一种低吸湿高粘结性的环氧树脂导热塑封胶膜及其制备方法与流程

本发明涉及芯片封装，尤其涉及一种低吸湿高粘结性的环氧树脂导热塑封胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、封装技术的巨变需要借助于一系列高性能的配套技术，比如芯片制造技术、芯片加工技术、芯片管控和测试技术等，当然作为封装技术的重要组成部分，封装材料对封装技术起到关键性的推动作用。

2、环氧树脂具有优异的力学性能、粘结性能、绝缘性能和密封性能，与封装技术的匹配度相当高，是封装技术革新的不二之选。然而，随着先进封装技术的变革，传统的环氧树脂塑封料在物性指标、生产效率和加工方式等方面的弊端逐渐显现出来。

3、为了弥补传统塑封料自身的缺陷，科研工作者着手研发新型环氧树脂和高端环氧树脂塑封产品。总体而言，这些研究成果和产品可以解决一些实际问题，但是在某些特定指标上仍然与先进封装的实际需求存在一定的差异，具体表现在吸湿性、粘结性、导热性以及塑封产品的应用形式等方面。

4、因为应用场景的延伸，许多终端产品涉及潮湿和高低温，这对塑封产品的吸湿性要求越来越高。芯片设计中存在一些特定的结构，采用传统封装工艺和传统塑封产品无法满足实际封装要求，这就要求塑封产品具有突出的粘结性，保证界面处贴合得相当紧密。此外，集成电路的布线越来越密，集成化程度越来越高，运行过程中产生的热量相应提高，将热量有效地传导出去是个重要的问题，因此封装行业对导热产品的需求越来越迫切。另外，生产效率和能耗也是先进封装行业不能忽视的事情，传统塑封料存在能耗大、生产效率低、逐渐难以适应2.5d和3d封装的需求，这些问题亟待解决。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出一种低吸湿高粘结性的环氧树脂导热塑封胶膜，通过原材料的优选，解决塑封产品中存在的低吸湿性、高粘结性的行业难题，最大限度地满足先进封装技术的要求，为芯片封装技术的发展提供一条解决方案。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低吸湿高粘结性的环氧树脂导热塑封胶膜，以质量分数计包括：酚醛环氧树脂2.2-15.35％，特种环氧树脂2-2.5％，酚醛树脂固化剂6-7％，促进剂0.1-0.3％，粉体填料75-85％，偶联剂0.1-0.2％，消泡剂0.05-0.1％，分散剂0.1-0.2％，成膜助剂1-2％，炭黑0.3-0.5％；

3、所述特种环氧树脂包括双环戊二烯苯酚型环氧树脂以及苯2,2-二甲基-5,5-二叔丁基二苯硫醚环氧树脂，所述固化剂为酚醛树脂。

4、所述特种环氧树脂包括双环戊二烯苯酚型环氧树脂，如：sqdn-302、sqdn-305、xy646、xd-1000中的一种，以及苯2,2-二甲基-5,5-二叔丁基二苯硫醚环氧树脂，常见的商品牌号为xy650；所述固化剂为酚醛树脂，羟基当量为80-200g/eq，常见的商品牌号如：pf8020-60m、sh-2100、sh-5120、gph-103、sh-3098中的一种或两种。

5、进一步地，所述酚醛环氧树脂为邻甲酚醛环氧树脂以及苯酚酚醛环氧树脂之中任意一种，环氧当量为170-230g/eq，常见的商品牌号，如：sqcn700-3、nppn-638、sqcn704m、eocn-1020、nppn-631中的一种或两种。

6、进一步地，所述双环戊二烯苯酚型环氧树脂的环氧当量为230-300g/eq，所述促进剂为潜伏性固化剂，如my-25、pn-50、2mz-a、2014fg、ur300之中任意一种。

7、进一步地，所述功能性粉体填料包括球形二氧化硅、球形氧化铝、氮化硼和氮化铝，常见的商品牌号如：nq005、nq1160f、nq1040g、sc2500-sej、na1020w、qy10、na1050w、bn100、an5中的两种或几种。

8、进一步地，所述成膜助剂包括己二醇、丙二醇甲醚、己二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇单丁醚之中任意一种。

9、进一步地，偶联剂，商品牌号如：kh-550、kh-560、pn-130之中任意一种；消泡剂，商品牌号如：ks-603、byk-141、5300、byk-555之中任意一种；分散剂，商品牌号如：byk-9011、dmast-2120、dispers 610s之中任意一种。

10、进一步地，所述溶剂为醋酸丁酯、丙酮以及环己酮中任意2种的混合物。

11、进一步地，一种低吸湿高粘结性的环氧树脂导热塑封胶膜的制备方法，包括如下步骤：

12、s1、将酚醛环氧树脂、特种环氧树脂以及固化剂按照比例投入反应釜中，加入溶剂后于60-80℃加温搅拌溶解1-2h；

13、s2、将s1之中所得溶液降温，后依次向反应釜之中投加粉体填料、特种助剂、促进剂、成膜助剂以及炭黑，继续搅拌0.5-1h，所得物料经三辊研磨以及真空脱泡后得胶液，所得胶液与溶剂的重量比为100:15-20；

14、s3、将s2中所得胶液采用精密涂布机加工，得连续致密的厚度为50-200μm的胶膜，所得胶膜以卷材形式包装并低温保存。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

16、1)采用酚醛环氧树脂和固化剂搭配，并且采用特种环氧树脂配伍，通过配方的优化和工艺条件的优选，制备出一系列具有高tg、低线膨胀系数、高粘结性、低吸湿性、低收缩性的环氧树脂塑封胶膜；与传统的环氧树脂塑封料相比，以双环戊二烯苯酚型环氧树脂作为改性树脂，辅助以特殊的偶联剂和粉体填料，在合理的配比下能够明显增强塑封胶膜的吸湿性，从而满足特定封测场景下对封装材料低吸湿性的要求；配方体系中引入苯2,2-二甲基-5,5-二叔丁基二苯硫醚环氧树脂，在酚醛环氧树脂和与之相匹配的酚醛固化剂及促进剂的加持下，胶膜具有优异的粘结性能，确保粘结面致密牢固，可靠性强，使用寿命长，适用于芯片封装领域对特殊封装材料的需求。

17、2)与传统环氧塑封料不同，本发明提供的产品以膜材的形式呈现，相比于传统的块状和饼状环氧塑封料，膜材表现出独有的优势。环氧塑封料在加工使用过程中需要高温高压，同时需要价格高昂的加工设备，生产周期长，设备投入大，对工艺要求和生产人员的要求较高。环氧塑封胶膜的使用非常方便，加工时将胶膜直接贴合到芯片上，通过真空吸附、去离型膜、固化成型、研磨切割等简单的工艺操作就可以得到成品。据统计，环氧塑封胶膜比环氧塑封料节约生产成品80％左右，并且节约人工和能耗，是传统环氧塑封料最优的替代品。

18、3)本发明选用高官能度酚醛环氧树脂(官能度为2.2-3.1)，不仅具有高环氧基团含量，产品固化后能够形成高交联密度的网格结构，而且，酚醛环氧树脂结构中含有高比例的苯环结构，固化产品耐温性好、耐老化性好，可靠性高，尤其适用于芯片封装领域，满足严苛的应用场景。相比于常规环氧树脂(如双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂等)，酚醛环氧树脂在交联密度、玻璃化转变温度、线膨胀系数和机械性能及热性能等方面表现出独有的优势，这也是本发明选用酚醛环氧树脂作为主体树脂的重要原因。

19、4)在环氧塑封产品中，粉体填料起到重要的作用。一方面，粉体填料可以和树脂填充到芯片的缝隙中，起到支撑和补强的作用，同时提升塑封产品的使用寿命和可靠性；另一方面，选用特种粉体填料使得塑封产品具备一定的功能性。本发明选用球形二氧化硅和球形氧化铝复配，相比于无定型结构的粉体填料来说，球形粉体填料的结构更加规整，体系的粘度可控，填充和填缝的效果更加突出。并且，球形二氧化硅的线膨胀系数更低，可以进一步降低环氧塑封胶膜的cte，减少产品固化过程中出现收缩变形和翘曲等缺陷；球形氧化铝在提高导热系数方面优势明显，配方体系中添加球形氧化铝能增加胶膜的导热系数，将芯片工作中产生的热量及时有效地排出去，降低半导体材料的工作温度，提高集成电路的使用寿命，发挥出芯片的综合效能。另外，本发明引入导热系数更高的氮化硼和氮化铝，进一步增加环氧塑封产品的导热性能，提高环氧塑封胶膜的导热能力，以适用于更高导热要求的场景。从这个意义上来说，本发明选用球形二氧化硅和球形氧化铝复配，并且搭配氮化硼和氮化铝，既能满足环氧塑封产品的基本要求，又能增加环氧塑封产品在cte和导热等方面的作用，适应先进封装行业对高性能塑封产品的迫切需求。