CN110184010B - 适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物及其制备方法，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，环氧树脂是式[1]与式[2]表示的环氧树脂中的一种或两种，其含量为组合物总质量的3％～10％，酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的环氧树脂中的一种或两种，其含量为组合物总质量的2％～8％，球形硅微粉的含量为组合物总含量的86‑92％；润湿分散剂的含量为组合物总含量的0.1‑2％；其他添加剂的含量为组合物总含量的0.5‑5％。该环氧树脂组合物在翘曲、气孔、冲丝等方面符合平面凸点式封装的需求，同时Tg适中、吸水率低，满足开帽及可靠性等其他方面的要求。

Description

适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂组合物，特别涉及一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物及其制备方法。
背景技术
数十年来，集成电路封装技术一直追随着集成电路的发展而发展，人们一直在小体积和高性能之间寻找最好的平衡点。从DIP***式封装到SOP表面贴片式封装，再到QFP扁平式贴片封装，芯片的封装体积一直朝着小型化发展，结构性能也在不断提升。到了90年代，QFN四面扁平无脚式封装是在QFP基础上将原先封装体周围的输出角放到封装体底部，从而在贴片作业时大大减少了所占的空间。但是QFN常有内角焊点不稳、返工率高等问题。FBP平面凸点封装就是江苏长电科技为了改善生产过程的诸多问题而独立研发出来的新型封装形式。
在体积上，FBP比QFN更小、更薄，真正满足轻薄短小的市场需求。但是轻薄短小的特征及FBP的封装特性对环氧树脂组合物的性能提出了更高的要求。FBP翘曲控制要求：平面凸点式封装为自动封装模具，其要求环氧树脂组合物模压完成基本无翘曲；同时后固化翘曲程度不能太大，才能保证后道工序正常进行。气孔控制：封装过程气孔产生主要是环氧树脂组合物粘度太低，需要提高填料含量降低流动长度；但粘度高又易产生冲丝。翘曲控制：一般提高Tg控制翘曲，但Tg太高吸水率高，而且影响化学开帽。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，翘曲可控、封装无气孔、冲丝良好的环氧树脂组合物。
本发明所要解决的另一技术问题是提供了如上所述的环氧树脂组合物的一种制备方法，使用该方法制得的环氧树脂组合物在翘曲、气孔、冲丝等方面符合平面凸点式封装的需求，同时Tg适中、吸水率低满足开帽及可靠性等其他方面的要求。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，其特点是，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉和润湿分散剂，
所述的环氧树脂是由式[1]与式[2]表示的环氧树脂中的一种或两种，其含量为组合物总质量的3％～10％，
Figure GDA0003158384040000021
Figure GDA0003158384040000031
所述的酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的酚醛树脂的一种或两种，其含量为组合物总质量的2％～8％，
Figure GDA0003158384040000032
球形硅微粉的含量为组合物总含量的86-92％；
润湿分散剂的含量为组合物总含量的0.1-2％。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的球形硅微粉是包含最大粒径为75um硅微粉，同时还包含最大粒径5um或20um的硅微粉中的一种或两种。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的润湿分散剂为长链的醇酸酯。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的环氧树脂组合物还包括其他添加剂，其他添加剂的含量为组合物总含量的0.5-5％，其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为0.8-2.0，优选0.9-1.5。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述的环氧树脂占组合物总含量的3-8％，酚醛树脂占组合物总含量的2-5％，球形硅微粉占组合物总含量的88-91％，润湿分散剂的含量为组合物总含量的0.5-1％。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种上述适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特点是，该方法为，先将酚醛树脂、球形硅微粉、脱模剂加入球磨机中球磨2-4小时，使得上述原材料充分混合碾碎得到球磨中间体；再将球磨中间体及其他原材料加入高速搅拌机中混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机中以80-120℃的温度下熔融混炼，再经挤出、压片、冷却、粉碎，得到环氧树脂组合物粉料，最后，将环氧树脂组合物粉料预压成型得到环氧树脂组合物饼料。
与现有技术相比，本发明所述的环氧树脂组合物使用特殊结构的环氧树脂和酚醛树脂、配合合适的填料体系、润湿分散剂及特殊工艺过程，环氧树脂组合物在翘曲、气孔、冲丝等方面符合平面凸点式封装的需求，同时Tg适中、吸水率低，还满足了开帽及可靠性等其他方面的要求。
具体实施方式
进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是由式[1]与式[2]表示的环氧树脂中的一种，其含量为组合物总质量的3％，所述的酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的酚醛树脂中的一种，其含量为组合物总质量的2％；
球形硅微粉是最大粒径为75um的硅微粉和最大粒径为5um的硅微粉，最大粒径为5um的硅微粉占球形硅微粉总质量的15％，最大粒径为75um的硅微粉占球形硅微粉总质量的85％，球形硅微粉含量为组合物总含量的92％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的2％；
其他添加剂包含脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的1％。
实施例2，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是由式[1]与式[2]表示的环氧树脂的一种，其含量为组合物总质量的10％，所述的酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的酚醛树脂的一种，其含量为组合物总质量的3％；
球形硅微粉是包含最大粒径为75um和20um的硅微粉，最大粒径为20um的硅微粉占球形硅微粉总质量的19％，最大粒径为75um的硅微粉占球形硅微粉总质量的81％，球形硅微粉含量为组合物总含量的86％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的0.1％；
其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的0.9％。
实施例3，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是由式[1]和式[2]表示的环氧树脂组成的混合物，其含量为组合物总质量的5％，所述的酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的酚醛树脂组成的混合物，其含量为组合物总质量的3％；
球形硅微粉是最大粒径为75um、20um和5um的硅微粉组成的混合物，最大粒径5um硅微粉、最大粒径20微米硅微粉、最大粒径75um硅微粉分别占球形硅微粉总含量的7％、17％和76％，球形硅微粉含量为组合物总含量的89％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的1％；
其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的2％。
实施例4，一种实施例1-3所述适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，该方法为，先将酚醛树脂、球形硅微粉、脱模剂加入球磨机中球磨3小时，使得上述原材料充分混合碾碎得到球磨中间体；再将球磨中间体及其他原材料加入高速搅拌机中混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机中以100℃的温度下熔融混炼，再经挤出、压片、冷却粉碎，得到环氧树脂组合物粉料，最后，将环氧树脂组合物粉料预压成型得到环氧树脂组合物饼料。
实施例5，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是由式[1]表示的环氧树脂，其含量为组合物总质量的4％，所述的酚醛树脂是式[3]表示的酚醛树脂，其含量为组合物总质量的5％，环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为0.9，
球形硅微粉是最大粒径为75um和5um的硅微粉的混合物，最大粒径为5um的硅微粉占球形硅微粉总质量的15％，最大粒径为75um的硅微粉占球形硅微粉总质量的85％，其含量为组合物总含量的88％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的0.5％；
其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的2.5％，
该组合物采用实施例4所述的方法制备。
实施例6，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是式[2]表示的环氧树脂，其含量为组合物总质量的6％，所述的酚醛树脂是式[4]表示的酚醛树脂，其含量为组合物总质量的3％，环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为1.2，
球形硅微粉是最大粒径为75um和20um的硅微粉的混合物，最大粒径为20um的硅微粉占球形硅微粉总质量的19％，最大粒径为75um的硅微粉占球形硅微粉总质量的81％，其含量为组合物总含量的89％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的0.8％；
其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的1.2％，
该组合物采用实施例4所述的方法制备。
实施例7，一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉、润湿分散剂和其他添加剂，
所述的环氧树脂是由式[1]和式[2]表示的环氧树脂组成的混合物，式[1]表示的环氧树脂的含量占环氧树脂总质量的75％，式[2]表示的环氧树脂的含量占环氧树脂总质量的25％，其含量为组合物总质量的4％，所述的酚醛树脂是式[3]和式[4]表示的环氧树脂组成的混合物，式[3]表示的环氧树脂的含量占环氧树脂总质量的66％，式[4]表示的环氧树脂的含量占环氧树脂总质量的34％，其含量为组合物总质量的3％，环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为1.5，
球形硅微粉是由最大粒径为75um、20um和5um的硅微粉组成的混合物，最大粒径为5um的硅微粉占球形硅微粉总质量的6％，最大粒径为20um的硅微粉占球形硅微粉总质量的17％，最大粒径为75um的硅微粉占球形硅微粉总质量的77％，其含量为组合物总含量的91％；
润湿分散剂为极性的长链的醇酸酯，其含量为组合物总含量的1％；
其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种，其含量为组合物总含量的1％，
该组合物采用实施例4所述的方法制备。
对比例1
除了环氧树脂及固化剂用的普通的环氧树脂和普通酚醛树脂，其他各组分与实施例6中各组分比例相同；
对比例2
除了用一般球形硅微粉外，其他各组分与实施例6中各组分比例相同；
对比例3
除了没用润湿分散剂，其他各组分与实施例6中各组分比例相同；
对比例4
除了各组分直接搅拌混合(不用球磨中间体工艺)，其他各组分与实施例6中各组分比例相同；
取实施例5-7以及对比例1-4所述的环氧树脂组合物进行实验，如下表1所示，其中，
环氧树脂1：式[1]结构的环氧树脂；
环氧树脂2：式[2]结构的环氧树脂；
普通环氧树脂：邻甲酚醛环氧树脂；
普通酚醛树脂：线性酚醛树脂；
酚醛树脂1：式[3]结构的酚醛树脂；
酚醛树脂2：式[4]结构的酚醛树脂；
无机填料1：最大粒径5um的球形硅微粉；
无机填料2：最大粒径20um的球形硅微粉；
无机填料3：最大粒径75um的球形硅微粉；
普通无机填料：可以为最大粒径为5um、20um、75um球形硅微粉中的一种，也可为其他粒径规格的硅微粉；
润湿分散剂：长链的醇酸酯；
其他添加剂包含脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂等；
表1
Figure GDA0003158384040000101
在实施例中的评价是根据下列方法进行的：
(1)凝胶化时间
按SJ/T 11197-1999环氧模塑料的第5.3条凝胶化时间进行测定凝胶化时间(s)。
(2)流动长度：
按SJ/T 11197-1999环氧模塑料的第5.2条螺旋流动长度进行测定流动距离(cm)。
(3)玻璃化转变温度及线膨胀系数：
按SJ/T 11197-1999环氧模塑料的第5.6条线膨胀系数及玻璃化转变温度来测定玻璃化转变温度(Tg)；
(4)吸水率：
按SJ/T 11197-1999环氧模塑料的第5.11条吸水率来测定实施例的吸水率。
(5)化学开帽：
FBP自动封装，在175℃完成封装之后，取外层固化的环氧树脂组合物(大约2cm*2cm)放入现配置的王水溶液中浸泡，并放到加热台上加热，若环氧树脂组合物融化较快，在3min之内完全融化，则判定化学开帽OK。
(6)其他性能测试：
翘曲：FBP自动封装，在175℃完成封装之后，看Molding之后翘曲情况，机器能顺利拿出算合格；在175℃后固化4小时，看PMC之后翘曲，四角与中心点垂直翘曲高度平均值小于1.8mm算合格。
气孔：模压完成看是否有外部气孔，并在超声扫描：显微镜下看是否有内部气孔。
冲丝：在超声扫描显微镜下观察，最大冲歪小于12％为合格。
可靠性：在超声扫描显微镜下观察，无分层的算合格。
最终测试结果：以上性能有一项不合格，则最终判定为不合格；
结果如下表2：
表2
Figure GDA0003158384040000121

Claims (6)

1.一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：该组合物主要包括环氧树脂、酚醛树脂、球形硅微粉和润湿分散剂，
所述的环氧树脂是式[1]与式[2]表示的环氧树脂的混合，或者式[2]表示的环氧树脂，其含量为组合物总质量的3％～10％，
Figure FDA0003353643990000011
所述的酚醛树脂是式[3]与式[4]表示的酚醛树脂的混合，或者式[4]表示的酚醛树脂，其含量为组合物总质量的2％～8％，
Figure FDA0003353643990000021
球形硅微粉的含量为组合物总含量的86-92％；
润湿分散剂的含量为组合物总含量的0.1-2％；
所述的球形硅微粉是包含最大粒径为75um的硅微粉，同时还包含最大粒径5um或20um的硅微粉中的一种或两种，
该方法为，先将酚醛树脂、球形硅微粉、脱模剂加入球磨机中球磨2-4小时，使得上述原材料充分混合碾碎得到球磨中间体；再将球磨中间体及其他原材料加入高速搅拌机中混合均匀，将混合好的物料在双螺杆挤出机中以80-120℃的温度下熔融混炼，再经挤出、压片、冷却，粉碎，得到环氧树脂组合物粉料，最后，将环氧树脂组合物粉料预压成型得到环氧树脂组合物饼料。
2.根据权利要求1所述的一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述的润湿分散剂为长链的醇酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂组合物还包括其他添加剂，其他添加剂的含量为组合物总含量的0.5-5％，其他添加剂为脱模剂、着色剂、催化剂、偶联剂、应力释放剂、离子捕捉剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为0.8-2.0。
5.根据权利要求4所述的一种适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂中的环氧基数与酚醛树脂中的羟基数之比为0.9-1.5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的适用于平面凸点式封装的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂占组合物总含量的3-8％，酚醛树脂占组合物总含量的2-5％，球形硅微粉占组合物总含量的88-91％，润湿分散剂的含量为组合物总含量的0.5-1％。
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