專利名稱：可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體元器件組裝到電子線路板上所用的ー種底部填充材料，特別是ー種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑；本發(fā)明還涉及該底部填充劑的ー種制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車電子裝置和其他消費類電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展與普及，微電子封裝技術(shù)面臨著電子產(chǎn)品“高性價比、高可靠性、多功能、小型化及低成本”發(fā)展趨勢帶來的挑戰(zhàn)和機遇。倒裝芯片(FC)、芯片級封裝(CSP)、球柵陣列(BGA)與微球柵陣列(PBGA)等在這些挑戰(zhàn) 與機遇下應(yīng)運而生。通常FC/CSP/BGA/^BGA以倒裝的形式通過凸點焊點與基板焊接在一起，它提供了更高的封裝密度、更短的連接距離及更好的電性能。可是，當由FC/CSP/BGA/μΒ6Α所組成的電子產(chǎn)品暴露在冷熱循環(huán)、震動及跌落等條件下，F(xiàn)C/CSP/BGA/^BGA與基板之間的凸點焊點經(jīng)常會斷開，從而電子產(chǎn)品失效。為了解決這個問題，電子組裝廠通常會采用底部填充材料技術(shù)，也就是在FC/CSP/BGA/^BGA與基板之間的空隙中，填充ー種熱固性環(huán)氧樹脂用來吸收FC/CSP/BGA/^BGA與基板之間由于冷熱循環(huán)及機械震動跌落等所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以達到提高可靠性的目的。根據(jù)不同種類電子產(chǎn)品的具體要求，底部填充劑技術(shù)可以采用全部填充或部分填充。對于全部填充方式來講，又可以分類為毛細管流動底部填充和助焊劑非流動填充。每類填充方式都有其優(yōu)點和局限性，但目前使用最為廣泛的是毛細管流動底部填充材料。目前市場上現(xiàn)有的毛細管流動底部填充材料通常采用液態(tài)環(huán)氧樹脂及環(huán)氧稀釋齊U、改性胺類固化劑、改性咪唑類促進劑。固化溫度通常為120°C - 150°C，固化時間為15分鐘至30分鐘。對于毛細管流動底部填充材料，由于電子產(chǎn)品生產(chǎn)エ藝的高效率、低成本、可靠性好的要求，需要底部填充材料填充流動速度快、固化溫度低、固化時間短、室溫儲存穩(wěn)定性好、耐冷熱循環(huán)、抗機械沖擊、而且容易返修。目前現(xiàn)有的技術(shù)無法滿足以上要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種組方配比更為合理、流動速度快、固化溫度低、固化時間短、容易返修的可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑。本發(fā)明所要解決的另ー技術(shù)問題是提供了如上所述的可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑的一種制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，其特點是，它是由以下重量配比的原料制成
液體環(huán)氧樹脂 20 - 50 ; 活性環(huán)氧稀釋劑5 - 20 ;
球形硅微粉 0-60; 聚酯型或聚醚型多元醇5 - 20;催化劑O. I - 5 ；偶聯(lián)劑 O. 2 - 2 ；
色料0.1 - 2 ;以及適量的出泡劑和流動助劑； 其中
液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的ー種或幾種的混合；
活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑； 球形硅微粉平均粒徑為O. 1-1. O微米，最大粒徑為5微米；
聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體；
色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ；
催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑；
偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少ー種。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進ー步實現(xiàn)。本發(fā)明還公開了ー種如以上技術(shù)方案所述的可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑的制備方法，其特點是，其步驟如下按所述重量配比稱取原料，
(1)色料制備將炭黑與環(huán)氧樹脂以三輥研磨的方式混合均勻，預(yù)制成色膏；
(2)將催化劑預(yù)先溶解在環(huán)氧樹脂中制成催化劑中間體；
(3)將液體環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、聚酯型或聚醚型多元醇、色膏、出泡劑和流動助劑加入反應(yīng)器中攪拌混合，或者再根據(jù)需要加入球形硅微粉，混合溫度為20-30°C，混合時間20-40分鐘；調(diào)節(jié)溫度降至10-18°C，加入偶聯(lián)劑和催化劑中間體，在溫度10-18°C下，攪拌混合20-40分鐘，滿真空再攪拌混合10-20分鐘，過濾灌裝，即得。本發(fā)明所述的可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑及制法中，制備催化劑中間體、色料的環(huán)氧樹脂可以是現(xiàn)有技術(shù)中公開的任何一種可適用于本發(fā)明的環(huán)氧樹脂，其用量可以按需要選定。且其用量不算入本發(fā)明所述的液體環(huán)氧樹脂中。本發(fā)明中，球形硅微粉為可選擇性添加原料。本發(fā)明所述的液體環(huán)氧樹脂可以是雙酚A型或雙酚F型環(huán)氧樹脂，或者是脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，也可以是ー種或幾種樹脂的混合。例如，日本大日本油墨公司(DIC)生產(chǎn)的雙酚A型環(huán)氧樹脂EXA-850CRP，雙酚F型環(huán)氧樹脂EXA-830LVP。雙酚A型或雙酚F型環(huán)氧樹脂及脂環(huán)族環(huán)氧樹脂在本發(fā)明的底部填充材料中可以提高材料固化后的Tg點，解決材料的高粘接性和耐熱性問題。本發(fā)明所述的環(huán)氧稀釋劑選用低粘度代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑，它不但可以降低材料的粘度，解決底部填充材料的流動速度問題，可以提高材料的韌性。例如，美國邁圖公司的HELOXY 61、HELOXY 68，陶氏化學公司的DER732。本發(fā)明所述的聚酯型或聚醚型多元醇不但可以提高材料的韌性，而且在陽離子催化劑的作用下與環(huán)氧樹脂反應(yīng)提高化學反應(yīng)速度。本發(fā)明所述的催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑，它在催化環(huán)氧樹脂反應(yīng)時具有反應(yīng)速度快、反應(yīng)溫度低、室溫穩(wěn)定性好的特點。本發(fā)明是半導體元器件組裝到電子線路板上所用的ー種底部填充材料，所述的半導體元器件可以是倒裝芯片(FC)、芯片級封裝(CSP)、球柵陣列(BGA)與微球柵陣列(MBGA)等，它是一種熱固性環(huán)氧樹脂粘合劑，具有粘度低、室溫下流動快的特點，可以室溫下快速固化，儲存穩(wěn)定性好，反應(yīng)后的產(chǎn)物具有具有優(yōu)異的抗沖擊性和耐高低溫性能，并且容易返修。
性能測試在25°C下的粘度測試，需控制在300 cps至500 cps之間。50微米間隙的玻璃板之間流動I厘米距離所需的時間應(yīng)小于I分鐘。室溫穩(wěn)定性由監(jiān)測25°C下的粘度變化來測試，固化速度和時間由DSC分別在100°C、110°C、及120°C下來表征。Tg和CTE由TMA來測試。經(jīng)按現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法對本發(fā)明底部填充劑進行試驗檢測，本發(fā)明底部填充劑的粘度一般在200 cps - 1000 cps之間，其固化溫度為100 - 150°C,固化時間為2至5分鐘，儲存溫度為2-10°C，室溫使用時間在7天以上。本發(fā)明很好地平衡了耐冷熱循環(huán)、抗機械沖擊、容易返修這幾方面是互相矛盾的性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明及按本發(fā)明方法制備的可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料組方配比更為合理，流動速度快，固化溫度低，固化時間短，容易返修，可以有效提高電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的工藝效率。本發(fā)明底部填充劑的制備方法合理，它操作簡單，能有效保證底部填充劑的產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式以下進一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。實施例1，一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，它是由以下重量配比的原料制成
液體環(huán)氧樹脂 20 ； 活性環(huán)氧稀釋劑5 ；
聚酯型或聚醚型多元醇5 ；
催化劑0. I ；偶聯(lián)劑 0. 2 ；
色料0. I ；以及適量的出泡劑和流動助劑；
其中
液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的混合；
活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑；
球形硅微粉平均粒徑為0. 1-1. 0微米，最大粒徑為5微米；
聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體；
色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ； 催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑；
偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少一種。按現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法制備。
實施例2，一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，它是由以下重量配比的原料制成
液體環(huán)氧樹脂 50 ； 活性環(huán)氧稀釋劑20 ；
球形硅微粉 60 ； 聚酯型或聚醚型多元醇20 ；
催化劑5；偶聯(lián)劑 2 ；
色料2 ；以及適量的出泡劑和流動助劑；
其中
液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的混合；
活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑；
球形硅微粉平均粒徑為0. 1-1. 0微米，最大粒徑為5微米；
聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體；
色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ； 催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑；
偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少一種。其制備方法其步驟如下按所述重量配比稱取原料，
(1)色料制備將炭黑與環(huán)氧樹脂以三輥研磨的方式混合均勻，預(yù)制成色膏；
(2)將催化劑預(yù)先溶解在環(huán)氧樹脂中制成催化劑中間體；
(3)將液體環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、聚酯型或聚醚型多元醇、色膏、出泡劑和流動助劑加入反應(yīng)器中攪拌混合，再加入球形硅微粉，混合溫度為20°C，混合時間20分鐘；調(diào)節(jié)溫度降至10°C，加入偶聯(lián)劑和催化劑中間體，在溫度10°C下，攪拌混合20分鐘，滿真空再攪拌混合10分鐘，過濾灌裝，即得。實施例3，一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，它是由以下重量配比的原料制成
液體環(huán)氧樹脂 35 ； 活性環(huán)氧稀釋劑12 ；
球形硅微粉 20 ； 聚酯型或聚醚型多元醇12 ；
催化劑2.5;偶聯(lián)劑 1.2;
色料I. 0 ；以及適量的出泡劑和流動助劑；
其中
液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的混合；
活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑；
球形硅微粉平均粒徑為0. 1-1. 0微米，最大粒徑為5微米； 聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體；
色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ； 催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑；偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少一種。
其制備方法步驟如下按所述重量配比稱取原料，
(1)色料制備將炭黑與環(huán)氧樹脂以三輥研磨的方式混合均勻，預(yù)制成色膏；
(2)將催化劑預(yù)先溶解在環(huán)氧樹脂中制成催化劑中間體；
(3)將液體環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、聚酯型或聚醚型多元醇、色膏、出泡劑和流動助劑加入反應(yīng)器中攪拌混合，再加入球形硅微粉，混合溫度為30°C，混合時間40分鐘；調(diào)節(jié)溫度降至18°C，加入偶聯(lián)劑和催化劑中間體，在溫度18°C下，攪拌混合40分鐘，滿真空再攪拌混合20分鐘，過濾灌裝，即得。實施例4，一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，它是由以下重量配比的原料制成
液體環(huán)氧樹脂 40 ； 活性環(huán)氧稀釋劑15 ；
聚酯型或聚醚型多元醇15 ；
催化劑3；偶聯(lián)劑 I ;
色料I. 5 ；以及適量的出泡劑和流動助劑；
其中
液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或幾種的混合；
活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑；
球形硅微粉平均粒徑為0. 1-1. 0微米，最大粒徑為5微米；
聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體；
色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ； 催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑；
偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少一種。其制備方法步驟如下按所述重量配比稱取原料，
(1)色料制備將炭黑與環(huán)氧樹脂以三輥研磨的方式混合均勻，預(yù)制成色膏；
(2)將催化劑預(yù)先溶解在環(huán)氧樹脂中制成催化劑中間體；
(3)將液體環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、聚酯型或聚醚型多元醇、色膏、出泡劑和流動助劑加入反應(yīng)器中攪拌混合，混合溫度為25°C，混合時間30分鐘；調(diào)節(jié)溫度降至15°C，加入偶聯(lián)劑和催化劑中間體，在溫度15°C下，攪拌混合30分鐘，滿真空再攪拌混合15分鐘，過濾灌裝，即得。實施例5，可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑制備實驗一稱取EXA-850CRP20克，EXA-830LVP20克，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂40. I克，聚醚型多元醇7克，10克HEL0XY-68,黑色膏I克，出泡劑0. 2克，流動助劑0. 2克，加入反應(yīng)器中攪拌混合，溫度20°C-30°C，混合時間30分鐘。調(diào)節(jié)溫度降至15°C，加入I克偶聯(lián)劑KH560和六氟銻酸鹽陽離子催化劑中間體0. 5克，在溫度15°C下，攪拌混合30分鐘，滿真空再攪拌混合15分鐘。最后過濾灌裝，得到可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料。
實施例6，可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑制備實驗二稱取EXA-850CRP15克，EXA-830LVP15克，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂30. I克，聚醚型多元醇7克，20克硅微粉，10克HEL0XY-68，黑色膏I克，出泡劑0. 2克，流動助劑0. 2克，加入反應(yīng)器中攪拌混合，溫度20°C - 30°C，混合時間30分鐘。調(diào)節(jié)溫度降至15°C，加入I克偶聯(lián)劑KH560和六氟銻酸鹽陽離子催化劑中間體0. 5克，在溫度15°C下，攪拌混合30分鐘，滿真空再攪拌混合15分鐘。最后過濾灌裝，得到可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料。實施例7，可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑制備實驗三稱取EXA-850CRP20克，EXA-830LVP20克，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂39. 6克，聚醚型多元醇7克，10克HEL0XY-68,黑色膏I克，出泡劑0. 2克，流動助劑0. 2克，加入反應(yīng)器中攪拌混合，溫度20°C-30°C，混合時間30分鐘。調(diào)節(jié)溫度降至15°C，加入I克偶聯(lián)劑KH560和六氟銻酸鹽陽離子催化劑中間體I克，在溫度15°C下，攪拌混合30分鐘，滿真空再攪拌混合15分鐘。最后過濾灌裝，得到可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料。實施例8，可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑制備實驗四稱取EXA-850CRP20克，EXA-830LVP20克，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂39. 6克，聚醚型多元醇7克，10克HEL0XY-61，黑色膏I克，出泡劑0. 2克，流動助劑0. 2克，加入反應(yīng)器中攪拌混合，溫度20°C-30°C，混合時間30分鐘。調(diào)節(jié)溫度降至15°C，加入I克偶聯(lián)劑KH560和 六氟銻酸鹽陽離子催化劑中間體I克，在溫度15°C下，攪拌混合30分鐘，滿真空再攪拌混合15分鐘。最后過濾灌裝，得到可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料。
權(quán)利要求
1.ー種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，其特征在于，它是由以下重量配比的原料制成 液體環(huán)氧樹脂 20 - 50 ; 活性環(huán)氧稀釋劑5 - 20 ; 球形硅微粉 0-60; 聚酯型或聚醚型多元醇5 - 20; 催化劑0. I - 5 ；偶聯(lián)劑 0. 2 - 2 ； 色料0.1 - 2 ;以及適量的出泡劑和流動助劑； 其中 液體環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的ー種或幾種的混合； 活性環(huán)氧稀釋劑是粘度為lO-lOOOmpas代環(huán)氧基團的脂肪族或芳香族環(huán)氧稀釋劑； 球形硅微粉平均粒徑為0. 1-1. 0微米，最大粒徑為5微米； 聚酯型或聚醚型多元醇是分子量為200-50000的帶有羥基基團的聚酯型或聚醚型多元醇預(yù)聚體； 色料是炭黑與環(huán)氧樹脂混合而成的色膏，色料中炭黑所占的重量百分比不高于50% ； 催化劑是六氟銻酸鹽陽離子催化劑； 偶聯(lián)劑選自丙基三甲氧基硅烷HK-560、Y -甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷HK-570中的至少ー種。
2.一種如權(quán)利要求I所述的可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑的制備方法，其特征在于，其步驟如下按所述重量配比稱取原料， (1)色料制備將炭黑與環(huán)氧樹脂以三輥研磨的方式混合均勻，預(yù)制成色膏； (2)將催化劑預(yù)先溶解在環(huán)氧樹脂中制成催化劑中間體； (3)將液體環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、聚酯型或聚醚型多元醇、色膏、出泡劑和流動助劑加入反應(yīng)器中攪拌混合，或者再根據(jù)需要加入球形硅微粉，混合溫度為20-30°C，混合時間20-40分鐘；調(diào)節(jié)溫度降至10-18°C，加入偶聯(lián)劑和催化劑中間體，在溫度10-18°C下，攪拌混合20-40分鐘，滿真空再攪拌混合10-20分鐘，過濾灌裝，即得。
全文摘要
本發(fā)明是一種可室溫流動低溫快速固化的底部填充劑，它是由以下重量配比的原料制成液體環(huán)氧樹脂20–50；活性環(huán)氧稀釋劑5–20；球形硅微粉0–60；聚酯型或聚醚型多元醇5–20；催化劑0.1–5；偶聯(lián)劑0.2–2；色料0.1–2；以及適量的出泡劑和流動助劑。本發(fā)明還公開了上述底部填充劑的制備方法。本發(fā)明及按本發(fā)明方法制備的可室溫流動低溫快速固化的底部填充材料組方配比更為合理，流動速度快，固化溫度低，固化時間短，容易返修，可以有效提高電子產(chǎn)品生產(chǎn)線的工藝效率。
文檔編號C09J11/04GK102627929SQ201210076970
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者孫勇, 季青, 張永成, 李蘭俠, 王志, 秦蘇瓊, 謝雷, 陶軍, 韓江龍 申請人:連云港華海誠科電子材料有限公司