[发明专利]一种用于倒装芯片型半导体封装用底部填充胶

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装用底部填充胶，尤其涉及一种用于倒装芯片型半导体封装用环氧树脂型底部填充胶，

其粘度低，操作性优良，且对于含有感光性聚酰亚胺、氮化硅膜、氧化铝膜等硅晶体有着良好的密封性。

背景技术

30多年前IBM首先提出了倒装芯片(Flip-chip)互联技术的概念，将芯片面朝下与基板互联，使凸点成为芯片电极与基板布线层的焊点，进行牢固的焊接。它提供了更高的封装密度、更短的互联距离、更好的电性能和更高的可靠性。近年来随着C4(受控塌陷芯片连接)技术的发展Flip chip成为了一种主要的封装技术。Flip-Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术.直到近几年来，Flip-Chip已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。今天，Flip-Chip封装技术的应用范围日益广泛，封装形式更趋多样化，对Flip-Chip封装技术的要求也随之提高。同时，Flip-Chip也向制造者提出了一系列新的严峻挑战，为这项复杂的技术提供封装，组装及测试的可靠支持。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，如引线健合和载带自动健全(TAB)。Flip-Chip则将芯片有源区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连.硅片直接以倒扣方式安装到PCB，从硅片向四周引出I/O，互联的长度大大缩短，减小了R C延迟，有效地提高了电性能.显然，这种芯片互连方式能提供更高的I/O密度.倒装占有面积几乎与芯片大小一致.在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。

液体环氧封装料是微电子封装技术第三次革命性变革的代表性封装材料，是球型阵列封装(BGA)和芯片尺寸级封装(CSP)所需关键性封装材料之一，底部填充胶(Underfill)是一种适用于倒装芯片电路的材料，它填充在IC芯片与有机基板之间的狭缝中，并且将连接焊点密封保护起来。Underfill封装的目的在于：降低硅芯片和有机基板之间的线膨胀系数不匹配；保护器件免受湿气、离子污染物、辐射和诸如机械拉伸、剪切、扭曲、振动等有害的操作环境的影响；增强Flip-chip封装的可靠性。Underfill材料的要求是：优异的电、物理和机械性能；生产中易于应用；优异的抗吸潮和抗污染能力。当前的underfill材料主要是硅填充的环氧树脂基体材料，其性能的改善由以下三个因素决定：(1)提高了对芯片的约束，减小了焊接的剪切应力，而且附加的粘接面也有降低芯片弯曲的趋势；(2)当弹性模量很接近于焊料的弹性模量时，环氧树脂就形成一种相对焊接的准连续区，因此就减小了在芯片和基板界面上与焊接面形成的锐角有关应力的提高；(3)焊料实际上是被密封而与环境隔绝。机械循环试验表明，在真空或是当用一层油脂涂层保护时，焊料疲劳寿命可以得到改善，这是由于避免了裂纹端点的氧化，减缓了裂纹的生长。

先进电子封装技术应用液体环氧底部填充胶，由于具有极高的技术附加值而倍受瞩目，许多发达国家非常重视其研究开发。20世纪90年代初美国的Dexter电子材料公司率先开发出双酚环氧-改性咪唑固化体系的液体封装料。沿着这条线路，经过深入研究开发，美国的Epoxy技术公司、日本住友、大日本油墨等许多公司也推出了自己的产品。日本的住友电木公司采用双酚F型环氧树脂和芳香胺做固化剂，研制出了一系列的液体封装材料。目前国外环氧模塑料电子封装材料主流产品为0.35-0.18um用环氧模塑料，研制水平达0.10um。国内环氧封装料起步较晚，虽然产品档次从仅能封装二极管、高频小功率管到封装大功率器件、大规模、超大规模集成电路，封装形式从仅能封装DIP到封装大面积DIP，以及表面封装用SOP、QFP等，生产技术水平从5um到3um、2um、1um、0.8um、0.5um技术用，研制水平已达0.1um。但总体生产水平与能力还远落后于发达国家，针对Flip-Chip封装的液体环氧underfill材料的研究还十分稀少。国外类似产品的综合性能还不够理想，还有提高的空间。因此，开发研究综合性能更好的并适用于现代电子封装技术的环氧underfill材料具有及其重要的市场价值与应用前景。

发明内容

本发明为解决现有环氧底部填充胶综合性能还不够理想的技术问题，而提供一种具有适当的流动性、固化温度低、固化速度快，树脂固化物无缺陷、无气泡、耐热性能好、热膨胀系数低、低模量、高粘接强度、内应力小、翘曲度小的等综合性能特点的Flip-chip用的液态环氧底部填充胶，以满足现代电子封装技术的要求。