SiP封装基板用聚酰亚胺树脂结构与性能关系研究

随着超大规模集成电路制造技术向着高性能化、多功能化、超微型化、超薄型化、低成本化方向的迅猛发展，与之相配套的微电子封装技术也在以BGA/CSP为基础，发展以系统封装（SiP，System in Package）为代表的先进封装技术。SiP封装基板在SiP封装技术中具有决定性作用，而封装基板用高性能聚合物基体树脂则是SiP封装基板的关键材料。本课题拟通过聚酰亚胺树脂的结构设计，发展新型树脂合成方法，研究聚酰亚胺树脂的多层次化学结构与综合性能的关系，寻找满足SiP封装基板要求的聚酰亚胺基体树脂的化学制备技术。进而研究聚酰亚胺树脂与玻璃纤维的复合工艺性能，寻找基体树脂化学结构对复合层压板成型工艺及综合性能的影响规律，获得综合性能（耐热、力学、介电绝缘、热尺寸稳定、成型性能）优异、可满足SiP封装技术需求的高性能封装基板树脂。

本研究成功制备了4种新型的聚酰亚胺单体包括。1,4-双(4-氨基苯氧基)苯（1,4,4-APB）、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯（6F-APB）、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯（6F-BAB）、1,1-双[4’-(2”-三氟甲基-4”-氨基)苯氧基苯基]-1-(3’-三氟甲基苯基)-2,2,2-三氟乙烷（12FDA） 和1,1-双[4’-(2”-三氟甲基-4”-氨基)苯氧基苯基]-1-(3’,5’-双三氟甲基苯基)-2,2,2-三氟乙烷（15FDA），采用新单体制备的聚酰亚胺具有优异的力学电学及热学性能。其中，6F-APB由于产率较高，更适合在后续SiP封装基板用聚酰亚胺的制备中使用。.制备得到的PMR型聚酰亚胺HFPI系树脂溶液的贮存稳定性较好。固化后HFPI系列树脂的玻璃化转变温度在263-289℃，CTE在44-52 ppm/℃之间，具有良好的尺寸稳定性。其中，HFPI-25和HFPI-50的拉伸强度在73.1-79.3MPa，断裂伸长率在5.57-6.48%，具有良好的力学性能。.随后制备的HTPI系列树脂是一类具有高玻璃化转变温度并具有良好加工性能的PMR型热固性树脂，这个系列的树脂溶液具有良好的贮存稳定性和优异的力学电学及热性能。其中综合性能最优异的HTPI-3/EG其拉伸强度为270MPa，拉伸模量为24.2GPa。弯曲断面的SEM照片显示，HTPI-3树脂不但在层与层之间有很好的填充，而且均匀分布在玻纤的空隙中，断面没有孔洞和孔隙，说明制备工艺良好。覆铜箔层压板的剥离强度在1.2 N/mm左右，可以保证封装的可靠性。HTPI/EG层压板的介电常数在4.2-4.3之间，且具有很高的电绝缘性能。本研究制备的HTPI-3/EG/Cu在260℃恒温60分钟后无分层现象发生，目前基板材料只要能在260℃保持30min，即算满足要求，因此HTPI-3/EG/Cu可以充分满足要求。第三方表征结果也显示，本研究制备的层压板有望作为高密度封装基板的基材使用。.本项目在研期间，有两名博士生，一名硕士生毕业，发表SCI和EI论文5篇，发表中文核心期刊论文1篇，参加会议并发表会议论文2篇，编写英文专著一章。