CN102250317A - 一种电子封装用快速固化环氧树脂及其应用 - Google Patents

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杨庆旭
陈项艳
肖斐
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Abstract

本发明属于微电子封装材料技术领域，具体为一种快速固化的环氧树脂及其应用。该快速固化树脂的主要成分为间苯二酚缩水甘油醚和间苯二甲胺，具有高温下快速固化的特点，160℃以上温度仅数秒钟就可固化；固化产物热机械性能和绝缘性良好。该树脂体系可作为不流动底部填充料、包封剂、芯片粘贴剂等材料的基体树脂，降低封装工艺温度，减小封装内应力，在电子封装领域具有广阔的应用前景。

Description

一种电子封装用快速固化环氧树脂及其应用
技术领域
本发明属于微电子封装材料技术领域，具体涉及一种快速固化环氧树脂及其应用。
背景技术
环氧树脂具有优良的粘合性、电绝缘性和耐化学腐蚀性，其固化物具有高强度、高耐热及低固化收缩率等特点，因此在电子封装领域得到广泛应用。常用的环氧树脂有双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂等，固化剂包括胺类、酸酐、酚醛树脂等。常规的环氧树脂/固化剂体系反应速度相对较慢，应用于电子封装时，需要较长的固化时间或后固化处理，从而增加了工序时间，降低了工作效率。在移动显示器件等封装中，热压焊等快速封装工艺需要使用一种快速固化的不流动底部绝缘填充料（NCF），目前使用的NCF树脂体系需要在180℃以上的高温完成工艺；研发能在更低工艺温度下快速固化的树脂体系，不仅可以降低工艺温度，提高生产效率，节约成本，而且可以降低封装体内部的热应力，减少封装翘曲，提高封装可靠性。
环氧树脂体系的固化速度主要由树脂和固化剂的结构决定。间苯二酚缩水甘油醚（Resorcinol diglycidyl ether）是一种低黏度的芳香族双官能环氧树脂，室温下粘度为0.3~0.5Pa·s，反应活性比双酚A环氧树脂更高；脂肪族胺类是反应速度最快的环氧树脂固化剂之一，间苯二甲胺（m-Xylylene diamine）的固化反应速度与脂肪族胺类相当，其化学结构中含有芳香基团，提供了固化产物较好的机械性能和热稳定性。本发明选用反应活性高的间苯二酚缩水甘油醚和间苯二甲胺制作可应用于电子封装底部填充的快速固化基体树脂体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种固化反应速度快，工艺温度比较低，生产效率高，封装的可靠性好的环氧树脂体系，以用作热压焊等电子封装工艺的底部填充基体树脂。
本发明提供的快速固化环氧树脂的主要组成按重量份数计如下：
间苯二酚缩水甘油醚        100份
间苯二甲胺                30～70份。
间苯二酚缩水甘油醚（I）和间苯二甲胺（II）的分子结构式如下所示：
Figure 126826DEST_PATH_IMAGE001
     
Figure 325726DEST_PATH_IMAGE002
                           I                                                              II
间苯二酚缩水甘油醚与间苯二甲胺的固化产物（III）的结构可用下式表示：
Figure 680091DEST_PATH_IMAGE003
III
式中，n反映固化体系的聚合和交联程度，n一般可为2-50，R代表H，或如下结构片段：
Figure 673454DEST_PATH_IMAGE004
。
本发明给出了该快速固化环氧树脂的应用条件，将间苯二酚缩水甘油醚和间苯二甲胺于室温下快速混合均匀后，低温储存备用。该反应体系的固化温度为室温至180℃，反应时间从低温下的数小时到高温下的数秒。
根据应用需要，可以在该快速固化环氧树脂体系加入各种无机填料，如氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氮化铝、碳酸钙、硅酸钙等，以调节树脂体系的粘度、模量与机械性能。
本发明的环氧树脂具有快速固化的特点，160℃以上仅5--10秒钟就可完成反应；固化产物热机械性能和绝缘性良好。该树脂体系可作为不流动底部填充料、包封剂、芯片粘贴剂等材料的基体树脂，降低封装工艺温度，减小封装内应力，在电子封装领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺树脂的DSC固化曲线。
图2是间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺树脂的动态力学分析曲线。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1  间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺树脂的制备：将100份间苯二酚缩水甘油醚和60.8份间苯二甲胺于室温下快速混合均匀后，放入一定尺寸的模具内，于80℃固化20min，120℃固化20min。固化产物的玻璃化转变温度为74.5℃（DSC）；储能模量2600 MPa（25℃）；玻璃态的线膨胀系数为54.9×10-6/℃（30-80℃），橡胶态的线膨胀系数为177.9×10-6/℃（120-180℃）；电阻率为2.5×1010 Ω·m。
实施例2  间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺树脂应用于芯片与基板间填充：将混合均匀的间苯二酚缩水甘油醚/间苯二甲胺树脂（100:60）施加于基板表面，用倒装键合机将芯片对位并放置到基板表面的环氧树脂上，调节热压头温度使芯片温度升至160℃，保温8~10秒，环氧树脂固化，芯片与基板粘贴牢固。

Claims (4)

1.一种快速固化环氧树脂，其特征在于该环氧树脂的主要成分按重量份额计如下：
间苯二酚缩水甘油醚        100
间苯二甲胺                30～70。
2.根据权利要求1所述的快速固化环氧树脂，其特征在于固化温度为室温至180℃。
3.根据权利要求1所述的快速固化环氧树脂，其特征在于通过加入无机填料来调节环氧树脂体系的粘度、模量和机械性能，无机填料选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锌、氮化铝、碳酸钙、硅酸钙中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的快速固化环氧树脂，作为不流动底部填充料、包封剂、芯片粘贴剂材料的基体树脂的应用。
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