[发明专利]一种基于改性胺类固化剂的底部填充胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于改性胺类固化剂的底部填充胶及其制备方法和应用，属于胶黏剂技术领域。本发明的基于改性胺类固化剂的底部填充胶包括环氧树脂，填料，硅烷偶联剂，弹性体和改性胺类固化剂，所述改性胺类固化剂为通过曼尼希反应采用醛和酚类化合物对胺类固化剂进行改性得到。本发明通过曼尼希反应采用醛和酚类化合物对胺类固化剂进行改性，将改性胺类固化剂引入底部填充胶的配方中，能有效提高底部填充胶与基底(例如Si、SiN基底)的界面粘接强度，使其在经过PCT老化处理后仍然能够保持较高的粘接强度，应用于芯片封装中提升了封装体的可靠性。

技术领域

本发明属于胶黏剂技术领域，涉及一种基于改性胺类固化剂的底部填充胶及其制备方法和应用。

背景技术

由于集成电路(IC)制造的快速发展以及更快、更轻、更小且更便宜的电子产品市场的不断增长，倒装芯片作为一种一级互连技术引起了极大的关注。与使用引线键合技术的传统封装相比，倒装芯片具有许多优点，例如高I/O密度、短互连、自对准、通过芯片背面更好的散热、更小的占地面积、更小的外形等。倒装芯片技术的一个主要问题是C4焊点的热机械疲劳寿命。这种热机械问题主要源于硅芯片(2.5ppm/℃)和基板之间的热膨胀系数(CTE)不匹配(陶瓷为4～10ppm/℃，有机FR4板为18～24ppm/℃)。因此，随着芯片尺寸的增加，热机械可靠性成为一个关键问题。

底部填充胶的发明是在倒装芯片封装中使用低成本有机基板的最具创新性的发展之一。底部填充胶是一种液体封装材料，通常是大量填充SiO₂的环氧树脂，在倒装芯片互连后应用在芯片和基板之间。固化后，硬化的底部填充胶表现出高模量、与焊点相匹配的低CTE、以及对芯片和基板的良好附着力。焊点上的热应力在芯片、底部填充胶、基板和所有焊点之间重新分布，而不是集中在外围焊点上。底部填充胶的应用可以将最重要的焊料应变水平降低到未封装的接头应变的0.10～0.25。因此，底部填充胶的使用可以将焊点疲劳寿命提高10～100倍。此外，它还为焊点提供了环境保护。底部填充胶成为将倒装芯片技术的应用从陶瓷扩展到有机基板，从高端产品扩展到成本敏感产品的实用解决方案，这也是如今倒装芯片如此流行的主要原因。

底部填充胶被用于Flip Chip封装体保护焊球时，需要接触的界面很多，如：硅芯片、钝化层、焊球以及绿油基底等。此外，由于封装体的使用环境较为复杂，特别是随着电子产品的尺寸逐步缩小，封装体难免会在高温高压以及高湿环境下使用，但是目前使用的绝大多数底部填充胶都是环氧树脂基的，因此，底部填充剂具有吸收水分的倾向，这会导致粘附力和应力发生不良变化，降低封装体的可靠性。所以，为了提升封装体的可靠性，底部填充胶与多种界面的粘接强度需要提升，更要提升底部填充胶与多种界面的耐湿热，耐高温高压等性能。

底部填充胶在IC封装体中保护焊球时需要接触多种界面，其中主要的是Si芯片、钝化层、焊球和阻焊层。由于封装体的使用环境复杂多变，难免会在高温高压以及高湿环境下使用，在这种情况下水汽会通过界面进入封装体中，不仅会导致底部填充胶和基底分层，还会导致高温下在内部产生爆米花现象。所以，需要提升底部填充胶和基底之间的粘接强度，预防在高温高湿环境下水汽进入界面，提升封装可靠性。目前提升粘接强度和耐湿热性能的主要途径可以分为两种；第一种是在底部填充胶配方中加入粘接促进剂；第二种是对相应的基底进行表面处理，从而提升初始粘接强度以及耐湿热性能。

但是，在底部填充胶配方中引入粘接促进剂，这种粘接促进剂不仅要和配方中的有机树脂、无机填料和各类助剂具有较好的相容性，还要和不同种类的基底具有一定的相容性；这使得粘接促进剂在选型上有很大的限制性，所以，常用的粘接促进剂是硅烷偶联剂。而硅烷偶联剂引入底部填充胶体系中能有效提升底部填充胶的耐湿热老化性能，但是对室温下初始界面粘接强度没有提升作用，此外，偶联剂选型不当还会造成底部填充胶粘度急剧增加，甚至在毛细底部填充胶体系中会使得底部填充胶没有注入性，使其无法应用至Flip Chip封装中。