本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝，尤其涉及一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、無(wú)芯基板，即coreless基板，是一種沒(méi)有內(nèi)層板材（core材）的基板，其通過(guò)將銅箔、絕緣層和其他材料層壓在一起，形成具有所需電路圖案和結(jié)構(gòu)的印制電路板。無(wú)芯基板應(yīng)現(xiàn)代電子產(chǎn)品對(duì)高密度、高可靠性和輕薄化的需求而生，具有輕薄、短小、線(xiàn)路控制精度高等特點(diǎn)。

2、無(wú)芯基板因除去支撐體(芯基板)來(lái)實(shí)現(xiàn)薄型化而剛性下降，因此在搭載半導(dǎo)體元件并封裝體化時(shí)，半導(dǎo)體封裝體發(fā)生翹曲的問(wèn)題變得更顯著。翹曲被視為引起半導(dǎo)體元件與印刷線(xiàn)路板的連接不良的因素之一，對(duì)于無(wú)芯基板而言，迫切希望更加有效地降低翹曲。

3、有現(xiàn)有研究表示，半導(dǎo)體封裝體的熱膨脹系數(shù)變大，其有發(fā)生翹曲變大的傾向。為了降低熱膨脹系數(shù)，現(xiàn)有的封裝材料一般會(huì)加大二氧化硅和增韌劑的填充量。但是一味提高封裝材料二氧化硅及增韌劑的填充量，封裝體的剛性及耐沖擊性能也會(huì)降低，這會(huì)導(dǎo)致加大翹曲問(wèn)題，同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致較難維持電子封裝器件在運(yùn)輸時(shí)與基板的粘結(jié)性。

4、例如，現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)公布號(hào)為cn113403014a的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種電子封裝器件用底部填充膠、制備方法及電子封裝器件，其通過(guò)聚苯乙烯層及硅烷偶聯(lián)劑對(duì)二氧化硅進(jìn)行表面改性，消除二氧化硅表面的氫鍵，使改性二氧化硅容易分散，提高二氧化硅的填充量至75%~80%，進(jìn)而降低電子封裝器件用底部填充膠的熱膨脹系數(shù)。專(zhuān)利cn113403014a的封裝材料存在以下問(wèn)題：其將二氧化硅填充量提高至75%~80%，會(huì)導(dǎo)致封裝體的剛性及耐沖擊性能降低，并導(dǎo)致半導(dǎo)體電子器件與封裝體的粘結(jié)性能降低，這在進(jìn)行無(wú)芯基板的制備時(shí)，會(huì)加劇無(wú)芯基板的翹曲問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物及其制備方法與應(yīng)用。

2、本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，包括多孔二氧化硅和樹(shù)脂，所述樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部；以所述組合物的整體重量計(jì)，所述多孔二氧化硅的重量占比為30%~70%。

4、本發(fā)明對(duì)含樹(shù)脂的二氧化硅組合物進(jìn)行了以下改進(jìn)：一是使樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部，以此使樹(shù)脂在組合物中連貫，增強(qiáng)封裝材料的剛性和耐沖擊性；二是使樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部，利用多孔結(jié)構(gòu)限制孔內(nèi)樹(shù)脂的膨脹，緩解翹曲問(wèn)題；三是基于上述第一和第二點(diǎn)的改進(jìn)，本發(fā)明組合物可以添加30~70%重量占比的多孔二氧化硅，并避免了剛性下降帶來(lái)的翹曲問(wèn)題，使得本發(fā)明組合物以大添加量的多孔二氧化硅呈現(xiàn)，由于二氧化硅材料本身的熱膨脹系數(shù)低，因此，本發(fā)明組合物具有較低的熱膨脹系數(shù)。

5、作為優(yōu)選，基于bjh法，多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為5~100nm。

6、為了保證多孔二氧化硅在大填充量的情境下不會(huì)造成剛性降低，本發(fā)明繼續(xù)對(duì)本組合物進(jìn)行改進(jìn)。在對(duì)組合物的多次實(shí)施試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)在5~100nm范圍內(nèi)，可以使得含樹(shù)脂的二氧化硅組合物的熱膨脹系數(shù)保持在較低水平，而與此同時(shí)，組合物的剛性保持在較高的水平。

7、進(jìn)一步優(yōu)選，基于bjh法，多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為16~60nm。

8、對(duì)多孔二氧化硅的孔徑的選擇并不是獨(dú)立的，綜合降低熱膨脹系數(shù)及提高剛性的效果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，多孔二氧化硅的孔徑的選擇與所述多孔二氧化硅的重量占比、樹(shù)脂的種類(lèi)相關(guān)。相較于與5~100nm范圍的非交叉范圍，當(dāng)多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為16~60nm范圍時(shí)，可以使得組合物的剛性保持在更高的水平。由此進(jìn)一步說(shuō)明，當(dāng)多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為16~60nm范圍時(shí)，上述使樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部的效果，更好地顯示了出來(lái)。

9、作為優(yōu)選，所述多孔二氧化硅的體積基準(zhǔn)的累積50％粒徑為0.3~2μm。

10、作為優(yōu)選，基于bet法，所述多孔二氧化硅的比表面積為15~150m2/g。

11、作為優(yōu)選，所述樹(shù)脂選自環(huán)氧樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂、聚苯醚樹(shù)脂、碳?xì)錁?shù)脂中的一種或多種。

12、作為優(yōu)選，在200℃下固化60分鐘，所述組合物的25℃至120℃范圍的熱膨脹系數(shù)為5~50?ppm/k。

13、第二方面，本發(fā)明提供了一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物的制備方法，包括以下步驟：將多孔二氧化硅和樹(shù)脂進(jìn)行混合，使所述樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部；以組合物的總質(zhì)量計(jì)，所述多孔二氧化硅的重量占比為30%~70%。

14、作為上述制備方法優(yōu)選，所述混合，包括以下步驟的處理：將多孔二氧化硅預(yù)熱至不低于60℃，加入樹(shù)脂后以1000~3000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌。

15、作為上述制備方法優(yōu)選，所述混合，還加入致密二氧化硅。

16、作為上述制備方法優(yōu)選，所述致密二氧化硅的加入質(zhì)量不高于組合物的總質(zhì)量的20%。

17、作為上述制備方法優(yōu)選，基于bet法，所述致密二氧化硅的比表面積為1.5~15m2/g；致密二氧化硅的體積基準(zhǔn)的累積50％粒徑為0.3~2μm。

18、第三方面，本發(fā)明提供了上述二氧化硅組合物在制備無(wú)芯基板中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

20、本發(fā)明對(duì)含樹(shù)脂的二氧化硅組合物進(jìn)行了以下改進(jìn)：一是使樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部，以此使樹(shù)脂在組合物中連貫，增強(qiáng)封裝材料的剛性和耐沖擊性；二是使樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部，利用多孔結(jié)構(gòu)限制孔內(nèi)樹(shù)脂的膨脹，緩解翹曲問(wèn)題；三是基于上述第一和第二點(diǎn)的改進(jìn)，本發(fā)明組合物可以添加30~70%重量占比的多孔二氧化硅，并避免了剛性下降帶來(lái)的翹曲問(wèn)題，使得本發(fā)明組合物以大添加量的多孔二氧化硅呈現(xiàn)，由于二氧化硅材料本身的熱膨脹系數(shù)低，因此，本發(fā)明組合物具有較低的熱膨脹系數(shù)。經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，使得本發(fā)明提供的含樹(shù)脂的二氧化硅組合物具有低的熱膨脹系數(shù)，并且，具有高的剛性，使所述組合物在形成無(wú)芯基板時(shí)能保持不翹曲。

技術(shù)特征：

1.一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：包括多孔二氧化硅和樹(shù)脂，所述樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部；以所述組合物的整體重量計(jì)，所述多孔二氧化硅的重量占比為30%~70%。

2.如權(quán)利要求1所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：基于bjh法，多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為5~100nm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：基于bjh法，多孔二氧化硅的孔徑的平均數(shù)為16~60nm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：所述多孔二氧化硅的體積基準(zhǔn)的累積50％粒徑為0.3~2μm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：基于bet法，所述多孔二氧化硅的比表面積為15~150m2/g。

6.如權(quán)利要求1或5所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：所述樹(shù)脂選自環(huán)氧樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂、聚苯醚樹(shù)脂、碳?xì)錁?shù)脂中的一種或多種。

7.如權(quán)利要求1所述的一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物，其特征在于：在200℃下固化60分鐘，所述組合物的25℃至120℃范圍的熱膨脹系數(shù)為5~50?ppm/k。

8.一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：將多孔二氧化硅和樹(shù)脂進(jìn)行混合，使所述樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部；以組合物的總質(zhì)量計(jì)，所述多孔二氧化硅的重量占比為30%~70%。

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述混合，包括以下步驟的處理：

10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述混合，還加入致密二氧化硅。

11.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于：所述致密二氧化硅的加入質(zhì)量不高于組合物的總質(zhì)量的20%。

12.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于：基于bet法，所述致密二氧化硅的比表面積為1.5~15m2/g；致密二氧化硅的體積基準(zhǔn)的累積50％粒徑為0.3~2μm。

13.如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的二氧化硅組合物，或者如權(quán)利要求8~12任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的二氧化硅組合物在制備無(wú)芯基板中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種含樹(shù)脂的二氧化硅組合物及其制備方法與應(yīng)用。現(xiàn)有的基板材料通過(guò)加大二氧化硅的填充量使封裝體的熱膨脹系數(shù)降低，但是提高基板材料的二氧化硅的填充量，會(huì)導(dǎo)致所述現(xiàn)有的基板材料的剛性及耐沖擊性能也會(huì)降低，同樣會(huì)導(dǎo)致翹曲問(wèn)題。本發(fā)明以多孔二氧化硅和樹(shù)脂形成基板材料，使所述樹(shù)脂通過(guò)所述多孔二氧化硅的孔結(jié)構(gòu)貫穿所述多孔二氧化硅的內(nèi)外部，并使所述多孔二氧化硅的重量占所述組合物總重量的30%~70%，由此得到一種大二氧化硅填充量的組合物材料，其具有剛性好的優(yōu)異性能，可以使得該組合物在制備無(wú)芯基板時(shí)避免翹曲問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：何相磊,莫憶凡,吳丹,李文,楊原武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江三時(shí)紀(jì)新材科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24