本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧塑封料，特別涉及到一種可以降低半導(dǎo)體器件應(yīng)力的包含聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂的環(huán)氧塑封料。

背景技術(shù)：

環(huán)氧塑封料有許多優(yōu)異的性能，在封裝領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，是半導(dǎo)體元器件、集成電路封裝的主流材料。近年來(lái)，半導(dǎo)體向高集成化發(fā)展，芯片更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，布線更細(xì)，塑封體則越來(lái)越小、薄，而經(jīng)過(guò)焊接工序時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，更容易導(dǎo)致芯片損失或封裝體開(kāi)裂，應(yīng)發(fā)產(chǎn)品失效。為適應(yīng)小、薄型封裝形式的發(fā)展，需要塑封料能適應(yīng)更高的降低應(yīng)力要求。

半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧塑封料的組分一般包括環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、填料、阻燃劑、脫模劑、偶聯(lián)劑、著色劑、力學(xué)改性劑等等，其中的力學(xué)改性劑主要包括硅油或硅樹(shù)脂。傳統(tǒng)的技術(shù)手段中通常采用添加上述應(yīng)力改性劑降低彎曲模量，進(jìn)而降低應(yīng)力，但這些技術(shù)對(duì)應(yīng)力改善幅度有限，同時(shí)會(huì)帶來(lái)粘接不良和界面分層等其它問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以降低半導(dǎo)體器件應(yīng)力的包含聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂的環(huán)氧塑封料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可以降低半導(dǎo)體器件應(yīng)力的環(huán)氧塑封料，所述的環(huán)氧塑封料的主要組分及含量如下：

所述的環(huán)氧樹(shù)脂選自鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、多酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂、脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹(shù)脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂、雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂和雜環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂中的任意一種或幾種。

所述的酚醛樹(shù)脂選自苯酚線性酚醛樹(shù)脂及其衍生物、苯甲酚線性酚醛樹(shù)脂及其衍生物、單羥基或二羥基萘酚醛樹(shù)脂及其衍生物、對(duì)二甲苯與苯酚或萘酚的縮合物和雙環(huán)戊二烯與苯酚的共聚物中的任意一種或幾種。

所述的固化促進(jìn)劑選自咪唑化合物、叔胺化合物和有機(jī)膦化合物中的任意一種或幾種；

所述的咪唑化合物選自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑中的任意一種或幾種；

所述的叔胺化合物選自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7中的任意一種或幾種；

所述的有機(jī)膦化合物選自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(對(duì)甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦等中的任意一種或幾種。

所述的填料選自氧化鋁微粉、氧化鈦微粉、氮化硅微粉、氮化鋁微粉和二氧化硅微粉中的任意一種或幾種；

所述的二氧化硅是結(jié)晶型二氧化硅、熔融型二氧化硅或者是它們的混合物，或者所述的二氧化硅是硅烷偶聯(lián)劑改性過(guò)的二氧化硅。

所述的聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂中的聚硅氧烷含量3％～50wt％；聚硅氧烷是線性結(jié)構(gòu)，分子鏈節(jié)為-(SiR1R2O)-，其中R1、R2選自甲基或苯基；聚硅氧烷的分子量為200～2000。

所述的脫模劑選自巴西棕櫚蠟、合成蠟和礦物質(zhì)蠟中的任意一種或幾種。

所述的偶聯(lián)劑選自γ-環(huán)氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一種或幾種。

所述的環(huán)氧塑封料中還包含有阻燃劑和著色劑中的一種或幾種。

所述的阻燃劑在環(huán)氧塑封料中的含量為0～10％；

所述的阻燃劑是鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷-鹵系阻燃劑、磷-氮系阻燃劑中的任意一種或幾種，或者是氫氧化物阻燃劑；

所述的著色劑在環(huán)氧塑封料中的含量為0～3wt％；

所述的著色劑選自鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白、炭黑中的任意一種或幾種。

本發(fā)明的環(huán)氧塑封料的制備方法：將環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、固化促進(jìn)劑、填料、聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂、脫模劑和偶聯(lián)劑混合均勻(如包含其它成分時(shí)將其它成分與上述成分同時(shí)混合均勻)，再在溫度為70～100℃的開(kāi)放式煉膠機(jī)上熔融混煉均勻，將混合均勻的物料從開(kāi)放式煉膠機(jī)上取下自然冷卻、粉碎得到所述的包含聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂的環(huán)氧塑封料的粉狀料；進(jìn)一步預(yù)成型為餅料，獲得包含聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂的環(huán)氧塑封料的成型材料。

本發(fā)明的作用機(jī)理如下：在環(huán)氧塑封料高溫固化過(guò)程中，聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂通過(guò)含有的羥基與環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而接入固化交聯(lián)網(wǎng)格，降低了交聯(lián)密度，同時(shí)由于聚硅氧烷鏈段自身的柔順性，都使得固化后的環(huán)氧塑封料體系力學(xué)模量有明顯降低。

本發(fā)明的環(huán)氧塑封料是一種低彎曲模量的半導(dǎo)體封裝用材料，該組合物同時(shí)還具備了必要的流動(dòng)性、成型性和阻燃性。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但這僅是舉例，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明中涉及到的各成分及代號(hào)如下：

A1：鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(巴陵石化制“CYDCN-200H”)

A2：聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制“YX-4000”)

A3：苯酚芳烷基型環(huán)氧樹(shù)脂(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制“NC3000”)

A4：二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹(shù)脂(日本DIC Corporation制“HP-7500”)

B1：苯酚線性酚醛樹(shù)脂(日本DIC Corporation制“TD-2131”)

B2：苯酚烷基酚醛樹(shù)脂(Mitsui Chemicals,Inc.制“XLC-4L”)

B3：苯酚芳烷基酚醛樹(shù)脂(Meiwa Plastic Industries,Ltd.制“MEH-7851ss”)

C1：2－甲基咪唑

C2：α－甲基卞基二甲胺

C3：三苯基膦

D：二氧化硅微粉(d50為22um)

E1：聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂(聚甲基硅氧烷分子量2000，在改性線性酚醛樹(shù)脂中含量50％)

E2：聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂(聚甲基硅氧烷分子量200，在改性線性酚醛樹(shù)脂中含量35％)

E3：聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂(聚甲基苯基硅氧烷分子量1000，在改性線性酚醛樹(shù)脂中含量14％)

E4：聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂(聚甲基苯基硅氧烷分子量2000，在改性線性酚醛樹(shù)脂中含量3％)

巴蠟：巴西棕櫚蠟

偶聯(lián)劑KH560

阻燃劑硼酸鋅(d50為1um)

E1-E4制備方法：在苯酚和甲醛的甲苯丙酮混合溶液中滴加指定分子量的羥基封端聚硅氧烷，在適量的反應(yīng)促進(jìn)劑和分子量控制劑的作用下發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，后經(jīng)蒸餾提純等步驟獲得E1-E4組分。

實(shí)施例1～12

實(shí)施例1～12組合物的組成見(jiàn)表1，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例1～12組合物的制備方法如下：

按照配比稱量并混合各成分后，在溫度為60～110℃預(yù)熱的開(kāi)放式煉膠機(jī)上熔融混煉均勻，將混合均勻的物料從開(kāi)放式煉膠機(jī)上取下自然冷卻、粉碎得粉狀料，預(yù)成型為餅料，獲得環(huán)氧塑封料成型材料，并用以下方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表1。

實(shí)施例1～12組合物的評(píng)價(jià)方法如下：

彎曲強(qiáng)度、彎曲模量

使用低壓傳遞模塑成型機(jī)在模具溫度為175℃，注射壓力為60bar，固化時(shí)間為110s條件下，將所得的環(huán)氧塑封料成型材料成型為長(zhǎng)120mm、寬15mm、高10mm的長(zhǎng)方體試驗(yàn)樣條。使用微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在150℃下測(cè)試樣條的彎曲強(qiáng)度(MPa)和彎曲模量(GPa)。

評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1：實(shí)施例組合物組成及評(píng)價(jià)結(jié)果(以重量百分比計(jì))

比較例1～12

比較例1～12組合物的組成見(jiàn)表2，制備方法同實(shí)施例1，評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2：比較例組合物組成及評(píng)價(jià)結(jié)果(以重量百分比計(jì))

由上述實(shí)施例及比較例可看出，包含聚硅氧烷共聚改性線性酚醛樹(shù)脂的環(huán)氧塑封料在保持彎曲強(qiáng)度不變的同時(shí)，彎曲模量顯著更低，將有效降低半導(dǎo)體器件應(yīng)力。