一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物的製作方法

2023-05-27 14:30:46

本發明涉及一種環氧樹脂組合物，特別是一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物。

背景技術：

由於封裝尺寸的變化幅度比晶片尺寸的變化大得多，扇出型晶圓級封裝(fowlp)技術吸引了業界更多的關注。採用該技術，端子數更多的晶片即使不縮小間距也可以進行封裝，即使晶片收縮也無需變更封裝尺寸。因此，fowlp可以實現封裝尺寸的標準化，同時可以實現多個晶片(可以是不同品種晶片)的混合封裝。

fowlp封裝在技術上最大特點是無需使用印刷電路板(pcb)，加上i/oport能彈性擴充、封裝面積較小等優點，能大幅降低生產成本，且性能更佳提升。fowlp在比晶片更廣的面積中構成凸塊陣列，可對應配線密度較低的載板凸塊接點尺寸與間距，因不使用既有打線，其內部連結較短，有利於縮減整體封裝厚度，且未使用打線與中介層，亦有助於降低成本，已經成為先進封裝技術的發展要點。

迄今為止，相比較於傳統的引線框架集成電路封裝工藝，fowlp不再使用引線框架，晶片直接使用環氧樹脂組合物進行封裝。由於封裝體內只有晶片和樹脂組合物，面積又大，因此翹曲是當前fowlp面臨的具大的挑戰。因此需要將環氧樹脂組合物的線膨脹係數降低到越接近晶片的線膨脹係數(約為4)越好，這樣就要求環氧樹脂組合物的填充量需要高達89-93％，同時由於fowlp後續工藝的要求，需要比較高的玻璃化轉變溫度。但是高的玻璃化轉變溫度同時帶來了封裝體脆，容易開裂，內應力大的問題。

現有使用在fowlp的樹脂組合物為液體樹脂組合物，主要為環氧樹脂和酸酐及矽微粉的組合，經過密煉機等混煉設備混煉而成，一方面其填充量不夠，另一方面由於不能連續大規模生產，其成本高昂。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供了一種玻璃化溫度高，封裝後翹曲小的適用於fowlp封裝的環氧樹脂組合物。可以解決其翹曲的問題和高填充量下流動性不足的問題，以使用傳統的環氧樹脂組合物的擠出機來連續生產。

本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物，其特點是：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的89％～93％，進一步優選90％～92％；所述的固化劑為式【1】、式【2】中的一種或者兩種的混合物，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的3～8％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的2％～6％，進一步優選3％～5％；

式(1)、式(2)中：m，n為1-2；

所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.5％～1％。

本發明所述的一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物中：優選固化劑採用式【1】和式【2】所示兩種酚醛樹脂的混合物其中：式【1】含量佔環氧樹脂組合物總質量的1％～4％，式【2】含量佔環氧樹脂組合物總質量的1％～5％。其中：進一步優選式【1】含量佔環氧樹脂組合物總質量的2％～3％，進一步優選式【2】含量佔環氧樹脂組合物總質量的4％～5％。

本發明所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.5-1％。

本發明所述的一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物中：所述的矽微粉優選為球形矽微粉；所述的球形矽微粉，其優選最大粒徑為10μm或20μm或35μm。

本發明所述的一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物中：所述的含有甲氧基的有機矽樹脂的甲氧基含量優選為13％～25％，進一步優選為16％～20％。

本發明所述的一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物，該環氧樹脂組合物還可以含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。

本發明所述的一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物可以採用以下的方法製備：將環氧樹脂、矽微粉、固化劑、助流劑和其它材料如催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑等進行預混合後，將該混合物使用雙螺杆擠出機熔融混煉均勻後迅速壓延冷卻成片狀再粉碎而成。

本發明中使用的矽微粉(a為球形矽微粉，其含量為89％～93％最大粒徑為10μm，20μm和35μm。優選為20μm。

本發明中所述的式【1】、式【2】固化劑，在常溫下為固體。式【1】、式【2】固化劑均是日本gunelchemicalindustryco.，ltd公司生產製造的市售產品，商品名為nc25和elp20。式(2)中，取代基r1、r2生產商採用了保密處理。這兩種酚醛樹脂可以單獨使用，也可以多種混合使用。本發明的助流劑優選為dowcorning公司生產的市售產品，商品名這dow3037。

發明人鑑於對現有技術的研究，發現通過在體系中通過將填料含量增加到89-93％時，樹脂組合物的線膨脹係數可以更接近於晶片的線膨脹係數，進而可以較好的控制翹曲；而使用了本發明所示的式(1)、式(2)、式(3)的樹脂後，玻璃化轉變溫度在得到顯著提升的同時，其彎曲模量也得到降低。可以解決其翹曲的問題和高填充量下流動性不足的問題，以使用傳統的環氧樹脂組合物的擠出機來連續生產。

具體實施方式

以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便於本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。

實施例1，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的89％；所述的固化劑為式【1】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的6％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.5％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。

實施例2，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的90％；所述的固化劑為式【2】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的6％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的2％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的1％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。

實施例3，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的92％；所述的固化劑為式【1】和式【2】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的5％，其中式【1】含量佔環氧樹脂組合物總質量的1％，式【2】含量佔環氧樹脂組合物總質量的4％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的2％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.8％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。

實施例4，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的89％；所述的固化劑為式【1】和式【2】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的6％，其中式【1】含量佔環氧樹脂組合物總質量的1％，式【2】含量佔環氧樹脂組合物總質量的5％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.5％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。

實施例5，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的89％；所述的固化劑為式【1】和式【2】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的6％，其中式【1】含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％，式【2】含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％；所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.7％。所述的含有甲氧基的有機矽樹脂的甲氧基含量為13％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。所述的矽微粉為球形矽微粉。所述的球形矽微粉的最大粒徑為10μm或20μm或35μm。

實施例6，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物：其主要成份包括環氧樹脂、矽微粉、固化劑和助流劑；矽微粉的含量佔環氧樹脂組合物總質量的91％；所述的固化劑為式【1】，固化劑的含量佔環氧樹脂組合物總質量的4％，所述的環氧樹脂為式【3】所示，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的3％；所述的助流劑為含有甲氧基的有機矽樹脂，其含量佔環氧樹脂組合物總質量的0.9％。所述的含有甲氧基的有機矽樹脂的甲氧基含量為25％。該環氧樹脂組合物還含有適量的催化劑、著色劑、脫模劑、離子捕捉劑、偶聯劑、應力吸收劑中的一種或多種。所述的矽微粉為球形矽微粉。所述的球形矽微粉的最大粒徑為10μm或20μm或35μm。

實施例7，一種適用於扇出型晶圓級封裝的環氧樹脂組合物實驗：

本實施例如中的評價是根據下列方法進行的：

(1)凝膠時間

按sj/t11197-1999環氧模塑料的第5.3條凝膠化時間進行測定凝膠化時間(s)。

(2)流動長度：

按sj/t11197-1999環氧模塑料的第5.2條螺旋流動長度進行測定流動距離(cm)。

(3)cte及tg：

按sj/t11197-1999環氧模塑料的第5.6條線膨脹係數及玻璃化溫度來測定cte及tg

(4)彎曲強度/彎曲模量

按sj/t11197-1999環氧模塑料的第5.5條彎曲強度、彎曲模量來測定彎曲模量。

下表為實驗參數與檢測結果表：

從以上實驗可以看出，本發明環氧樹脂組合物產品的彎曲強度、彎曲模量等技術參數均要優於現有技術。