CN103937433A

CN103937433A - 一种高可靠性环保型底部填充材料及其制备方法

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Publication number: CN103937433A
Application number: CN201410125587.9A
Authority: CN
Inventors: 薛兴旺; 王建斌; 陈田安; 解海华
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: CN103937433B

Abstract

本发明涉及一种高可靠性环保型底部填充材料及其制备方法，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：双酚型环氧树脂30～50份、脂环族环氧树脂1～10份、增韧剂10～20份、稀释剂5～10份、固化剂5～15份、硅烷偶联剂0.1～5份、分散剂0.01～1份、消泡剂0.01～1份、填料25～35份、颜料0.1～1份。本发明制备的底部填充材料，具有低卤素、常温快速流动、中温快速固化、耐冷热冲击性能优越、与各种锡膏助焊剂残留物兼容性好等优点，适用于BGA、CSP等封装。

Description

一种高可靠性环保型底部填充材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高可靠性环保型底部填充材料及其制备方法，属于胶黏剂领域。

背景技术

随着电子产业的迅猛发展，与之密切相关的电子封装技术也越来越先进。智能化、重量轻、体积小、速度快、功能强、可靠性好等成为电子产品的主要发展趋势。同时，封装产业也不甘示弱，BGA(Ball Grid Array)、Flip Chip、 CSP(Chip Scale Package)等先进封装技术成为主流。底部填充胶是高密度倒装芯片BGA、CSP等微电子封装中所需的关键电子材料之一，它的主要作用是保护高密度焊球节点及芯片，并保证了BGA，CSP器件的可靠性和长期使用性。

目前大部分底部填充胶都存在卤素含量高，不符合环保的要求；与锡膏助焊剂残留物兼容性差，可能导致部分胶水不固化；可靠性低，使用性能差，满足不了现今封装技术飞速发展所带来的需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种高可靠性环保型底部填充材料及其制备方法，本发明制备的底部填充材料具有低卤素、常温快速流动、中温快速固化、耐冷热冲击性能优越、与各种锡膏助焊剂残留物兼容性好等优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高可靠性环保型底部填充材料，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：双酚型环氧树脂30～50份、脂环族环氧树脂1～10份、增韧剂10～20份、稀释剂5～10份、硅烷偶联剂0.1～5份、固化剂5～15份、分散剂0.01～1份、消泡剂0.01～1份、填料25～35份、颜料0.1～1份。

进一步，所述双酚型环氧树脂为低卤素的双酚A型、双酚F型、酚醛改性环氧树脂中的一种或任意几种混合。

进一步，所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的一种或两种混合。

进一步，所述增韧剂为核壳橡胶环氧树脂、核壳结构硅橡胶颗粒改性环氧树脂中的一种或任意两种混合。

进一步，所述稀释剂为低卤素的C_12-14烷基缩水甘油醚（日本ADEKA）、叔碳酸缩水甘油酯（美国HEXION）中的一种或两种混合。

进一步，所述的硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷（KH560）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种或任意几种混合。

进一步，所述固化剂为芳香胺、改性咪唑及其衍生物、改性胺类固化剂如改性胺类固化剂1020（日本富士化学），改性咪唑类固化剂PN40（日本味之素），2-乙基-4-甲基咪唑（日本四国化成），所选用固化剂是潜伏性的，细度在5-10μ，具有低温快速固化、储存稳定性好。

进一步，所述分散剂为德国毕克化学的BYK-9076、BYK-W9010、BYK-W985中的一种。

进一步，所述消泡剂为德国毕克化学的BYK-A530、BYK-A535、BYK-S706、BYK-077中的一种。

进一步，所述填料为4um、10um球形硅微粉（武汉帅尔）一种或两种混合。

进一步，所述颜料为低卤素黑色色膏（Poly one）。

本发明的有益效果是：本发明制备的高可靠性环保型底部填充材料，低卤素，能够室温快速流动，中温快速固化，与各种锡膏助焊剂残留物兼容性好，耐冷热冲击性能优越，可靠性高。

本发明所述的一种储存稳定快速流动的底部填充胶的制备方法，包括：

1）以原料总重量的百分含量计，称取30～50份双酚型环氧树脂、1～10份脂环族环氧树脂、10～20份增韧剂、5～10份稀释剂、0.1～5份硅烷偶联剂、0.01～1份分散剂、0.01～1份消泡剂、0.1～1份颜料，投入反应釜中，搅拌混合；

2）称取25～35份硅微粉填料，分成等量三批加入到步骤1）的反应釜中，每批加入时间间隔为20分钟，搅拌混合；

3）温度控制在20～30℃称取5～15份固化剂加入到步骤2）的反应釜中，在转速300转/分，冷却水温控制在15℃，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

称取双酚F型环氧树脂830lvp(大日本油墨) 32g，脂环族环氧树脂双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯（湖北新景） 6g，增韧剂核壳橡胶环氧树脂MX-125（日本钟渊）10g，稀释剂C_12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）6g，偶联剂KH-560 1g，分散剂BYK-9076 0.6g，消泡剂BYK-A530 0.7g，黑色色膏（Poly one）0.5g，投入反应釜中，搅拌混合；再加入10 um球形硅微粉（武汉帅尔）25克，分三次加入，随后加入潜伏固化剂PN40（日本味之素） 15 g，温度25℃，在冷却干燥条件下混合，冷水控制在15℃，混合三遍，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

实施例2

称取双酚F型环氧树脂YL-983U(三菱化学)40g，脂环族环氧树脂3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯（大赛璐） 4g，核壳结构硅橡胶颗粒改性环氧树脂ALBIDUR EP2240A（德国EVONIK）12g，稀释剂叔碳酸缩水甘油酯（美国HEXION）6g，偶联剂KH-560 1g，分散剂BYK-W9010 0.8g，消泡剂BYK-A535 0.9g，黑色色膏（Poly one）0.5g，投入反应釜中，搅拌混合；再加入4 um球形硅微粉（武汉帅尔）30克，分三次加入，随后加入潜伏固化剂1020（日本富士化学） 12g，温度25℃，在冷却干燥条件下混合，冷水控制在15℃，混合三遍，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

实施例3

称取双酚A型环氧树脂JF-9955A (苏州巨峰)30g，脂环族环氧树脂3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯（日本大赛璐） 9g，核壳结构硅橡胶颗粒改性环氧树脂ALBIDUR EP5340（德国EVONIK）14g，稀释剂C_12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）6g，偶联剂KH-570 1g，分散剂BYK-W985 1g，消泡剂BYK-A535 0.9g，黑色色膏（Poly one）0.5g，投入反应釜中，搅拌混合；再加入10 um球形硅微粉（武汉帅尔）30克，分三次加入，随后加入潜伏固化剂2-乙基-4-甲基咪唑（日本四国化成） 8 g，温度25℃，在冷却干燥条件下混合，冷水控制在15℃，混合三遍，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

实施例4

称取双酚F型环氧树脂830lvp(大日本油墨) 46g，脂环族环氧树脂双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯（湖北新景） 8g，增韧剂核壳橡胶环氧树脂MX-125（日本钟渊）17g，稀释剂C_12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）5g，偶联剂KH-550 0.8g，分散剂BYK-9076 0.5g，消泡剂BYK-A530 1g，黑色色膏（Poly one）1g，投入反应釜中，搅拌混合；再加入10 um球形硅微粉（武汉帅尔）35克，分三次加入，随后加入潜伏固化剂PN40（日本味之素） 15 g，温度25℃，在冷却干燥条件下混合，冷水控制在15℃，混合三遍，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

实施例5

称取双酚F型环氧树脂YL983U(日本三菱化学)30g，脂环族环氧树脂3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯（日本大赛璐） 10g，核壳结构硅橡胶颗粒改性环氧树脂ALBIDUR EP5340（德国EVONIK）14g，稀释剂C_12-14烷基缩水甘油醚ED-502S（日本ADEKA）6g，偶联剂KH-550 0.5g，分散剂BYK-9076 0.4g，消泡剂BYK-A535 0.5g，黑色色膏（Poly one）1g，投入反应釜中，搅拌混合；再加入4 um球形硅微粉（武汉帅尔）30克，分三次加入，随后加入潜伏固化剂1020（日本富士化学） 14 g，温度25℃，在冷却干燥条件下混合，冷水控制在15℃，混合三遍，真空度-0.08 MPa～-0.05MPa，搅拌1～2小时，即得成品。

对比实施例 1

普通底部填充胶配方-传统的固化方式，称取树脂828EL 14g，球型硅微粉20g，炭黑0.5g混合均匀，然后加入固化剂PN-23 25g，在25℃条件下混合均匀，然后满真空15分钟，随后加入偶联剂KH560 0.56g、环氧活性稀释剂AGE （shell H8）20g混合均匀，满真空30分钟，得到试样。

具体试验实施例

通过下面的试验测试本发明上述实施例1-5和对比实施例的底部填充胶的性能。

试验实施例1 卤素含量测试

X荧光光谱分析氯、溴含量

试验实施例2 流动性能测试

BGA样件：10mm×10mm，pitch为0.4mm，焊球整列为回字形，“I”型点胶；

温度：25℃

试验实施例3 固化性能测试

DSC固化曲线，升温速率60℃/分钟， 130℃等温固化。

试验实施例4 冷热冲击测试

组装芯片固化后-40℃-85℃，每段保持30min，判断标准：焊球电阻升高10%。

试验实施例5 锡膏残留物兼容性测试

针对助焊剂现有BGA、CSP使用的锡膏，进行组装芯片，最后切片分析，观察填充情况和固化情况。

测试结果如下面的表1所示。

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比实施例
							卤素（氯+溴）/ppm	460	690	580	410	638	8470
固化速度/min	6.78	7.02	7.56	6.03	7.56	10.54
							流动速度/s	54	57	60	72	78	124
冷热冲击循环/次	1408	1369	1570	1468	1484	864
							兼容性	好	好	好	好	好	差

从表1中的数据可以看出，本发明制备的底部填充材料，在环保性、固化速度、流动速度、可靠性、和锡膏助焊剂兼容性等方面较传统的底部填充胶都有明显优势，更加适合现代封装工艺的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高可靠性环保型底部填充材料，其特征在于，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：双酚型环氧树脂30～50份、脂环族环氧树脂1～10份、增韧剂10～20份、稀释剂5～10份、固化剂5～15份、硅烷偶联剂0.1～5份、分散剂0.01～1份、消泡剂0.01～1份、球形硅微粉25～35份、颜料0.1～1份。

2.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述双酚型环氧树脂为低卤素的双酚A型、双酚F型、酚醛改性环氧树脂中的一种或任意几种混合。

3.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯中的一种或两种混合。

4.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述增韧剂为核壳橡胶环氧树脂、核壳结构硅橡胶颗粒改性环氧树脂中的一种或两种混合。

5.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述稀释剂为低卤素的C_12-14烷基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯中的一种或两种混合。

6.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述固化剂为芳香胺、改性咪唑及其衍生物、改性胺类固化剂。

7.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述分散剂为德国毕克化学公司生产的BYK-9076、BYK-W9010、BYK-W985中的一种。

8.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述消泡剂为德国毕克化学公司生产的BYK-A530、BYK-A535、BYK-S706、BYK-077中的一种。

9.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述填料为10um、4um球形硅微粉一种或两种混合。

10.一种高可靠性环保型底部填充材料的制备方法，包括：

1）以原料总重量的百分含量计，30～50份双酚型环氧树脂、1～10份脂环族环氧树脂、10～20份增韧剂、5～10份稀释剂、0.1～5份硅烷偶联剂、0.01～1份分散剂、0.01～1份消泡剂、0.1～1份的颜料，投入反应釜中，搅拌混合均匀；

2）称取25～35份球形硅微粉，分成等量三批加入到步骤1）的反应釜中，搅拌混合均匀；

3）温度控制在20～30℃称取5～15份固化剂加入到反应釜中，搅拌1～2小时，抽真空30～60min，即得到产品。