環(huán)氧固晶膠及其制備方法、多芯片嵌入式的柔性電路板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路的封裝互連材料，尤其是涉及一種環(huán)氧固晶膠及其制備方法 和一種多芯片嵌入式的柔性電路板。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體器件在實現(xiàn)高速、高性能化的同時，不斷地向小型化、薄型化、輕量化以及 柔性化方向發(fā)展，多疊層多芯片的柔性封裝是實現(xiàn)這一發(fā)展方向的主要手段。在降低芯片 和基板本身厚度、增加芯片堆疊和FPC折疊層數(shù)的同時，對固晶膠的性能也提出了更高的 要求：（1)能快速固化，滿足高速生產(chǎn)的需求；（2)良好的流變性能，克服高速點膠過程中 常出現(xiàn)的拉絲、拖尾以及鋪展塌落現(xiàn)象；（3)良好的粘接性能，粘接強度的提高是降低膠膜 厚度從而減小器件體積的前提，同時也保證了封裝的可靠性；（4)柔韌性：由于芯片和基板 間的熱膨脹系數(shù)不同，粘接膜的柔韌性能夠減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的芯片受力破壞，通常要求粘 接膜的楊氏模量小于IOOOMPa,這一點對于超薄芯片封裝尤為重要；（5)良好的I&存穩(wěn)定性 等。
[0003] 目前，常用的固晶膠主要有丙烯酸酯型和環(huán)氧型兩大類，兩者各有優(yōu)缺點。丙烯 酸酯型固晶膠又分紫外線固化和熱固化兩種，它們的優(yōu)點是性能穩(wěn)定、可在室溫下保存、點 膠性能優(yōu)良、在低溫和快速固化方面優(yōu)于環(huán)氧固晶膠；但缺點是粘接強度較低、電氣性能較 差、可能需要增加紫外線設(shè)備的投資。環(huán)氧固晶膠的優(yōu)點是粘接強度高、電氣性能優(yōu)良；缺 點是需低溫保存、高速點膠性能不佳、固化溫度較高且速度較慢。相對于丙烯酸酯膠粘劑， 環(huán)氧型膠粘劑的配方設(shè)計靈活、性能調(diào)控空間大，因此有望通過新的配方以克服上述缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是：提供一種具有更優(yōu)物理性能的環(huán)氧固晶膠及 其制備方法。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是：提供一種具有更小體積的多芯片嵌入式的柔 性電路板。
[0006] -種環(huán)氧固晶膠，含有以下組份：低粘度環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進劑、增韌劑、 觸變劑、稀釋劑、顏料以及穩(wěn)定劑，
[0007] 所述固化劑包含9個以上碳原子的長鏈取代烷基的咪唑衍生物；
[0008] 所述固化促進劑為潛伏性固化促進劑；
[0009] 所述增韌劑為含環(huán)氧基團丙烯酸酯液體橡膠；
[0010] 所述觸變劑為無機觸變劑和有機觸變劑的組合，所述無機觸變劑包括氣相二氧化 硅和/或有機膨潤土；所述有機觸變劑包括氫化蓖麻油和/或聚酰胺蠟；
[0011] 所述稀釋劑為環(huán)氧類活性稀釋劑。
[0012] 優(yōu)選地：
[0013] 所述低粘度環(huán)氧樹脂包括E-51型環(huán)氧樹脂、E-55型環(huán)氧樹脂和雙酚F型環(huán)氧樹 脂中的一種或兩種以上的混合物。本優(yōu)選方案的樹脂具有粘度小、流動性好，適合高速點膠 工藝，而且也具有耐熱性好、電性能優(yōu)異等優(yōu)點。
[0014] 所述固化劑為2-i烷基咪唑和/或2-壬基咪唑。本優(yōu)選方案的潛伏性固化劑， 有利于提高膠的適用期，同時，長的烷基鏈也有助于改善環(huán)氧固化物的柔韌性。
[0015] 所述潛伏性固化促進劑包括2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚的三（2-乙基己酸） 鹽和/或錳的乙酰丙酮絡(luò)合物。本優(yōu)選方案的潛伏性固化促進劑，其高溫反應(yīng)活性較大，常 溫下混合料粘度上升速度卻相對很慢，因而有利于環(huán)氧固晶膠的貯存穩(wěn)定性。
[0016] 所述增韌劑包含甲基丙烯酸縮水甘油酯與丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯或丙烯腈的二 元或三元無規(guī)共聚物。本優(yōu)選方案的共聚物與環(huán)氧樹脂，尤其是雙酚A型環(huán)氧樹脂具有典 型分相和良好界面連接，相比較端羧基液體丁腈橡膠增韌劑，丙烯酸酯液體橡膠主鏈不含 雙鍵，具有良好的抗熱氧化作用，尤其是對環(huán)氧樹脂-胺類固化體系有顯著的增韌效果，同 時對其它機械性能和玻璃化溫度的降低幅度不大；環(huán)氧固化物良好的柔韌性能夠減少熱應(yīng) 力導(dǎo)致的芯片受力破壞，提高封裝可靠性。
[0017] 所述稀釋劑包括丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油酯、甲基丙烯 酸縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚中的一種或兩種以上的混合物。更優(yōu)選為乙二醇二縮 水甘油醚，它是一種雙環(huán)氧活性稀釋劑，無色透明液體，氣味小，反應(yīng)性及耐熱性優(yōu)良，固化 時參與反應(yīng)，形成鏈狀及網(wǎng)狀，不會在樹脂固化后留下孔隙、氣泡等缺陷。
[0018] 所述穩(wěn)定劑為N-苯基-β -萘胺和/或2, 6-二叔丁基對甲酚。兩種穩(wěn)定劑分屬 鏈轉(zhuǎn)移劑和位阻酚類，可單獨使用，也可復(fù)配使用，用來減少環(huán)氧樹脂存放時發(fā)生聚合反應(yīng) 的時間，提1?樹脂的存穩(wěn)定性。
[0019] 所述顏料為氧化鐵紅、鎘紅、喹吖啶酮紅或天狼星紅等紅顏料，使環(huán)氧固晶膠呈現(xiàn) 易于區(qū)分的鮮紅顏色，這樣，如果當(dāng)固晶膠因施膠不當(dāng)或使用過量而出現(xiàn)在一些非施膠部 位（如：焊盤，被涂上膠后會影響焊接質(zhì)量）時，很容易被發(fā)現(xiàn)并進行清除。
[0020] 所述各成分的用量比例重量份數(shù)為：低粘度環(huán)氧樹脂：90-110份；固化劑：35-45 份；固化促進劑：2_4份；增韌劑：30-40份；無機觸變劑：5-10份；有機觸變劑：5-10份；稀 釋劑：30-40 ;紅顏料：0. 5-1. 0份；穩(wěn)定劑：4-6份；
[0021] 一種前述固晶膠的制備方法包含如下步驟：
[0022] Sl :在行星動力混合機中將固化劑和穩(wěn)定劑與部分低粘度環(huán)氧樹脂混合成膏狀 物，過三輥機研磨2遍得到固化劑膏體備用；
[0023] S2 :在行星動力混合機中加入余下的低粘度環(huán)氧樹脂、稀釋劑、增韌劑、有機觸變 劑等組分，控制料溫80-85°C，攪拌至有機觸變劑完全溶解后，往攪拌釜夾套通冷卻水，使物 料溫度降為35°C以下；
[0024] S3 :向S2獲得的混合物加入Sl中的固化劑膏體及剩余的組分攪拌均勻后，在真空 環(huán)境下繼續(xù)攪拌Ih以上，整個過程控制物料溫度低于40°C，最后用壓料機出料分裝。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用以上方案，實驗證明，得到的環(huán)氧固晶膠具有較好的流 變性、粘接性、耐熱沖擊性以及貯存穩(wěn)定性，并可在較低溫度下快速固化，能夠滿足現(xiàn)代封 裝工藝向高密度、高生產(chǎn)率以及高可靠性方向發(fā)展的要求。
[0026] 其中，配方中混合型的觸變劑能夠賦予樹脂膠體觸變性、改善流變性能，克服高速 點膠過程中易出現(xiàn)的拉絲、拖尾以及鋪展塌落現(xiàn)象，從而了避免污染FPC板面，影響下一步 的封裝工藝。
[0027] 本發(fā)明的技術(shù)問題之二通過下述方案予以解決：
[0028] -種多芯片嵌入式的柔性電路板，其特征在于，包括：
[0029] 雙面銅箔無膠基材，所述雙面銅箔無膠基材包括相互固定的第一銅箔和第二銅 箔，所述第一銅箔和第二銅箔上均形成有電路圖案，所述第一銅箔和第二銅箔上的電路圖 案通過金屬化微孔進行連通；
[0030] 所述第一銅箔上至少安裝有兩個芯片；
[0031] 所述雙面銅箔無膠基材至少部分折彎并封膠固定，以使一部分所述芯片堆疊于另 一部分所述芯片上；
[0032] 所述芯片通過前述任意一項所述的晶固膠固定在所述第一銅箔上。
[0033] 優(yōu)選地：
[0034] 所述第一銅箔上安裝有三個芯片，包括安裝在第一銅箔中部的第二芯片和分別安 裝在所述第二芯片兩側(cè)的第一芯片和第三芯片；所述雙面銅箔無膠基材在所述第一芯片與 第二芯片之間的位置、第二芯片與第三芯片之間的位置均折彎，使得所述第一芯片和第三 芯片均堆疊于所述第二芯片之上。
[0035] 所述第一銅箔和第二銅箔之間設(shè)置有散熱介質(zhì)層。
[0036] 相互堆疊的所述芯片之間還設(shè)有層疊層。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙面銅箔無膠基材制作基板，發(fā)揮無膠材料高柔軟 高穩(wěn)定性的特點，在芯片封裝后進行彎折堆疊，大大減小了產(chǎn)品的面積，功能高度集成化， 產(chǎn)品封裝固定后可以進行二次的開發(fā)利用。而采用前述固晶膠，能夠有效保障封裝的可靠 性，并通過對熱應(yīng)力有效吸收提高封裝的機械性能。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明具體實施例的多芯片嵌入式的柔性電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2圖1的柔性電路板制造時的折彎過程原理圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0041] 一種低模量、高觸變性環(huán)氧固晶膠的制備方法，由環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進劑、 增韌劑、觸變劑、稀釋劑、紅顏料以及穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌混合均勻后而成。
[0042] 所述環(huán)氧樹脂是低粘度環(huán)氧樹脂，如：E-51或E-55型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹 脂等，此類樹脂粘度小、流動性好，適合高速點膠工藝，而且也具有耐熱性好、電性能優(yōu)異等 特點；
[0043] 所述固化劑為含長鏈取代烷基的咪唑衍生物，如：2- i^一烷基咪唑、2-壬基咪唑 等，這是一類潛伏性固化劑，有利于提高膠的適用期，同時，長的烷基鏈也有助于改善環(huán)氧 固化物的柔韌性；
[0044] 所述固化促進劑為潛伏性固化促進劑，如：2,4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚 (DMP-30)的三（2-乙基己酸）鹽或錳的乙酰丙酮絡(luò)合物。此類促進劑為潛伏性固化促進 齊U，其高溫反應(yīng)活性較大，常溫下混合料粘度上升速度卻相對很慢，因而有利于環(huán)氧固晶膠 的貯存穩(wěn)定性；
[0045] 所述增韌劑為含環(huán)氧基團丙烯酸酯液體橡膠，如：甲基丙烯酸縮水甘油酯（GM) 與丙烯酸丁酯（BA)、丙烯酸乙酯（EA)或丙烯腈（AN)的二元或三元無規(guī)共聚物。該類共聚 物與環(huán)氧樹脂，尤其是與雙酚A型環(huán)氧樹脂具有典型分相和良好界面連接，相比較端羧基 液體丁腈橡膠增韌劑，丙烯酸酯液體橡膠主鏈不含雙鍵，具有良好的抗熱氧化作用，尤其是 對環(huán)氧樹脂-胺類固化體系有顯著的增韌效果，同時對其它機械性能和玻璃化溫度的降低 幅度不大；環(huán)氧固化物良好的柔韌性能夠減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的芯片受力破壞，提高封裝可靠 性。
[0046] 所述觸變劑為無機觸變劑和有機觸變劑的組合，無機觸變劑如：氣相二氧化硅、有 機膨潤土等，有機觸變劑如：氫化蓖麻油、聚酰胺蠟等。能夠賦予樹脂膠體觸變性、改善流變 性能，克服高速點膠過程中易出現(xiàn)的拉絲、拖尾以及鋪展塌落現(xiàn)象，從而了避免污染FPC板 面，影響下一步的封裝工藝。
[0047] 所述稀釋劑為環(huán)氧類活性稀釋劑，如：丁基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、烯丙基 縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚。優(yōu)選乙二醇二縮水甘油醚，它 是一種雙環(huán)氧活性稀釋劑，無色透明液體，氣味小，反應(yīng)性及耐熱性優(yōu)良，固化時參與反應(yīng)， 形成鏈狀及網(wǎng)狀，不會在樹脂固化后留下孔隙、氣泡等缺陷；
[0048] 所述紅顏料為氧化鐵紅、鎘紅、喹吖啶酮紅或天狼星紅等，使環(huán)氧固晶膠呈現(xiàn)易 于區(qū)分的鮮紅顏色，這樣，如果當(dāng)固晶膠因施膠不當(dāng)或使用過量而出現(xiàn)在一些非