TWI760225B

TWI760225B - 減少封裝分層之封裝樹脂

Info

Publication number: TWI760225B
Application number: TW110117971A
Authority: TW
Inventors: 趙婉雪
Original assignee: 大陸商蘇州震坤科技有限公司
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-04-01
Also published as: TW202244240A; CN113265211A

Abstract

本發明提供一種減少封裝分層之封裝樹脂及其封裝方法，應用於晶片封裝製程中，包含填充劑、聯苯、多芳香環形樹脂、離子捕捉劑、硬化劑、催化劑及著色劑，填充劑中更包含了二氧化矽，填充劑添加二氧化矽的比例在86-88.5%之間，填充劑之填充粒徑在40-50μm之間，用以減少導線架與環氧樹脂之間分層的發生，提高製程的良率。

Description

減少封裝分層之封裝樹脂

本發明係有關於減少封裝分層(delamination)之封裝樹脂及其封裝方法，尤其是，封裝樹脂中包含具有二氧化矽的填充劑。

半導體封裝的方式分為陶瓷封裝和樹脂封裝兩種方式。

陶瓷封裝具有防潮性佳、壽命長，但成本費用高；樹脂封裝具有成本低、產量大且性能符合市場需求，故目前是以樹脂封裝為主。

一般樹脂封裝用之高分子材料有環氧樹脂(Epoxy)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)、酚醛樹脂(Phenolics)、矽氧樹脂(Silicones)等。

這四種材料中，除散熱量大的動力元件必須用成本較高的矽氧樹脂外，大部分都採用環氧樹脂。使用在封裝膠中的環氧樹脂有雙酚A系(Bisphenol-A)、酚醛環氧樹脂(Novolac epoxy)、環狀脂防族環氧樹脂(Cyclicaliphatic epoxy)、環氧化丁二烯(epoxydized butadiene)等。

目前使用的半導體封裝材料以磷甲酚醛的多環性環氧樹脂(O-Creso Novolac Epoxy Resin,CNE)為主。

但是，對於面板級封裝製程，在模封後，因模封材料熱膨脹條數和晶片以及基板的熱膨脹條數不同，易造成封裝體的翹曲(warpage)，進而造成不易進行後績封裝體的取放製程與導致可靠度不佳之問題。

此外，若使用高黏度棋封材料，因封裝製程所造成之熱變形與殘留應力，使得位於晶片側邊的模封材料易產生剝離(peeling) 的問題。

有鑑於此，可以有效解決上述問題點，乃為目前業界引領期盼所欲解決之問題。

本發明之主要目的便是在於提供一種減少封裝分層之封裝樹脂及其封裝方法，主要係應用於晶片封裝製程中，用以減少導線架與環氧樹脂之間分層的發生，提高製程的良率。

本發明之減少封裝分層之封裝樹脂包含填充劑、聯苯、多芳香環形樹脂、離子捕捉劑、硬化劑、催化劑及著色劑。

較佳而言，填充劑佔86-88.5%、聯苯佔1-5%、多芳香環形樹脂佔2-4%、離子捕捉劑佔0.1-0.5%、硬化劑佔2-5%、催化劑佔小於1%以及著色劑佔小於1%。

較佳而言，填充劑中更包含了二氧化矽SiO ₂。

較佳而言，離子捕捉劑係為包含鎂氧化物之混合物，呈現層狀結構，透過離子交換來捕捉游離的Cl離子，減少Cl離子攻擊線材的機率。

較佳而言，填充劑之填充粒徑在40-50μm之間，更優選而言，填充粒徑為45μm。

本發明還提供一種封裝方法，在晶片的封裝製程中的樹脂成分加入與鎳金屬及鈀金屬，形成增加結合力的螯合物。

較佳而言，其封裝方法相較於習知技術最大的差別在於時間控管。

較佳而言，在晶片塑封後至切單步驟前間隔的時間不超過72小時，以及在切單後至烘烤前間隔的時間不超過2小時。

其目的即在於讓晶片釋放切割應力，進而降低分層的比例。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

本發明的其中一實施例為減少封裝分層之封裝樹脂，主要應用於晶片封裝的製程中，其組成成分包含填充劑、聯苯、多芳香環形樹脂、離子捕捉劑、硬化劑、催化劑及著色劑。

其中，填充劑佔86-88.5%、聯苯佔1-5%、多芳香環形樹脂佔2-4%、離子捕捉劑佔0.1-0.5%、硬化劑佔2-5%、催化劑佔小於1%以及著色劑佔小於1%。

進一步說明，填充劑中更包含了二氧化矽SiO ₂，聯苯(Biphenyl)與多芳香環形樹脂(M.A.R)組成高純度的環氧樹脂(Epoxy)，而離子捕捉劑係為包含鎂氧化物之混合物，呈現層狀結構，透過離子交換來捕捉游離的Cl離子，減少Cl離子攻擊線材的機率。

再者，填充劑係包含二氧化矽的混合物，而添加二氧化矽的原因在於二氧化矽可以有效降低溫度膨脹係數(CTE)和吸水率，在此可參閱圖1，圖1顯示各個在封裝製程中常見之材料的溫度膨脹係數，由圖1中可以明顯看見，二氧化矽的溫度膨脹係數遠遠低於其他材料。

而在填充劑中添加二氧化矽的比例，可以進一步參閱圖2做為參考，圖2中的橫坐標為二氧化矽添加的比例，縱坐標為填充劑對溫度膨脹係數的影響，由圖2中可以明顯看到，當填充劑添加二氧化矽的比例在86-88.5%之間時，具有相對較低的溫度膨脹係數。

此外，填充劑之填充粒徑在40-50μm之間，更優選而言，填充粒徑為45μm，可以增加填充性以及提高流動性。

具體而言，聯苯(Biphenyl)的粘度低，可以提高本發明封裝樹脂的總體流動性，較佳的比例為1-5%。

多芳香環形樹脂(M.A.R)具有良好的柔韌性，有助於降低應力，且多芳香環形樹脂分子結構緊密，吸水率低，較佳的比例為2-4%。

離子捕捉劑為含鎂氧化物之混合物，可以提高產品的可靠性，較佳的比例為0.1-0.5%。

本發明封裝樹脂中的聯苯、多芳香環形樹脂及填充劑還具有以下特性有助於封裝製程，濕敏等級由3級提升至2級、熱膨脹係數小於40 ppm、玻璃化轉變溫度大於125度、楊氏模量（Young's modulus）小於2500 kgf/mm ²、吸水率小於0.3%、樹脂流動長度大於50 inch、凝固時間30-40s以及氯離子含量小於10 ppm。

本發明的減少封裝分層之封裝樹脂其主要的應用在於晶片封裝的製程中，時常會遇到分層的問題，分層問題出現在環氧樹脂與導線架之間，影響了整個封裝製程的良率。

然而，本發明的封裝樹脂係在整個晶片要進入封裝製程前，就已經添加在材料之中，並且在封裝製程中發揮其功效，降低晶片分層的發生，可以將分層比例從25%降低至5%，更優選地搭配本發明另一實施例之封裝方法，可以將分層比例降低至1%以下。

本發明的另一實施例為應用減少封裝分層之封裝樹脂的封裝方法，其封裝方法相較於習知技術最大的差別在於封裝製程的時間控管。

請先參閱圖3，圖3顯示本發明封裝方法的基礎步驟，包含晶片進料檢、晶片研磨、晶片貼膜、晶片切割、上片、上片烘烤、焊線、等離子清洗、膜壓、後固化、化學除膠、鐳射印字、切單及包裝。

而本發明封裝方法對封裝製程的時間控管，最主要是控制切單前以及切單後的相隔時間。

更進一步而言，在晶片的封裝製程中的樹脂成分加入與鎳金屬及鈀金屬，形成增加結合力的螯合物，藉以提升導線架與封裝樹脂的結合力，在晶片塑封後至切單前間隔的時間不超過72小時，以及在切單後至烘烤前間隔的時間不超過2小時，其目的即在於讓晶片釋放切割應力，進而降低分層的比例。

本發明減少封裝分層之封裝樹脂及其封裝方法的功效在於，透過本發明的封裝樹脂可以明顯提高產品的可靠性，降低分層比例，提高製程的良率，尤其是，添加了二氧化矽的填充劑、填充粒徑介於40-50μm之間。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

圖1用以顯示本發明減少封裝分層之封裝樹脂之二氧化矽與其他材料對溫度膨脹係數的示意圖；圖2用以顯示本發明減少封裝分層之封裝樹脂之二氧化矽添加比例與溫度膨脹係數關係的示意圖；以及圖3用以顯示本發明封裝方法的基本流程示意圖。

Claims

一種減少封裝分層之封裝樹脂，係應用於晶片封裝製程，包含：一填充劑，該填充劑進一步包含一二氧化矽，且該填充劑佔86-88.5%；一聯苯，且該聯苯佔1-5%；一多芳香環形樹脂，該多芳香環形樹脂佔2-4%；以及一離子捕捉劑，該離子捕捉劑包含鎂氧化物，且該離子捕捉劑佔0.1-0.5%。
如請求項1所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該填充劑之填充粒徑在40-50μm之間。
如請求項2所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該填充劑之平均填充粒徑為45μm。
如請求項1所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該封裝樹脂更包含一硬化劑、一催化劑及一著色劑。
如請求項4所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該硬化劑佔2-5%、該催化劑佔小於1%以及該著色劑佔小於1%。
如請求項1所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該聯苯、該多芳香環形樹脂及該填充劑具有以下特性，濕敏等級由3級提升至2級、熱膨脹係數小於40ppm、玻璃化轉變溫度大於125度、楊氏模量小於2500kgf/mm²、吸水率小於0.3%、樹脂流動長度大於50 inch、凝固時間30-40s以及氯離子含量小於10ppm。
如請求項1所述之減少封裝分層之封裝樹脂，其中，該封裝樹脂可以有效降低封裝製程中晶片分層發生的比例，將分層比例從25%降低至5%。