專利名稱：一種新型環氧塑封料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于集成電路封裝的新型環氧塑封料及其制備方法。
背景技術：
環氧塑封料是應用于集成電路的封裝材料，它由環氧樹脂、固化劑、無機填料、固化促進劑、偶聯劑、脫模劑、阻燃劑、著色劑等成分組成。在集成電路封裝成型加工時，環氧樹脂和固化劑在熱作用下固化交聯，利用注塑成型將集成電路芯片包埋其中，成為環氧塑封料封裝的集成電路。
目前環氧塑封料使用鄰甲酚醛環氧樹脂，在性能上有以下三個缺點一環氧塑封料不是氣密性材料，集成電路表面的水汽可以穿過環氧塑封料到達芯片，引起芯片腐蝕；二是在熱固化時，因環氧塑封料的熱膨脹系數大于芯片、引腳等材料，使集成電路內部產生熱應力，會導致集成電路的損壞；三是在表面安裝過程中，浸焊和回流焊接工序集成電路表面溫度高達215～260℃，如果集成電路處于吸濕狀態，高溫使集成電路內部水分汽化，產生的蒸汽壓高于環氧塑封料的強度時，會導致集成電路內部剝離或整件開裂。以上問題可以通過增加無機填料含量得以改善，但無機填料加入量過多，會使環氧塑封料的熔融粘度增加，影響加工成型性，難于適應小外型、高密度(多層、多引腳、細節距)的封狀結構形式。以上問題還可以在樹脂結構中引如硅烷、氟等憎水基團改善其吸濕性能，但會伴隨強度、模量和熱變形溫度的下降或反應性下降等問題。因此傳統的酚醛環氧體系目前不可能達到既保持低的吸濕性和耐浸焊、耐回流焊性，又具有良好的流動性和可加工性。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型的用于集成電路封裝的環氧塑封料，其具有熔融粘度低、加工成型性好、無機填料含量大、熱膨脹系數低、吸水率低、高耐潮、軟化點高、耐浸焊和回流焊、韌性好，可使用無鉛電鍍等特點，屬于環保型材料。
本發明的另一個目的是提供該環氧塑封料的制備方法。
本發明提供的新型的用于集成電路封裝的環氧塑封料，按重量份數，包括液晶環氧樹脂 100份鄰甲酚醛環氧樹脂 0～15份固化劑 30～200份無機填料700～1100份固化促進劑 0.1～0.5份其中液晶環氧樹脂可以選自聯苯類、芳酯類、偶氮類、苯乙烯撐類、苯乙炔撐類、亞甲胺類等液晶環氧樹脂。常用的液晶環氧樹脂有聯苯二酚二縮水甘油醚、4，4’-二羥基苯甲酸苯酯二縮水甘油醚、4，4’-二羥基苯二甲酸二苯酯二縮水甘油醚。
固化劑有很多種結構，可以是芳香胺類、酸酐類、線性酚醛樹脂及其混合物，常用的固化劑如偏苯三酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐、線性酚醛樹脂等，用量優選35～170份。
無機填料有二氧化硅(無定型、結晶性)、礬土、氮化鋁、硅酸鈣等，常用的無機填料是二氧化硅粉末，用量優選705～1050份。
固化促進劑有咪唑、叔胺、磷系化合物，常用的固化促進劑是2-乙基-4-甲基咪唑、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)、三苯基磷，用量優選0.1～0.3份。
本發明提供的新型環氧塑封料，還可以含有其他成分，如脫模劑、增韌劑、偶聯劑、著色劑、阻燃劑等。脫模劑可以是脂肪族酸、酯或鹽，增韌劑可以是有機硅橡膠、丁腈橡膠，偶聯劑可以是有機硅烷、鈦酸酯，著色劑可以是炭黑、燃料，阻燃劑可以是鹵代環氧樹脂、三氧化銻、氫氧化鋁。
本發明提供的新型環氧塑封料的制備方法包括捏合、冷卻、粉碎、預成型工序。其中因為使用液晶環氧樹脂，捏合工序的加工溫度應該在液晶環氧樹脂的液晶態溫度范圍的低端進行，此時樹脂粘度小，環氧塑封料的填料量大，又保持樹脂的液晶性質，環氧塑封料物理、電性能優良。具體制備方法是先將各種組分混合均勻，再將物料經過煉膠機或雙螺桿擠出機在90～220℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，在60～90℃，0.3～1MPa下預壓成型。
本發明提供的新型環氧塑封料在用于集成電路封裝成型加工時，利用注塑成型，先熔融再固化，利用具有液晶相結構的環氧塑封料將集成電路芯片包埋其中，成為液晶環氧塑封料封裝的集成電路。
本發明提供的新型的環氧塑封料，采用新一代液晶環氧樹脂，能夠克服現有技術的問題，從而達到最佳化的平衡性能。從結構上液晶環氧樹脂是剛性棒狀的介晶基元兩端連有可反應的環氧基團，根據介晶基元的不同，液晶環氧樹脂可以分為聯苯、芳酯、偶氮、苯乙烯撐、苯乙炔撐、亞甲胺等。一方面，液晶環氧樹脂有對稱的多芳環結構，本身即具有更好的強度和耐熱性，同時，樹脂熔融后進入液晶態，粘度低，在0.01～0.06Pa·s，允許使用更多無機填料，顯著降低其吸濕性和內應力，此外，介晶微元在固化過程中形成局部有序的微區，能夠有效阻隔濕氣的滲透，從而賦予其卓越的抗濕性能。用液晶環氧樹脂制備高性能液晶環氧塑封料和鄰甲酚醛環氧塑封料相比較有以下優點熔融粘度低、加工成型性好、無機填料含量大、熱膨脹系數低、吸水率低、高耐潮、軟化點高、耐浸焊和回流焊、韌性好，可使用無鉛電鍍，屬于環保型材料。其玻璃化溫度＞160℃、線膨脹系數α1＜18×10-6/℃、α2＜65×10-6/℃、彎曲強度＞160MPa、彎曲模量＞16000MPa、介電常數(1MHz)＜6、介電損耗(1MHz)＜0.013、氯含量＜5×10-5、可靠性評價(80-pin QFP，85℃，85％(RH)，300h，浸入260℃焊液10秒)，無裂紋的試片數＜3％。
用液晶環氧樹脂制成的新型環氧塑封料具有更好的強度和韌性，更低的熱膨脹系數和吸濕率，更高的耐熱溫度，可以通過低壓轉移模壓(160～190℃)用于半導體器件的封裝，如單邊模壓包裝(BGA)和薄層包裝，具有良好的應用前景。
具體實施例方式
實施例1先將各種組分按表1中比例稱量，混合均勻，再將物料經過煉膠機在145～160℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，粉料預壓(80℃，1MPa)成型。產品性能見表2。
實施例2先將各種組分按表1中比例稱量，混合均勻，再將物料經過雙螺桿擠出機在90～115℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，粉料預壓(60℃，0.3MPa)成型。產品性能見表2。
實施例3先將各種組分按表1中比例稱量，混合均勻，再將物料經過煉膠機在180～220℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，粉料預壓(80℃，0.7MPa)成型。產品性能見表2。
表1實施例中各組分及用量(用量按重量份數)

注鄰甲酚醛環氧樹脂的環氧值170～180克樹脂/摩爾環氧基，分子量350～780。
線形酚醛樹脂的分子量300～1000。
表2各實施例產品性能

權利要求
1.一種用于集成電路封裝的環氧塑封料，按重量份數，包括液晶環氧樹脂 100份鄰甲酚醛環氧樹脂 0～15份固化劑 30～200份無機填料 700～1100份固化促進劑 0.1～0.5份。
2.權利要求1的環氧塑封料，其中液晶環氧樹脂選自聯苯類、芳酯類、偶氮類、苯乙烯撐類、苯乙炔撐類、亞甲胺類液晶環氧樹脂。
3.權利要求2的環氧塑封料，其中液晶環氧樹脂選自聯苯二酚二縮水甘油醚、4，4’-二羥基苯甲酸苯酯二縮水甘油醚、4，4’-二羥基苯二甲酸二苯酯二縮水甘油醚。
4.權利要求1或2的環氧塑封料，其中固化劑選自芳香胺類、酸酐類、線性酚醛樹脂及其混合物。
5.權利要求4的環氧塑封料，其中固化劑選自偏苯三酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫苯酐、六氫苯酐、線性酚醛樹脂，用量為35～170份。
6.權利要求1或2環氧塑封料，其中無機填料選自二氧化硅、礬土、氮化鋁、硅酸鈣。
7.權利要求6的環氧塑封料，其中無機填料是二氧化硅粉末，用量為705～1050份。
8.權利要求1或2環氧塑封料，其中固化促進劑選自咪唑、叔胺、磷系化合物。
9.權利要求8的環氧塑封料，其中固化促進劑選自2-乙基-4-甲基咪唑、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、三苯基磷，用量為0.1～0.3份。
10.權利要求1～9任一環氧塑封料的制備方法，是先將各種組分混合均勻，再將物料經過煉膠機或雙螺桿擠出機在90～220℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，在60～90℃，0.3～1MPa下預壓成型。
全文摘要
本發明涉及一種應用于集成電路封裝的新型環氧塑封料及其制備方法。該環氧塑封料，按重量份數，包括液晶環氧樹脂100份、鄰甲酚醛環氧樹脂0～15份、固化劑30～200份、無機填料700～1100份、固化促進劑0.1～0.5份。其制備方法是先將各種組分混合均勻，再將物料經過煉膠機或雙螺桿擠出機在90～220℃下熱熔融混合均勻，冷卻后成固體片狀料，經過粉碎成粉狀料，在60～90℃，0.3～1MPa下預壓成型。本發明提供的新型環氧塑封料具有高強度和韌性，低的熱膨脹系數和吸濕率，高的耐熱溫度，可以通過低壓轉移模壓用于半導體器件的封裝，具有良好的應用前景。
文檔編號H01L23/28GK1528852SQ0314695
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月26日 優先權日2003年9月26日
發明者呂滿庚, 沈敏敏 申請人:中國科學院廣州化學研究所