小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，特別涉及到可以降低小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物中已固化環(huán)氧樹脂組合物含量的制備方法。在制備過程中，首先將環(huán)保型阻燃劑與二氧化硅微粉的混合粉體使用氣流磨分散，改善環(huán)保型阻燃劑的分散效果，之后通過高速攪拌將氣流磨分散后的混合粉體與環(huán)保型環(huán)氧組合物的其它組份分散均勻，再通過往復(fù)式單螺桿擠出機-開煉機混煉制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物，該組合物中減少了已固化環(huán)氧樹脂組合物含量，在封裝時降低漏封不良率。
【專利說明】小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，特別涉及到可以 降低小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物中已固化環(huán)氧樹脂含量的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于環(huán)保要求，半導(dǎo)體集成電路或分立器件在安裝時使用的焊料正在推 行"無鉛化"，與此相應(yīng)的焊接紅外回流溫度變高，要求封裝材料具備更高的耐焊性；同時， 傳統(tǒng)的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂組合物中溴-銻阻燃體系將不再使用，取而代之的是環(huán)保的 阻燃技術(shù)。
[0003] 針對上述需求，有使用紅磷的方法（見JP特開平9-227765號公報）、使用磷酸酯 化合物的方法（見JP特開平9-235449號公報）、使用磷腈化合物的方法（見JP特開平 8-225714號公報）、使用金屬氫氧化物的方法（見JP特開平9-241483號公報）、配合使用 金屬氫氧化物和金屬化合物的方法（見JP特開平9-100337號公報），也有通過提高無機填 料比例的方法（見JP特開平7-82343號公報）、使用自身難燃樹脂的方法（見JP特開平 11-140277號公報）等。
[0004] 在上述阻燃技術(shù)中，為保證阻燃性能，金屬氫氧化物需要顆粒度小且均勻分散，而 由于金屬氫氧化物粉末顆粒的相互作用，即使金屬氫氧化物粉末初始顆粒小，但極易團聚 難于分散的特性，致使在產(chǎn)品設(shè)計時不得不大量添加，同時導(dǎo)致產(chǎn)品在生產(chǎn)過程熱熔狀態(tài) 下極易粘附在設(shè)備金屬部件表面。
[0005] 常見的分散技術(shù)，包含高速攪拌、熔融擠出、熔融混煉，對小顆粒金屬氫氧化物粉 末的分散作用有限，均有待進一步提高。
[0006] 對于小尺寸半導(dǎo)體元器件，如SOP、SOT、TSOP等，由于外形尺寸較小，其封裝模具 設(shè)計的注膠口相比傳統(tǒng)半導(dǎo)體元器件的模具注膠口尺寸更小，進而對封裝使用的環(huán)氧組合 物中大顆粒物質(zhì)的比例要求更加嚴(yán)苛，其中包括已固化環(huán)氧樹脂組合物顆粒。
[0007] 單螺桿擠出-開煉機混煉的制備方法，由于其過程溫度-時間更加方便控制，有利 于減少已固化環(huán)氧樹脂組合物顆粒的產(chǎn)生，在小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧組合物的生產(chǎn)制造 中廣泛采用。但是，由于環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物中添加大量的金屬氫氧化物組份，加劇了生 產(chǎn)過程中環(huán)氧組合物在高熱的設(shè)備表面粘附的狀況，進而導(dǎo)致環(huán)氧樹脂過度反應(yīng)，提前固 化的大顆粒難于控制，因此單螺桿擠出-開煉機混煉的制備方法在環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物 的生產(chǎn)應(yīng)用受到很大限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述不足，提供可以降低小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán) 保型環(huán)氧樹脂組合物中已固化環(huán)氧樹脂含量的制備方法。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案得以實施：
[0010] 小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，包括如下步驟：
[0011] 第一步：將稱量好的環(huán)保型阻燃劑與二氧化硅微粉按照1:1的比例混合，再使用 氣流磨分散；
[0012] 第二步：通過高速攪拌機將第一步獲得的混合粉體與環(huán)保型環(huán)氧組合物的剩余二 氧化硅微粉和炭黑攪拌均勻，并用硅烷偶聯(lián)劑進行表面處理；
[0013] 第三步：加入環(huán)保型環(huán)氧組合物其余組分，包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、固化促進劑、 脫模劑，混合均勻；
[0014] 第四步：通過往復(fù)式單螺桿擠出機、開煉機混煉制成均一的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合 物；
[0015] 第五步：經(jīng)過壓片、冷卻、粉碎、成型制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的預(yù)成型材料。
[0016] 本發(fā)明所述的環(huán)保型阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅或它們的混合 物，粉體顆粒度分布D50為0. 1?5 μ m，二氧化硅微粉顆粒度分布D50為1?10 μ m。
[0017] 本發(fā)明所述的氣流磨其工作壓力(λ 1-0. 9MPa。
[0018] 本發(fā)明所述的往復(fù)式單螺桿擠出機的擠出口物料溫度為90_125°C，開煉機出料位 置的物料溫度為75_100°C。
[0019] 本發(fā)明采用上述制備方法后，其有益效果為：
[0020] 本發(fā)明是通過氣流磨中顆粒高速運動碰撞的分散原理，將易于團聚的環(huán)保阻燃劑 充分分散，同時配合相對惰性的二氧化硅微粉，使二者相互摻雜混合，減少再次團聚，后序 配合單螺桿擠出機和開煉機在熔融狀態(tài)下充分混煉，實現(xiàn)更大程度的均勻分散，同時減少 物料在設(shè)備表面粘附的狀況，以減少已固化環(huán)氧樹脂組合物含量，在封裝時降低漏封不良 率。
[0021] 在制備過程中，首先將環(huán)保型阻燃劑與二氧化硅微粉的混合粉體使用氣流磨分 散，改善環(huán)保型阻燃劑的分散效果，之后通過高速攪拌將氣流磨分散后的混合粉體與環(huán)保 型環(huán)氧組合物的其它組份分散均勻，再通過單螺桿擠出-開煉機混煉制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂 組合物，該組合物減少了已固化環(huán)氧樹脂組合物含量，在封裝時降低漏封不良率。
[0022] 本發(fā)明制備的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物減少了已固化環(huán)氧樹脂組合物含量，可以降 低封裝時漏封不良率，同時還具備良好的流動性、阻燃性和力學(xué)性能。

【具體實施方式】
[0023] 以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明，但這僅是舉例，并不是對本發(fā)明的限制。
[0024] 實施例1
[0025] 原材料：
[0026] 二氧化硅微粉D2 (d50為10 μ m)
[0027] 二氧化硅微粉D3 (d50為5 μ m)
[0028] 氫氧化錯 Zl (d50 為 1 μ m)
[0029] 氫氧化鎂 Z3 (d50 為 0· 1 μ m)
[0030] 二氧化硅微粉Dl (d50為25 μ m)
[0031] 炭黑 T
[0032] γ-環(huán)氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷G
[0033] 鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂A
[0034] 苯酚線性酚醛樹脂B
[0035] 2-甲基咪唑C
[0036] 巴西棕櫚蠟W
[0037] 制備方法：
[0038] 第一步：將4wt%氫氧化錯Zl (d50為1 μπι)、lwt%氫氧化鎂Z3 (d50為0· 1 μπι)與 5wt%二氧化硅微粉D3 (d50為5 μ m)混合，再使用氣流磨分散，工作壓力設(shè)定0. 5MPa ;
[0039] 第二步：通過高速攪拌機將第一步獲得的混合粉體與50wt %二氧化硅微粉 Dl (d50 為 25 μ m)、IOwt % 二氧化硅微粉 D2 (d50 為 10 μ m)、7wt % 二氧化硅微粉 D3 (d50 為 5 μπι)和0· 7wt%炭黑T攪拌均勾，并用0· 6wt%娃燒偶聯(lián)劑G進行表面處理；
[0040] 第三步：加入14wt%環(huán)氧樹脂A、7wt%酷醛樹脂B、0. lwt%固化促進劑C、0. 6wt% 脫模劑W，混合均勻；
[0041] 第四步：通過往復(fù)式單螺桿擠出機熔融擠出，物料溫度125°c，之后物料傳送至開 煉機混煉，物料溫度l〇〇°C，制成均一的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物；
[0042] 第五步：經(jīng)過壓片、冷卻、粉碎、成型制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的預(yù)成型材料。
[0043] 評價方法：
[0044] 評價方法如下，結(jié)果見表1。
[0045] 已固化環(huán)氧樹脂組合物含量
[0046] 在IOOml燒杯中分別加入60ml丙酮和20g樣品，磁力攪拌30分鐘使樣品溶解，在 60目篩網(wǎng)過濾，篩余物稱重X，已固化環(huán)氧樹脂組合物含量為X/20*100%。
[0047] 彎曲強度和彎曲模量
[0048] 使用低壓傳遞模塑成型機在模具溫度為175°C，注射壓力為9. 8MPa，固化時間為 120s條件下，將所得的環(huán)氧樹脂組合物預(yù)成型材料成型為150*12*10mm的試驗樣條，隨后 在175°C溫度下后固化8小時。
[0049] 按照GB/T1449-2005的規(guī)定方法，跨距100mm，速度3mm/min，進行彎曲強度和模量 測試。
[0050] 燃燒性能
[0051] 按照GB4609-1984的規(guī)定方法，進行阻燃性能測試。
[0052] 漏封不良率
[0053] 使用低壓傳遞模塑成型機在模具溫度為175°C，注射壓力為9. 8MPa，固化時間為 120s條件下，將所得環(huán)氧樹脂組合物預(yù)成型材料成型為三極管SOT23,每模1600支，連續(xù)封 裝100模。此后外觀測試封裝樣件缺封漏封數(shù)量，并統(tǒng)計不良率。
[0054] 實施例2?5組合物的組成和過程參數(shù)見表1，制備方法同實施例1，評價方法同 實施例1，評價結(jié)果見表1，在實施例1以外的成分如下所示。
[0055] 二氧化硅微粉D4 (d50為1 μ m)
[0056] 氫氧化錯 Z2 (d50 為 5 μ m)
[0057] 氫氧化鎂 Z4 (d50 為 2 μ m)
[0058] 硼酸鋅 Z5 (d50 為 1 μ m)
[0059] 鉬酸鋅 Z6 (d50 為 2 μ m)
[0060] 比較例1
[0061] 制備方法：
[0062] 第一步：將 4wt% 氫氧化·?Ζ1((150 為 I ym)、lwt% 氫氧化鎂 Z3(d50 為 0· 1 μπι)與 50wt % 二氧化娃微粉 Dl (d50 為 25 μ m)、IOwt % 二氧化娃微粉 D2 (d50 為 10 μ m)、12wt % 二 氧化娃微粉D3 (d50為5 μπι)和0. 7wt%炭黑T攪拌均勾，并用0. 6wt%娃燒偶聯(lián)劑G進行 表面處理；
[0063] 第二步：加入14wt%環(huán)氧樹脂A、7wt%酷醛樹脂B、0. lwt%固化促進劑C、0. 6wt% 脫模劑W，混合均勻；
[0064] 第三步：通過往復(fù)式單螺桿擠出機熔融擠出，物料溫度125°C，之后物料傳送至開 煉機混煉，物料溫度l〇〇°C，制成均一的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物；
[0065] 第四步：經(jīng)過壓片、冷卻、粉碎、成型制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的預(yù)成型材料。
[0066] 評價方法同實施例1，評價結(jié)果見表2。
[0067] 比較例2?5組合物的組成和過程參數(shù)見表2,制備方法同比較例1，評價方法同 實施例1，評價結(jié)果見表2。
[0068] 表1 :實施例組合物組成、制備步驟、過程參數(shù)及評價結(jié)果（以重量百分比計）
[0069]

【權(quán)利要求】
1. 小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，其特征是：包括如下步 驟： 第一步：將稱量好的環(huán)保型阻燃劑與二氧化硅微粉按照1:1的比例混合，形成混合粉 體，再使用氣流磨分散； 第二步：通過高速攪拌機將第一步獲得的混合粉體與環(huán)保型環(huán)氧組合物的剩余二氧化 硅微粉和炭黑攪拌均勻，并用硅烷偶聯(lián)劑進行表面處理； 第三步：加入環(huán)保型環(huán)氧組合物其余組分，包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、固化促進劑、脫模 劑，混合均勻； 第四步：通過往復(fù)式單螺桿擠出機-開煉機混煉制成均一的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物； 第五步：經(jīng)過壓片、冷卻、粉碎、成型制成環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的預(yù)成型材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，其 特征是：環(huán)保型阻燃劑是氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬酸鋅或它們的混合物，粉體顆粒度 分布D50為0. 1?5 y m，二氧化硅微粉顆粒度分布D50為1?10 y m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，其 特征是：氣流磨的工作壓力為〇? 1-0. 9MPa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，其 特征是：往復(fù)式單螺桿擠出機的擠出口物料溫度為90-125°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小尺寸半導(dǎo)體封裝用環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法，其 特征是：開煉機出料位置的物料溫度為75-100°C。
【文檔編號】C08K3/24GK104497489SQ201410805292
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】王善學(xué), 李剛, 盧緒奎, 李海亮, 余金光, 王漢杰 申請人:科化新材料泰州有限公司