[發明專利]用于高密度互連倒裝晶片的底部填充料

有效

• 申請號: 201410085647.9
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN103937168B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 帕維爾·丘巴洛;鈴木理;佐藤敏行
• 申請（專利權）人: 納美仕有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;C08K3/36;C08K3/34;C08G59/30;C08G59/32;H01L21/56;H01L23/29
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 王旭

本申請是PCT國際申請日為2010年9月14日，PCT國際申請號為PCT／US2010／048706、中國國家申請號為201080040639.2的發明名稱為《用于高密度互連倒裝晶片的底部填充料》的申請的分案申請。

發明領域

本發明總體涉及用于在半導體芯片和印刷電路板或封裝基板之間的底部填充料材料。

背景技術

電子工業持續數十年不斷減小集成電路形體的尺寸大小。集成電路中晶體管的尺寸大小和與芯片的電連接的尺寸大小兩者都被減小。晶體管大小的縮減使得能夠將更多的功能性整合到單一的芯片中。更多的芯片功能性提供了現代電子設備中建立的多功能性，如可以播放音樂、播放視頻、捕捉圖像和使用多種無線協議通信的智能手機。

更多的功能性同樣要求芯片中以及其中包含有芯片的封裝中更多的電連接。半導體典型地設置在封裝中，封裝被出售給OEM客戶，而OEM客戶將該封裝安裝在他們的印刷電路板(PCB)上。該封裝包括其上安裝有芯片的基板。備選地，不帶封裝的芯片被直接安裝在PCB上。能夠利用芯片或封裝全部面積的球柵陣列(BGA)在封裝中提供大量電連接。然而隨著集成電路大小的縮減，有這樣的要求：通過使用更接近地放置在一起的更小的球縮減球柵陣列的大小。當將芯片用于便攜電子設備如智能手機時，預期芯片將經受機械沖擊，因為這種設備不總是被當做敏感電子設備對待并小心操作。相反，預期這種設備可能被摔落或以其他方式被損傷。機械沖擊可以導致球柵陣列中焊點失效。

為提供機械增強，將底部填充料放置在芯片與其上放置有芯片的基板之間。現有的底部填充料包含環氧樹脂體系，所述環氧樹脂體系包含雙酚F環氧樹脂和多芳胺、二氧化硅填料、硅烷偶聯劑和氟硅氧烷消泡劑。底部填充料填充在球柵陣列的焊球之間的空間中并且使芯片結合至其上安裝芯片的基板。以滿載操作的現今的高度整合的芯片可以在相對高的溫度運行。底部填充料可以增強來自芯片的熱傳導，但是在所述過程中底部填充料被加熱。當底部填充料被加熱時，尤其是高于玻璃化轉變溫度(Tg)時，底部填充料的彈性模量下降。當Tg低時，底部填充料對BGA免受機械沖擊的保護減少。

需要的是在高溫(例如高于Tg)具有更高彈性模量的底部填充料材料。

發明概述

根據本發明，提供底部填充料組合物，所述底部填充料組合物包含以下組分(A)-(C)：

(A)環氧樹脂，

(B)固化劑，和

(C)具有至少一個環氧基的多面體低聚硅倍半氧烷，

其中以上組分(A)、(B)和(C)的以重量計的量滿足以下關系：

0.05≤(C)／((A)+(B)+(C))≤0.3。

本發明的底部填充料組合物還可以包含(D)無機填料。

本發明的某些實施方案向底部填充料基礎配方中提供添加劑，其中所述添加劑提供增強的性質。在某些實施方案中，該基礎配方是環氧樹脂體系和無機填料。在某些實施方案中，該添加劑用來增加高于底部填充料的玻璃化轉變溫度時獲得的彈性模量，以使底部填充料在使底部填充料高于Tg的足夠高的溫度操作的設備中提供增強的沖擊保護。

根據某些實施方案，底部填充料包括有機粘土添加劑。有機粘土添加劑可以包括以季銨取代基取代了金屬離子的粘土。有機粘土優選被3輥磨機研磨為其薄于20納米的層離形式的小片。所述有機粘土適宜地是基于蒙脫石的。

根據某些實施方案，底部填充料包含碳納米管添加劑。該碳納米管添加劑任選地為以與底部填充料的其他組分起反應的反應性基團官能化的。例如納米管的氨基芘反應性基團可以與底部填充料的環氧樹脂組分的環氧化物基團反應。

根據某些實施方案，除了一個或多個上面提及的添加劑以外，底部填充料還包含多面體低聚硅倍半氧烷(POSS)添加劑。POSS添加劑適宜地為以與所述底部填充料的另外的組分起反應的反應性基團官能化的。例如可以用胺基團或環氧化物基團官能化所述POSS基團，以使得它與環氧樹脂體系的至少一個組分具有反應性，所述環氧樹脂體系是底部填充料的一部分。當在高于Tg的溫度使用時，用環氧化物基團官能化的POSS已經被證實為顯示出對底部填充料模量的較大提高。

根據某些實施方案，底部填充料包含聚硅氧烷和／或樹枝狀硅氧烷添加劑。

根據某些實施方案，有機粘土如季銨取代的有機粘土與硅氧烷或硅倍半氧烷結合。硅氧烷或硅倍半氧烷可以用反應性基團例如環氧化物基團適宜地官能化。