828環(huán)氧樹脂12. 2%
氫化雙酚A環(huán)氧樹脂50%
新戊二醇二縮水甘油醚29. 1%
已二酸二酰胼0. 36%
23#改性咪唑3. 34%
實施例3
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 862環(huán)氧樹脂53. 6%
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂25. 2%
5已二醇二縮水甘油醚3%
聚己內酰胺酰胼1
改性咪唑絡合物2. 2%
黑顏料14%
實施例4
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 862環(huán)氧樹脂13%
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂1%
已二醇二縮水甘油醚57. 1%
馬來酸雙酰胼25. 1%
改性咪唑鹽1. 8%
黑顏料H
實施例5
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成
862環(huán)氧樹脂13%
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂1. 5%
戊二醇二縮水甘油醚1. 1%
1，3，5-三乙基-2，6-二胺苯 49.8% 24改性咪唑鹽34. 6%
實施例6
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 862環(huán)氧樹脂15%
縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂6%
已二醇二縮水甘油醚9%
馬來酸雙酰胼1. 7%
改性咪唑鹽68. 3%
實施例7
本實施例由下列重量百分含量的原料配置而成 862環(huán)氧樹脂30%
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂8%
已二醇二縮水甘油醚19%
馬來酸雙酰胼8%
改性咪唑鹽7%
黑顏料28%
按上述實施例的重量百分比配方，配制底部填充膠的工藝步驟 先按上述實施例的配比將，液態(tài)環(huán)氧樹脂、低粘度改性環(huán)氧樹脂和顏料混合攪拌均勻， 獲得樹脂混合料；然后按配比將潛伏性固化劑和促進劑加入所述的樹脂混合料，在20 25°C和濕度30 50%的條件下混合，潛伏性固化劑和促進劑控制在22 25°C，混合均勻后滿真空25分鐘；當樹脂混合料和潛伏性固化劑和促進劑混合均勻后，加入環(huán)氧稀釋劑混合，滿真空60分鐘，即得本專利產品。 所得本發(fā)明的底部填充膠有以下性能
固化時間150°C60秒
玻璃化轉變溫度80°C
粘接強度ISMPa
粘度2000cps
耐冷熱沖擊性-40°C _100°C可承受1000個循環(huán)
儲存期W度5個月
由于本發(fā)明含有液態(tài)環(huán)氧樹脂、改性低粘度環(huán)氧樹脂、潛伏型固化劑、以及改性咪唑鹽類絡合物等成分，就能保持高Tg和良好的連接信賴性以及速固化性，同時在常溫下又能存放5個月，解決了目前單組份底部填充膠只能冷藏儲存的問題，又因為返修溫度中組成物的熱運動比較大，就可以提高它的返修性能。
權利要求
1.一種可常溫儲存的單組份底部填充膠，其特征在于，由下列重量百分含量的原料配置而成液態(tài)環(huán)氧樹脂一 12. 2 95%、低粘度改性環(huán)氧樹脂一0. 37 50%、環(huán)氧稀釋劑一 1. 1 57. 1%、潛伏性固化劑一0. 36 49. 8%、促進劑一0. 89 68. 3%、顏料一0 沘％。
2.如權利要求1所述的可常溫儲存的單組份底部填充膠，其特征在于，所述的液態(tài)環(huán)氧樹脂為雙酚A型縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為0. 45 0. 8，分子量范圍為1000 5000。
3.如權利要求1所述的可常溫儲存的的單組份底部填充膠，其特征在于，所述低粘度改性環(huán)氧樹脂為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂或雙酚S型環(huán)氧樹脂，粘度為1000厘泊以下。
4.如權利要求1所述的可常溫儲存的的單組份底部填充膠，其特征在于，所述的潛伏性固化劑為改性胺加和物或酰胼加和物，其細度小于2um。
5.如權利要求1所述的可常溫儲存的的單組份底部填充膠，其特征在于，所述的促進劑是改性咪唑鹽類絡合物和微膠囊型固化促進劑。
6.如權利要求1所述的可常溫儲存的的單組份底部填充膠，其特征在于，所述的儲存期為20 25攝氏度下，儲存5個月。
7.—種如權利要求1所述的可常溫儲存的的單組份底部填充膠的制備方法，其特征在于包括如下步驟預處理按配比將液態(tài)環(huán)氧樹脂、低粘度改性環(huán)氧樹脂和顏料混合攪拌均勻，獲得樹脂混合料；混合按配比將潛伏性固化劑和促進劑加入所述的樹脂混合料，在20 25°C和濕度 30 50%的條件下混合，潛伏性固化劑和促進劑控制在22 25°C，混合均勻后滿真空25分鐘；當樹脂混合料和潛伏性固化劑和促進劑混合均勻后，加入環(huán)氧稀釋劑混合，滿真空60 分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可常溫儲存的單組份底部填充膠，其由下列重量百分含量的原料配置而成液態(tài)環(huán)氧樹脂—12.2～95%、低粘度改性環(huán)氧樹脂—0.37～50%、環(huán)氧稀釋劑—1.1～57.1%、潛伏性固化劑—0.36～49.8%、促進劑—0.89～68.3%、顏料—0～28%。本發(fā)明還公開了一種可常溫儲存的單組份底部填充膠的制備方法。本發(fā)明具有粘度低，儲存穩(wěn)定性好，可在常溫下儲存5個月，可在150℃下60秒快速固化，其粘接力高，耐熱耐沖擊性好，制作工藝簡單，返修性好。可廣泛用于CSP或BGA底部填充制程。
文檔編號H01L23/29GK102504743SQ201110348019
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者劉行, 袁海賓, 賀珍 申請人:深圳市鑫東邦科技有限公司