CN103421272A - 一种电子封装用环氧树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐湿、低应力并且具有高可靠性的环氧树脂组合物及其制备方法。所述的环氧树脂组合物包括环氧树脂、酚醛树脂、固化促进剂、无机填料以及其它添加剂。通过选择特定结构的环氧树脂和酚醛树脂并选用合适的固化促进剂及低应力促进剂,固化得到的环氧模塑料用于SOP(SmallOut-LinePackage)和QFP(PlasticQuadFlatPackage)芯片封装后,达到JEDEC(JointElectronDeviceEngineeringCouncil)可靠性性标准,并满足260oC无铅回流焊的要求。
Description
技术领域
本发明属于电子封装材料技术领域,进一步的,本发明属于中高端电子封装材料技术领域,具体涉及一种高耐湿、低应力并且具有高可靠性的环氧树脂组合物及其制备方法。
背景技术
环氧模塑料被广泛应用于电子封装领域。在中高端封装领域,对于SOP(Small Out-Line Package)及QFP(Plastic Quad Flat Package)形式的封装上,目前主流的高端客户的要求是必须能够通过260oC无铅回流焊,零分层且连续操作性要大于250模,没有冲丝、气孔、脏模等操作性问题。
SOP及QFP形式的封装,因其芯片面积大、金丝细、引线节距小,在后续封装过程中,金丝变形、封装体翘曲、开裂、分层的可能性大大增加,影响封装可靠性,并显著降低成品率。在提高封装可靠性过程中需要加入低粘度、低应力、低吸水率的树脂提高环氧模塑料和各种金属的粘结力。但同时带来的不良后果是影响了工艺过程的可操作性,容易发生粘膜,脏模等现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种满足SOP及QFP 封装高耐湿、低应力并且具有高可靠性的环氧树脂组合物.
要同时保证具有高可靠性及良好的操作性,必须利用新型环氧树脂并调节其与各种组分如固化剂、促进剂等的配比,以期使得最终产品的各项性能均满足要求。本发明通过选用低粘度、低吸水性、低应力、高耐热的环氧树脂和/或酚醛树脂提高环氧模塑料的耐热耐高压能力;同时通过调整其它组分如蜡、偶联剂、低应力剂的种类和含量来提高环氧模塑料的模塑性,并提高最终的环氧树脂组合物与引线框架、芯片等之间的粘结强度。
通过优化环氧树脂和固化剂的种类和配比以及调整固化促进剂的含量来调节环氧模塑料的粘度和流动性,使得可靠性及操作性均满足要求。本发明中的环氧树脂组合物具有低膨胀性、低应力、低吸水性,高粘接强度等突出优点,并且亦满足环保要求。
本发明所述的环氧树脂组合物的制备方法为:将各组分按重量配比准确称量后,先将各种固体状的原材料在高速搅拌器里混合20-30分钟,然后加入液体状的添加剂继续混合15-20分钟,通过双螺杆挤出机在90-110℃下进行混炼挤出,最后冷却、粉碎并混合。
本发明提供的快速固化环氧树脂的主要组成按重量份数计如下:
环氧树脂 2~10%
固化剂 2~10%
固化促进剂 0.01~2%
无机填料 65~90%
阻燃剂 0~15%
偶联剂 0.1~3
脱模剂 0.2~3%
着色剂 0.1~1% 。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1
将5.8份带有多芬芳环(MAR)的环氧树脂、3.2份多芬芳环(MAR)的酚醛树脂、88份球型二氧化硅(经粒度分布优化)、0.7份环氧,巯基,氨基偶联剂、0.3份脱模剂(新脱模体系)、1.0份应力改性剂、0.4份离子捕捉剂、0.4份炭黑,0.2份潜伏性有机磷化合物衍生物催化剂使用高速搅拌机搅拌均匀后,放入双螺杆挤出机进行加热、混炼并挤出,将挤出后的产物压延、冷却并粉碎,得到模塑料粉并测试其性能,产品性能列于表1中。
实施例2
将6.2份带有多芬芳环(MAR)的环氧树脂、3.份多芬芳环(MAR)的酚醛树脂、88份球型二氧化硅(经粒度分布优化)、0.5份环氧,巯基,氨基偶联剂、0.3份脱模剂(新脱模体系)、1.0份应力改性剂、0.4份离子捕捉剂、0.4份炭黑,0.2份潜伏性有机磷化合物衍生物催化剂使用高速搅拌机搅拌均匀后,放入双螺杆挤出机进行加热、混炼并挤出,将挤出后的产物压延、冷却并粉碎,得到模塑料粉并测试其性能,产品性能列于表1中。
实施例3
将5.8份带有多芬芳环(MAR)的环氧树脂、3.15份多芬芳环(MAR)的酚醛树脂、88份球型二氧化硅(经粒度分布优化)、0.7份环氧,巯基,氨基偶联剂、0.35份脱模剂(新脱模体系)、1.0份应力改性剂、0.4份离子捕捉剂、0.4份炭黑,0.2份潜伏性有机磷化合物衍生物催化剂使用高速搅拌机搅拌均匀后,放入双螺杆挤出机进行加热、混炼并挤出,将挤出后的产物压延、冷却并粉碎,得到模塑料粉并测试其性能,产品性能列于表1中。
实施例4
将5.65份带有多芬芳环(MAR)的环氧树脂、3.5份多芬芳环(MAR)的酚醛树脂、88份球型二氧化硅(经粒度分布优化)、0.5份环氧,巯基,氨基偶联剂、0.3份脱模剂(新脱模体系)、1.0份应力改性剂、0.4份离子捕捉剂、0.4份炭黑,0.2份潜伏性有机磷化合物衍生物催化剂使用高速搅拌机搅拌均匀后,放入双螺杆挤出机进行加热、混炼并挤出,将挤出后的产物压延、冷却并粉碎,得到模塑料粉并测试其性能,产品性能列于表1中。
对比实施例
现有技术:将6份带有多芬芳环(MAR)的环氧树脂、3份多芬芳环(MAR)的酚醛树脂、88份球型二氧化硅、0.7份环氧及巯基偶联剂、0.3份脱模剂、1.0份应力改性剂、0.4份离子捕捉剂、0.4份炭黑,0.2份潜伏性有机磷化合物衍生物催化剂使用高速搅拌机搅拌均匀后,放入双螺杆挤出机进行加热、混炼并挤出,将挤出后的产物压延、冷却并粉碎,得到模塑料粉并测试其性能,产品性能列于表1中。
表征方法
环氧树脂组合物的主要性能指标按下述方法进行测试:
<凝胶化时间>:参照标准HW/ZL/JS015-HPGT;
<螺旋流动长度>:参照标准HW/ZL/JS015-SF;
<粘度>:参照标准HW/ZL/JS027;
<玻璃化转变温度/热膨胀系数>:参照标准HW/ZL/JS015TMA;
<吸水率>
将环氧树脂组合物在75℃/10MPa条件下制成50mm直径,3mm厚度的样块,并在175℃的烘箱里后固化6小时。然后称量其重量,然后将样品放入PCT试验箱中,条件是121℃/100%湿度,试验时间为24H。试验结束后测试其饼料重量,算出其吸水率。
<阻燃性>
将环氧树脂组合物在175℃/10MPa条件下制成1/8inch厚度的样块,并在175℃的烘箱里后固化6小时,最后通过垂直燃烧发按GBT2408-2008进行阻燃测试;
<粘结力>
将环氧树脂组合物封装在Tab Pull 专用Cu,Ag框架上,先在175℃的烘箱里后固化6小时(PMC),再通过JEDEC MSL3(60℃/60%/40h) 和MSL1(85℃/85%/168h)的条件下进行吸湿处理,然后将处理好的样品在260℃的条件下回流3次,最后测试环氧树脂组合物与Tab Pull框架的粘结力。
<存储模量/玻璃化转变温度>
使用TA动态机械分析仪,型号为Q800,进行测试,测量参数为:3℃/min加热至265 ℃。
<可靠性测试>
参照公司内部QFP44:将环氧树脂组合物封装QFP44模具上,模塑完成后样品按照JEDEC MSL3进行考核,具体步骤如下,先在175℃的烘箱里后固化6小时(PMC),通过超声波电子扫描(C-SAM )初步扫描是否有分层,分层扫描完成后,样品进入烘箱125度干燥24小时,再通过JEDEC MSL3(60℃/60%/40h) 和MSL1(85℃/85%/168h)的条件下进行吸湿处理,然后将处理好的样品在260℃的条件下回流3次,最后经通过超声波电子扫描(C-SAM )确认是否有分层。
现有技术(即对比实施例)所得环氧模塑料存在高吸水率、高模量及较低的Ag(银)粘结力的问题,此外还有粘膜等操作性问题,在MSL3测试中还存在基岛分层的现象。
本发明通过选择适合的脱模剂解决了环氧模塑料粘膜的问题,与此同时还保持了产品的高银粘结力;通过调节环氧树脂组合物中填料的粒度分布来提高产品的流动长度满足高密度SOP&QFP封装的要求。本发明的环氧模塑料能够达到JEDEC MSL3260oC零分层的优良效果。
综上所述,本发明的环氧模塑料各种综合性能与现有技术相比均达到了提高,可靠性和可操作性亦随之改进。
Claims (11)
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于所述填料为球形二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于所述填料的重量分数为80%~92%,上述重量分数基于环氧树脂组合物的重量为100%。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含固化促进剂,优选为有机磷化合物、咪唑化合物、叔胺化合物及其衍生物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含偶联剂,优选为含环氧基的硅烷、含巯基的硅烷、含氨基的硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含脱膜剂,优选为天然蜡和/或合成蜡。
7.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含低应力促进剂,优选为有机硅氧烷类和/或橡胶。
8.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含着色剂。
9.根据权利要求1所示的环氧树脂组合物,其特征在于还可以包含离子捕捉剂。
10.权利要求1~9所述的环氧树脂组合物在电子封装上的应用。
11.权利要求1~9所述的环氧树脂组合物的制备方法,其特征在于包含以下步骤:将各组分按重量配比准确称量后,先将各种固体状的原材料在高速搅拌器里混合20-30分钟,然后加入液体状的添加剂继续混合15-20分钟,通过双螺杆挤出机在90-110℃下进行混炼挤出,最后冷却、粉碎并混合。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131204 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |