[发明专利]一种基于生物基的高Tg、热稳定性优异的环氧底部填充胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物基的高Tg、热稳定性优异的环氧底部填充胶，其原料以重量份数计，包括如下组分：自合成生物基多官环氧树脂5～10份、环氧树脂A 20～45份、稀释剂1～5份、偶联剂1～5份、填料50～60份、固化剂15～35份。本发明的环氧底部填充胶具有高玻璃化转变温度以及优异的热稳定性；在耐热性方面具有积极的潜在应用价值，可以有效保证封装元器件的可靠性及其使用寿命，适用于高发热量芯片的封装。

技术领域

本发明属于胶黏剂领域，具体涉及一种基于生物基的高Tg、热稳定性优异的环氧底部填充胶及其制备方法。

背景技术

由于智能穿戴设备、无线通讯、高端电子产品及新能源汽车的迅速发展，芯片的集成度、封装密度和工作频率的要求也更加的苛刻，功率与体积的比值日益增大。这种发展趋势导致芯片与基板之间的热膨胀系数(Coefficient Thermal Expansion)逐渐增大。因此需要在芯片和基板之间填充底部填充胶，底部填充胶通过毛细作用填充于焊球连接的芯片与基板之间的间隙，将芯片、焊球凸点以及基板紧紧地牢固在一起，密封及保护焊点，降低由于芯片与基板热膨胀系数不匹配而在焊点上产生的应力，减少系统发热时芯片和基板之间热膨胀系数差异导致的变形。

对于芯片规格，未来的发展方向一定会是更加微小化。芯片规格微小化的同时伴随着功率的增大，工作状态下，芯片的热流密度迅速增加，发热功率越来越大。对于这类芯片的封装过程，高发热量会使一些常规类型的芯片级底部填充胶失去应有的作用，从而失效。影响设备的正常使用，造成不必要的损失。解决这个问题的方法通常有两种，一种是提高底部填充胶的导热性能，但会增加整个封装结构整体的发热量；此外，导热类填料在综合性能方面相对于硅微粉还存在一定差距；另一种是开发一种高Tg、高耐热性能的底部填充胶，将热量完美的控制在局部。如何使底部填充胶具有优异的热稳定性与高的玻璃化转变温度，一直是广大科研人员一直关注与研究的重点问题。也是将来国家打破国外技术与原料壁垒，更好发展集成电路事业所必须攻克的难题。

绿色、环保是目前乃至将来全球发展的主体趋势。双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)作为交联环氧树脂网络中使用的主体树脂，由双酚A(BPA)与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下制得，而双酚A是从石油原料中通过苯酚和丙酮之间的缩合反应生产。首先石油储量是不可持续的，由已经通过自然过程从大气中分离出来的“旧碳”组成。其次，双酚A作为一种已知的内分泌干扰物，会对生殖、内分泌和免疫系统的健康产生负面影响。相比之下，通过生物基酚类化合物制备双酚A前驱体的新途径，具有可利用、可再生的特点，可实现长期可持续性，并且生物基环氧树脂已被证明不具有细胞毒性与基因毒性。因此，生物基环氧树脂的开发与研制，是满足环氧树脂行业需求不断增长的同时减少其对公共健康的长期影响的最佳方案。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，目的在于提供一种基于生物基的高Tg、热稳定性优异的环氧底部填充胶及其制备方法，制得的产品具有优异的热稳定性以及高的玻璃化转变温度，保证高发热类型芯片的封装具有更高的可靠性。

为实现以上目的，所采用的具体技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种基于生物基的高Tg、热稳定性优异的环氧底部填充胶，其原料以重量份数计包括如下组分：

自合成生物基多官能环氧树脂5～10份、环氧树脂A20～45份、稀释剂1～5份、硅烷偶联剂1～5份、填料50～60份、固化剂15～35份；

其中，所述的自合成生物基多官能环氧树脂由以下重量份数的原料制备而成：生物基多官能环氧单体43～56份，4,4'-二壬基-2,2'-联吡啶1.4～1.8份，2-溴异丁酸乙酯1～2.5份，氯化亚铜0.2～0.6份，N,N-二甲基甲酰胺120～160份。所述生物基多官能环氧单体由以下重量份数的原料化合而成：白藜芦醇60～80份，环氧氯丙烷600～654份，氢氧化钠42～52份，乙醇315～350份。