[发明专利]一种低粘度、低线膨胀系数的底部填充胶

说明书

技术领域

本发明涉及芯片封装的底部填充胶，尤其涉及一种主要用于半导体设备的高集成化、倒装芯片半导体装置的微小间隙，能在短时间内封装，对于封装可靠性和高流动性的需要增强的低粘度、低线膨胀系数的底部填充胶。

背景技术

随着IC芯片的高集积化和高密度化，以及IC组件的小型化发展，倒装芯片安装方式的应用越来越广泛。这种安装方式，不是通过焊线来连接的，而是通过又小又薄的焊料凸点连接IC芯片和印刷配线基板的。但是由于芯片、印刷配线基板、焊料的热膨胀系数不同，在冷热冲击试验的时候容易发生热应力。特别是在离芯片中央较远的焊料凸点的局部热应力容易集中，这时锡球容易发生裂纹，且回路的性能信赖性大大降低。因此，为了缓和热应力，通过液态热固性树脂组成物而形成了底部填充胶，它能够起到保护芯片回路面和锡球的作用。

具体的方法是，在芯片和印刷配线基本之间的间隙(间距：30-150um)中注入热固化性树脂组成物，固化密封之后形成底部填充胶。底部填充胶在常温下未固化前是种单组份液态的封装材料，成分主要是环氧树脂并通常会添加二氧化硅来增加其强度。底部填充胶的主要功能之一是将整个晶粒与基板粘附在一起，或至少沿着整个晶粒边缘，以降低实际上施加于接点的热应力，将整个晶粒与基板粘附在一起，其整体复合系统的线膨胀系数将介于晶粒与基板的线膨胀系数之间，因此可靠性得以提升。底部填充胶是否有效，与晶粒及基板的线膨胀系数差距有关，这种底部填充胶就是前面所述的能够吸收和缓和锡球的热应力，它物理化学特性是：

(1)底部填充胶的热膨胀系数降低后，随之调合锡球的热膨胀系数。

(2)底部填充胶或是底部填充配线基板表面的密封性良好时又必要的。

形成底部填充胶的热固性树脂组成物满足了这些条件的，对于外部的温度变化，间隙中的底部填充胶就能够和焊料一样膨胀收缩，并且强固各个界面的结合，分散组件的热应力，从而保持连接信赖性。

随着今年倒装芯片安装方式的快速普及，对信赖性更高的底部填充胶的需求更大。也就是说，随着底部填充胶的热膨胀系数的进一步降低，对于底部填充胶-芯片或是底部填充胶配线基板界面的粘结性就要求更高。

为了降低线膨胀系数，就要加大增韧剂和无机填料的填充量。但是提高底部填充胶的增韧剂和无机填料的填充量，会使得体系的粘度上升，并损害其流动性能，不能满足倒装芯片安装所需密封材料低粘度、高流动性的要求。而且，提高增韧剂的填充量，底部填充胶的耐冲击性能也会降低，从而较难维持底部填充胶和芯片以及运输时和基板等的粘结性。因此，必须找到一种既不增加填充材料的填充量又能降低底部填充材料热膨胀系数的方法。

发明内容

本发明为了解决的现有填充胶低粘度与低线膨胀系数综合性能不够理想的技术问题，提供一种低粘度、低线膨胀系数、高粘结能力、高可靠性的倒装芯片安装用的底部填充胶。

为解决上述技术问题，本发明提出的低粘度、低线膨胀系数的底部填充胶，由下列重量百分含量的原料配置而成：双酚型环氧树脂-0～28.6％、有机硅改性环氧树脂-0～28.6％、增韧剂-0.57～15.4％、脂环族环氧树脂-16.3～84.2％、潜伏性固化剂-0.57～15.4％、促进剂-0.55～5.56％、表面活性剂-0.55～5.56％、偶联剂-0.57～27％、无机填料-7.4～66.7％、颜料-0～7.9％。

所述底部填充胶中的有机硅改性环氧树脂的制备方法的步骤如下：

以100克硅胶系环氧树脂和27克的双酚F型环氧树脂作为溶剂，再添加1克的1，8-二氮杂二环5.4.0十一碳-7-烯，在氮气流下以180摄氏度条件下，反应3个小时合成制得。

本发明提供的底部填充胶主要用作为倒装芯片(Flip chip)电路的封装材料，它是将液体树脂填充在IC芯片与有机基板之间的狭缝中，并且将连接焊点密封保护起来。降低硅芯片和有机基板之间的热膨胀系数(CTE)的不匹配；保护器件免受湿气、离子污染物、辐射和诸如机械拉伸、剪切、扭曲、振动等有害的操作环境的影响；增强Flip chip封装的可靠性。

由于采用了上述组分配比，本发明具有以下优点：①储存期稳定，在40℃时贮存1个月后，粘度变化率为20％，室温下的贮存期为3个月，在2-10℃下的贮存期为6个月；②粘度低，流动性好，粘度为1000-2000厘泊；③线膨胀系数低，20-40ppm/℃；④固化速度快，130度5分钟固化⑤剪切强度为15MPa。

具体实施方式