CN112980137B - 一种环氧模塑料及其制备方法、用途 - Google Patents

一种环氧模塑料及其制备方法、用途 Download PDF

Info

Publication number
CN112980137B
CN112980137B CN201911298823.6A CN201911298823A CN112980137B CN 112980137 B CN112980137 B CN 112980137B CN 201911298823 A CN201911298823 A CN 201911298823A CN 112980137 B CN112980137 B CN 112980137B
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy
molding compound
epoxy resin
resin
epoxy molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911298823.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112980137A (zh
Inventor
范朗
牟海艳
刘成杰
王柱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ablestik Shanghai Ltd
Original Assignee
Ablestik Shanghai Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ablestik Shanghai Ltd filed Critical Ablestik Shanghai Ltd
Priority to CN201911298823.6A priority Critical patent/CN112980137B/zh
Publication of CN112980137A publication Critical patent/CN112980137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112980137B publication Critical patent/CN112980137B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62—Alcohols or phenols
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206—Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

本发明涉及一种环氧模塑料，其包含：(a)环氧树脂，(b)酚醛树脂，(c)固化促进剂，(d)无机填料；其中所述环氧树脂包含第一环氧树脂和任选存在的第二环氧树脂，基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为70重量％以上，并且所述第一环氧树脂为联苯苯酚型环氧树脂。本发明还涉及环氧模塑料的制备方法及其用于电子元器件封装的用途。

Description

一种环氧模塑料及其制备方法、用途
技术领域
本发明属于电子元器件封装领域，具体地涉及一种环氧模塑料，特别是一种具有高可靠性和抗分层能力的环氧模塑料。本发明还涉及所述环氧模塑料的制备方法和用途。
背景技术
功率半导体器件作为一种广泛应用于消费电子、工业、汽车、高铁、电网和通信等多个行业的上游核心零部件，其在使用环境下的电学可靠性和抗分层性能一直是人们关注的重点。随着集成电路技术的快速发展，无论是在传统的工业控制和4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车)，还是新能源、轨道交通、智能电网等新领域，高电压、大电流、高频化、模块化以及智能化是功率半导体器件的发展趋势。然而，功率半导体器在严苛环境下的失效风险也随着电路集成化而增大，带来了更高的安全风险。
环氧模塑料在集成电路封装领域用途广泛。环氧模塑料作为大规模封装领域的关键材料，可保障集成电路更高效的功率传输、更高的抗扰度、更稳定的长期持续工作能力，让工业、汽车电子***实现可靠运行。CN110104993A公开了一种环氧模塑料，按重量百分数计，其原料组分的配比为：双环戊二烯型环氧树脂3-5％，联苯苯酚型环氧树脂2-5％，耐热型酚醛树脂固化剂5-10％，无机填料80-90％，偶联剂0.1-1％，促进剂0.01-0.5％，阻燃剂1-5％，脱模剂0.1-0.5％，着色剂0.1-0.5％。CN 105542394A公开了一种无卤树脂组合物，按重量份包括如下组分：大环氧当量的环氧树脂：15份-30份；小环氧当量的环氧树脂：20份-55份；固化剂：10份-45份；固化促进剂：0.03份-2.0份；大环氧当量环氧树脂的当量为300g/eq-800g/eq，小环氧当量环氧树脂的当量为170g/eq-280g/eq，环氧树脂的官能度为2-4。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种环氧模塑料，其包含：(a)环氧树脂，(b)酚醛树脂，(c)固化促进剂，(d)无机填料；其中所述环氧树脂包含第一环氧树脂和任选存在的第二环氧树脂，基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为70重量％以上，并且所述第一环氧树脂为联苯苯酚型环氧树脂。
在一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，第二环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、带有萘骨架的环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、对称联苯型环氧树脂、多官能团型环氧树脂及其组合，优选为对称联苯型环氧树脂。
在另一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，所述酚醛树脂包含第一酚醛树脂和任选存在的第二酚醛树脂，其中所述第一酚醛树脂为联苯苯酚型酚醛树脂，并且所述第一酚醛树脂的含量为20重量％以上，优选为25重量％以上。
在又一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，第二酚醛树脂选自多官能团型酚醛树脂、邻甲酚醛型树脂、苯酚芳烷基酚醛树脂、带有萘骨架的酚醛树脂、萜烯改性的酚醛树脂、二环戊二烯改性的酚醛树脂及其组合，优选为苯酚芳烷基酚醛树脂。
在还一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为75重量％以上。
在一个实施方案中，第一环氧树脂的环氧当量为260-300g/eq。
在另一个实施方案中，第二环氧树脂的环氧当量为180-210g/eq。
在又一个实施方案中，第一酚醛树脂的羟基当量为190-230g/eq。
在还一个实施方案中，第二酚醛树脂的羟基当量为150-185g/eq。
在一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，酚醛树脂的软化点为50-120℃。
在另一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，所述环氧模塑料中环氧树脂的环氧基团与所述酚醛树脂中的酚羟基的摩尔比为0.8-1.6。
在又一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，无机填料球形度为0.8以上。
在还一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，固化促进剂选自胺类化合物、脒化合物、咪唑类化合物、有机膦类化合物及其组合。
在一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，无机填料选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛及其组合，优选为二氧化硅，更优选为球形二氧化硅。
在另一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中还包含(e)脱模剂，所述脱模剂选自天然蜡、合成蜡及其组合，优选选自酸值为50mg·KOH/g以下的蜡，更优选选自聚乙烯蜡、酰胺蜡及其组合。
在又一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中还包含任选存在的一种或多种选自以下的(f)添加剂：阻燃剂、偶联剂、着色剂、离子捕捉剂；
其中，所述阻燃剂选自溴代环氧树脂、有机胺类、含膦化合物、氧化锌、氧化锑、硼酸锌及其组合；和/或
所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、胺类化合物及其组合；和/或
所述着色剂选自炭黑、二氧化钛、铁黄、铬黄、酞青蓝及其组合；和/或
所述离子捕捉剂选自金属酸性盐、水合氧化物及其组合。
在一个实施方案中，本发明的环氧模塑料中，基于所述环氧模塑料的总重量，所述环氧模塑料包含
(a)环氧树脂，含量为3-14重量％；
(b)酚醛树脂，含量为2-8重量％；
(c)固化促进剂，含量为0.1-1重量％；
(d)无机填料，含量为80-92重量％；
(e)脱模剂，含量为0.01-5重量％；以及
(f)任选存在的0.05-20重量％的一种或多种选自以下的添加剂：阻燃剂、偶联剂、着色剂、离子捕捉剂。
在另一个实施方案中，本发明的环氧模塑料具备一项或多项以下性质：
(1)160℃-200℃固化约90秒以内螺旋流动长度为20-70英寸，
(2)MSL3预处理后，对镍拉片测试的粘结力80N以上。
在另一方面，本发明涉及一种制备本发明的环氧模塑料的方法，其包括以下步骤：(1)称重每种组分并混合以获得预混的粉末，(2)使预混的粉末加热混合并挤出以获得产品；其中步骤(2)中加热的温度为80-130℃。
在又一方面，本发明涉及本发明的环氧模塑料用于电子元器件封装的用途。
具体实施方式
一般定义及术语
除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。在抵触的情况下，以本说明书包括定义为准。
除非另外说明，所有的百分数、份数、比例等都以重量计。
当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围旨在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。例如“1-8”涵盖1、2、3、4、5、6、7、8以及由其中任何两个值组成的任何亚范围，例如2-6、3-5。
本文所用的术语“约”、“大约”当与数值变量并用时，通常指该变量的数值和该变量的所有数值在实验误差内(例如对于平均值95％的置信区间内)或在指定数值的±5％内，或更宽范围内。
表述“包含”或与其同义的类似表述“包括”、“含有”和“具有”等是开放性的，不排除额外的未列举的元素、步骤或成分。表述“由…组成”排除未指明的任何元素、步骤或成分。表述“基本上由…组成”指范围限制在指定的元素、步骤或成分，加上任选存在的不会实质上影响所要求保护的主题的基本和新的特征的元素、步骤或成分。应当理解，表述“包含”涵盖表述“基本上由…组成”和“由…组成”。
除了在操作的实施例中，或者另外指明，表示本文中的成分、反应条件或定义成分参数的所有数值在所有情况下应当理解为由术语“约”限定。
本文所使用的术语“任选”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，该描述包括发生所述事件或情况和不发生所述事件或情况。
“一个”、“一种”用于描述本发明的元素和组分。这仅仅是为了方便和给出本发明的通常含义。这样的描述应当理解为包含一个或至少一个，并且除非明显具有相反含义，其还包括复数形式。
如本文所用，一种(个)或多种(个)表示1、2、3、4、5、6、7、8、9、10种(个)或更多。
类似地，两个(种)或更多个(种)可以表示2、3、4、5、6、7、8、9、10个(种)或更多。
本文所使用的术语“其(任意)组合”指前面描述的元素可以单一使用，也可以一种或多种组合使用。
本文所使用的术语“环氧模塑料(EMC)”，即环氧树脂模塑料、环氧塑封料，是由环氧树脂为基体树脂，多种组分相结合混配并混炼而成的粉状模塑料。也可称为“环氧树脂组合物”。
本文所使用的术语“环氧当量”为一个环氧基对应的树脂量(克/当量(g/eq))，即环氧树脂的平均分子量除以每一分子所含环氧基数量的值。
本文所使用的术语“羟基当量”为一个羟基对应的树脂量(克/当量(g/eq)，即酚醛树脂的平均分子量除以每一分子所含羟基数量的值。
除非另外定义，本发明的公开中使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有本发明所属领域技术人员通常理解的含义。通过进一步示例，本文包含术语定义以更好理解本发明的教导。
下文将详细地描述本发明的环氧模塑料中的每种组分。
(a)环氧树脂
本发明的环氧模塑料中所使用的环氧树脂为环氧树脂分子链上含有两个或更多个环氧基团的环氧树脂。本发明的环氧树脂包含第一环氧树脂和任选存在的第二环氧树脂。
优选的第一环氧树脂和任选存在的第二环氧树脂的选择有助于获得具有较低的吸水率、耐高温开裂、低应力以及阻燃性能的环氧模塑料。
在一个实施方案中，本发明的第一环氧树脂为联苯苯酚型环氧树脂(MAR(型)环氧)。
在一个具体的实施方案中，联苯苯酚型环氧树脂例如为具有如下结构式的环氧树脂：
其中n为约1-10的整数，优选为约1-5的整数。
第一环氧树脂的环氧当量为约260-300g/eq，优选约270-290g/eq，例如约278g/eq。
在一个实施方案中，环氧树脂还包含第二环氧树脂。第二环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、带有萘骨架的环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、对称联苯型环氧树脂、多官能团型环氧树脂及其组合。
在一个优选的实施方案中，第二环氧树脂为对称联苯型环氧树脂(BP(型)环氧)，例如为具有如下结构式的环氧树脂：
其中R1、R2、R3、R4各自独立地为氢或者甲基。
第二环氧树脂的环氧当量为约180-210g/eq，优选为约185-200g/eq，例如约190g/eq。
环氧树脂中第一环氧树脂的比例对于获得期望的环氧模塑料的性能，如适合的螺旋流动长度、较小的吸水率、良好的抗分层性和高可靠性是有利的。在一个实施方案中，基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为约70重量％以上，优选为约75重量％以上，更优选为约80重量％以上，例如为约84％、100重量％。
环氧树脂的总含量应保持在一定范围，使得获得的组合物具有良好的流动性、耐吸湿性和抗分层性能。基于环氧模塑料的总重量，本发明的环氧模塑料中环氧树脂的量为约3-14重量％，优选约5-10重量％，例如约3.7、6.3重量％。
(b)酚醛树脂
在本发明中，酚醛树脂作为固化剂使用。本发明中使用的酚醛树脂分子链上包含两个或更多个酚羟基，所述酚羟基能与上述环氧树脂反应形成交联网络结构。
优选的酚醛树脂有助于实现具有良好耐吸湿性、耐高温开裂、低应力的环氧模塑料。本发明的酚醛树脂包含第一酚醛树脂和任选存在的第二酚醛树脂。
在一个实施方案中，第一酚醛树脂为联苯苯酚型酚醛树脂(MAR(型)酚醛)。在一个优选的实施方案中，联苯苯酚型酚醛树脂为具有下式的酚醛树脂：
其中n为约1-12的整数，优选为约1-8的整数。
在另一个实施方案中，第二酚醛树脂选自多官能团型酚醛树脂、邻甲酚醛型树脂、苯酚芳烷基酚醛树脂、带有萘骨架的酚醛树脂、萜烯改性的酚醛树脂、二环戊二烯改性的酚醛树脂及其组合。
在一个优选的实施方案中，第二酚醛树脂为苯酚芳烷基酚醛树脂(XYLOK(型)酚醛)。在另一个优选的实施方案中，苯酚芳烷基酚醛树脂为具有下式的酚醛树脂：
其中n为约1-12的整数，优选为约1-8的整数。
在一个实施方案中，第一酚醛树脂的羟基当量为约190-230g/eq，优选为约195-220g/eq。在另一个实施方案中，第二酚醛树脂的羟基当量为约150-185g/eq，优选为约160-180g/eq。
酚醛树脂中第一酚醛树脂的比例对于获得期望的环氧模塑料的性能，如较高的粘结力、较小的吸水率、良好的抗分层性和高可靠性是有利的。在一个实施方案中，第一酚醛树脂的含量为约20重量％以上，优选为约25重量％以上，更优选为约50％以上，进一步优选为约75％以上，甚至更优选为约80％以上，最优选为约90重量％以上。例如为约28重量％、75重量％、100重量％。
在一个实施方案中，酚醛树脂的软化点为约50-120℃，优选约50-90℃，例如约65、70℃。当环氧模塑料中包含两种或更多种酚醛树脂时，酚醛树脂混合物中每一种酚醛树脂的软化点都在上文所述的酚醛树脂的软化点范围内。在本文中，软化点使用环球法测定。
酚醛树脂的总含量应保持在一定范围，使得获得的组合物具有良好的固化性能和电绝缘性能。基于环氧模塑料的总重量，酚醛树脂的含量为约2-8重量％，优选为约3-6重量％，例如约4、3.2重量％。
适合的环氧树脂和酚醛树脂的比例有助于使得制备的环氧模塑料具有合适的交联密度、较低的吸水率、较低的机械应力。在一个实施方案中，环氧模塑料中环氧树脂的环氧基团与所述酚醛树脂中的酚羟基的摩尔比为约0.8-1.6，优选为约1.0-1.5，例如为约0.8、1.1、1.2。
(c)固化促进剂
如本文所用，术语“固化促进剂”具有与“催化剂”相同的含义，其能催化或促进环氧树脂与和酚醛树脂交联反应形成空间网状结构，且不影响固化性能。
本发明的固化促进剂包括但不限于有机膦类化合物、胺类化合物、脒化合物、咪唑类化合物或其组合。本发明的固化促进剂优选选自胺类化合物、咪唑类化合物、有机膦类化合物或其组合。
其中有机膦类化合物包括但不限于三苯基膦化合物(TPP)、TPP和对苯醌的加合物。
咪唑类化合物包括但不限于2-甲基咪唑(2MZ)、2-乙基,4-甲基咪唑(2E4MZ)、2-苯基咪唑(2PZ)、2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)。
胺类化合物包括但不限于伯胺、仲胺或叔胺。
基于环氧模塑料的总重量，本发明的环氧模塑料中固化促进剂的量可以为约0.1-1重量％，优选约0.1-0.6重量％，例如约0.4重量％。
(d)无机填料
无机填料有助于使得环氧模塑料相比树脂本身具有更小的尺寸收缩率、改善的力学强度、导热性或电性能等。
无机填料的形状优选为球形，更优选为规整度高的球形。球形的规整度可用球形度表示。球形度例如可以通过圆度仪、三坐标测量机等进行测量。
优选的球形度有利于使得模塑料具有良好的抗分层性能。本发明的无机填料的球形度优选为约0.8以上，更优选为约0.85以上，进一步优选为约0.9以上，例如约0.8-1，如约0.9。
本发明的无机填料包括但不限于二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛。优选的无机填料与环氧树脂之间具有良好的相容性，有利于获得具有适合的螺旋流动长度的环氧模塑料。在一个实施方案中，无机填料为二氧化硅，优选为球形二氧化硅。
优选的无机填料的含量不宜过低，以确保为环氧模塑料提供强度、较低的吸水率和膨胀系数。无机填料的含量也不宜过高，以保持模塑料的流动性和与树脂的相容性。基于环氧模塑料的总重量，本发明的环氧模塑料中无机填料的量可以为约80-92重量％，优选约85-90重量％，例如约88重量％。
(e)脱模剂
本发明的环氧模塑料还可包含脱模剂。脱模剂为使制备的材料有利于与模具分离的添加剂。脱模剂应具有良好的耐热性且不易分解，脱模剂可以使用天然蜡、合成蜡或其组合，优选选自褐煤蜡、天然棕榈蜡、脂肪酸酯蜡、脂肪酸蜡、脂族酯蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、蒙丹酸蜡、烷基低聚物蜡、酰胺蜡及其组合。优选的脱模剂有助于获得具有良好抗分层性能、高可靠性、耐吸湿性、更高的粘结力的环氧模塑料，有助于使得环氧模塑料在封装使用中对框架惰性材料镀层具有良好的粘结能力。本发明的脱模剂更优选为酸值为50mg·KOH/g以下的蜡，进一步优选为聚乙烯蜡、酰胺蜡或其组合。在一个具体的实施方案中，脱模剂为聚乙烯蜡和酰胺蜡的组合。聚乙烯蜡和酰胺蜡的比例为约1:5-5:1，优选为约1:2-2:1，例如为约1:1。
基于环氧模塑料的总重量，脱模剂的含量为约0.01-5重量％，优选约0.1-1重量％，例如约0.4重量％。
(f)其他添加剂
本发明还可任选地包含一种或多种其他的添加成分，包括但不限于阻燃剂、着色剂、偶联剂、离子捕捉剂。基于环氧模塑料的总重量，添加剂的含量为约0.05-20重量％，优选约0.2-5重量％。
阻燃剂为可赋予具有聚合物基体的环氧模塑料难燃性的功能性助剂，包括有机阻燃剂和无机阻燃剂。本发明的阻燃剂为选自以下的一种或多种：溴代环氧树脂、有机胺类、氧化锌、硼酸锌、氧化锑和含膦化合物，优选为含膦化合物、有机胺类阻燃剂或其组合。基于环氧模塑料的总重量，阻燃剂的含量为约0-20重量％，优选约0-10重量％，例如约1重量％。
偶联剂一方面可以提高环氧模塑料各组分之间的相容性，另一方面也提供促进粘结的功能。本发明的偶联剂选自硅烷类偶联剂、胺类化合物及其组合。其中胺类化合物包含***化合物。由于环氧模塑料与电子材料封装所使用框架的粘结力随着基材的材质而变化，偶联剂的选择受到封装基体的影响。在一个具体的实施方案中，封装使用惰性材料镀层，例如镀镍的框架。偶联剂为硅烷类偶联剂、***化合物或其组合。其中硅烷偶联剂包括但不限于巯基、氨基、环氧基类硅烷偶联剂。***化合物具有如下的结构式：
其中R1、R2、R3各自独立地为氢、甲基、羧基、氨基、巯基或酰基。
基于环氧模塑料的总重量，偶联剂的含量为约0.01-3重量％，优选约0.2-1重量％，例如约0.5重量％。
着色剂，为赋予环氧模塑料色泽的物质，其应具有良好的分散性、耐候性、热稳定性、化学稳定性。本发明的着色剂选自炭黑、二氧化钛、铁黄、铬黄、酞青蓝及其组合，优选炭黑。基于环氧模塑料的总重量，着色剂的含量为约0.01-5重量％，优选约0.1-1重量％，例如约0.3重量％。
离子捕捉剂可用于降低环氧模塑料中游离离子的移动能力。合适的离子捕获剂的选自金属酸性盐、水合氧化物及其组合，优选选自水滑石，镁、锆、铝、铋、锑和钛的氢氧化物、氧化物、酸性盐，及其组合。基于环氧模塑料的总重量，离子捕捉剂的含量为约0.01-5重量％，优选约0.05-2重量％，更优选约0.1-0.5重量％，例如约0.1重量％。
环氧模塑料
本发明涉及一种环氧模塑料，其包含
(a)环氧树脂，含量为约3-14重量％，优选为约5-10重量％；
(b)酚醛树脂，含量为约2-8重量％，优选为约3-6重量％；
(c)固化促进剂，含量为约0.1-1重量％，优选为约0.1-0.6重量％；
(d)无机填料，含量为约80-92重量％，优选为约85-90重量％；
(e)脱模剂，含量为约0.01-5重量％，优选为约0.1-1重量％；以及
(f)任选存在的约0.05-20重量％，优选约0.2-5重量％的一种或多种选自以下的添加剂：阻燃剂、偶联剂、着色剂、离子捕捉剂。
应当理解，各组分的含量应合理选择，从而产品中所有组分之和为100％。
其中，环氧树脂优选为联苯苯酚型环氧树脂或其与对称联苯型环氧树脂的组合。酚醛树脂优选为联苯苯酚型酚醛树脂或其与苯酚芳烷基酚醛树脂的组合。固化促进剂优选为咪唑类化合物、有机膦类化合物或其组合。无机填料优选为球形度为0.8以上的球形二氧化硅。脱模剂优选为聚乙烯蜡、酰胺蜡或其组合。阻燃剂优选为含膦化合物。偶联剂优选为硅烷类偶联剂、***化合物或其组合。着色剂优选为炭黑。离子捕捉剂优选为金属酸性盐。优选的各组分含量或其与特定的组分类型的组合对于同时实现抗分层和良好的电性能可靠性是有利的。
制备方法
本发明还涉及环氧模塑料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)称重每种组分并混合以获得预混的粉末，
(2)使预混的粉末加热混合并挤出以获得产品；
其中步骤(2)中加热的温度为约80-130℃。
其中步骤(1)之前还可包括清理用于制备所述环氧模塑料的设备的步骤。
步骤(1)中混合的设备应使得各组分可以均匀混合。在一个实施方案中，使用高速搅拌机进行混合。步骤(1)中混合的速度通常为约200-300rpm，例如为约240rpm。混合的时间通常为约15-50分钟，例如为约20分钟。
步骤(1)中各组分可以一起加入，也可以逐一加入混合设备中。
步骤(2)中加热混合的设备需使得各组分能均匀受热并混合均匀。在一个实施方案中，使用挤出机进行混合。挤出机包括但不限于单螺杆挤出机、双螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机。步骤(2)加热的温度应高于环氧树脂、酚醛树脂的软化温度，使其具备良好的流动性。加热的温度还应使得进入挤出机的所有组分不发生分解或降解，且环氧树脂与酚醛树脂、固化促进剂之间有良好的反应性。在一个实施方案中，步骤(2)加热的温度为约80-130℃，优选为约100-110℃。
在一个实施方案中，步骤(2)的挤出后还包含冷却、粉碎以及后混的步骤。在另一个实施方案中，使用粉碎机进行粉碎处理。在另一个实施方案中，使用后混机进行后混处理。
性能
本发明的环氧模塑料具有适合的螺旋流动长度。螺旋流动长度例如可以采用螺旋流动测量模具进行测试。根据树脂沿螺旋腔的路径流动的长度来表征注塑成型时的流动能力。在一个实施方案中，本发明的环氧模塑料在160℃-200℃固化约90秒以内螺旋流动长度为约20-70英寸，优选约30-65英寸。
本发明的环氧模塑料具有较高的对镍的粘结力。粘结力例如可以通过如下的方式获得：将环氧模塑料在镀镍拉片框架上制模，然后通过一定的预处理后测试环氧模塑料对镍的粘合力。预处理可以是JEDEC标准的温湿度敏感等级MSL1或MSL3的预处理，也可以为后固化。在一个实施方案中，MSL3预处理后，环氧模塑料对镍拉片测试粘结力为约80N以上，优选为约100N以上，例如为100-250N。
本发明的环氧模塑料具有较低的吸水率。吸水率例如可以通过高压蒸煮预处理，测量样品放置前后的重量来测定。通过本发明的环氧模塑料获得的产物的吸水率为约1％以下，优选为约0.5％以下，更优选为约0.3％以下，例如为约0.2％、0.23％。
本发明的环氧模塑料具有良好的抗分层性。抗分层性可以通过如下的方法进行表征：将环氧模塑料封装电子元器件后的样品按照JEDEC标准经过温湿度敏感等级MSL1或MSL3的预处理，使用超声扫描仪检测在关键区域的环氧模塑料和基材的界面分层情况，并统计失效数量。本发明的环氧模塑料在经历MSL3的预处理后基本上没有界面分层。
本发明的环氧模塑料具有高可靠性。可靠性通常指对于电性能的可靠性。可以通过将环氧模塑料封装电子元器件后的样品，在一定条件下预处理后，用电测机检测失效情况来判断。本发明的环氧模塑料封装的电子元器件在经历MSL1的预处理后没有失效的情况。
本发明还涉及环氧模塑料用于电子元器件封装的用途。其中电子元器件包括功率半导体器件、电容、芯片等。功率半导体器件包括但不限于通孔类、表贴类(SMD)、模块类封装等。
有益效果
本发明的环氧模塑料具有良好的电性能可靠性、抗分层性、耐高温开裂能力、对镍的粘合力，同时具有适合的螺旋化流动长度、凝胶化时间、低吸水率、低应力、适用于镍镀层框等优势。通过本发明的环氧模塑料封装的电子器件能够通过温湿度敏感等级MSL3或MSL1的分层验证和电性能测试。
本发明的环氧模塑料具有稳定的连续成型质量，可以广泛应用于各种电子产品的封装，例如通孔类、表贴类(SMD)、模块类等功率半导体器件封装类型的封装。
实施例
参照下文的实施例进一步详细地描述本发明，但是其并不意图限制本发明的范围。实施例中所有的数表示为重量份。
如无特殊说明，本发明的原料和设备都是可以商购的。
原料
联苯苯酚型环氧树脂，环氧当量为278g/eq，购自Kayaku公司。
对称联苯型环氧树脂，环氧当量为190g/eq，购自三菱公司。
联苯苯酚型酚醛树脂，羟基当量为205g/eq，软化点为65℃，购自明和公司。
苯酚芳烷基酚醛树脂，羟基当量为170g/eq，软化点为65℃，购自明和公司。
固化促进剂：咪唑类化合物，购自SHIKOKU公司；以及有机膦类化合物，为TPP和对苯醌的加合物。
填料：球形二氧化硅A，球形度0.9；球形二氧化硅B，球形度0.7。
阻燃剂：含膦化合物。
偶联剂：巯基、环氧基类硅烷偶联剂，购自Dow Corning公司；以及***化合物。
脱模剂：聚乙烯蜡、酰胺蜡；脱模剂组合A为聚乙烯蜡、酰胺蜡的组合，二者重量比为1:1；组合B为棕榈蜡、蒙丹酸蜡的组合，二者重量比为1:1。
着色剂：炭黑，购自Orion公司。
离子捕捉剂：金属酸性盐。
制备
如表1所示，称量本发明的实施例和对比例的每一个的环氧模塑料的原料。清理制备所述环氧模塑料的设备：高速搅拌机、双螺杆挤出机、粉碎机。精确称重每种组分并将其在搅拌机中以240rpm的速度搅拌20分钟混合均匀以获得预混的粉末。使预混的粉末通过挤出机在100-110℃的温度下加热混合挤出，并迅速冷却、粉碎以获得产品。
表1
根据以下测试方法测试获得的环氧模塑料的各种性质，并且结果如表2所示。
测试
凝胶化时间：测量环氧模塑料在高温下凝胶化需要的时间。将环氧模塑料放置在加热到175℃的固化盘上，用秒表计时，使用刮刀前段均匀搅拌试样，至试样凝胶时停止秒表，记录该时间作为凝胶化时间。
螺旋流动长度：按照EMI-1-66采用螺旋流动测量模具，在175℃模塑温度、70kg/cm2注塑压力和90秒固化时间条件下进行测量。根据树脂沿螺旋腔的路径流动的长度来表征注塑成型时的流动能力。
拉片测试对镍的粘结力：将环氧模塑料化合物在镀镍拉片框架上制模。制模后，将样片在175℃烘箱中后固化6小时，或者再进行温湿度敏感等级MSL3预处理，然后用电子通用测试机测试环氧模塑料对镍的粘合力。
高压锅蒸煮吸水率：环氧模塑化合物按一定形状制模成圆形样片。将样片在175℃烘箱中后固化6小时，再经过高压锅蒸煮(121℃，100％RH，2atm)预处理24h，然后通过样片质量变化计算吸水率。
分层扫描：将环氧模塑料封装电子元器件后的样品经过温湿度敏感等级MSL1或MSL3的预处理(按照JEDEC标准)，然后使用超声扫描仪检测在关键区域的环氧模塑料和基材的界面分层情况，并统计失效数量。
电性能可靠性测试：将环氧模塑料封装电子元器件后的样品，在后固化后，进行高温反向偏压试验(HTRB，150℃，Vgs＝80％Spec，1000小时，用电测机检测失效情况。
表2
如表2所示，本发明的实施例的环氧模塑料在温湿度敏感测试MSL3或MSL1的分层表现和电性能测试优于对比例。
具体地，使用球形二氧化硅A的实施例2的样品相比于使用球形二氧化硅B的对比例1的样品具有更少的在温湿度敏感测试MSL3或MSL1的分层。
相比于对比例2，实施例1中基于环氧树脂的总量，联苯苯酚型环氧树脂的含量为84重量％，且使用联苯苯酚型酚醛树脂，其具有更少的在温湿度敏感测试MSL3或MSL1的分层和更少的电性能失效数。
相比于对比例3中使用脱模剂组合B，使用脱模剂组合A的实施例2的样品具有更少的在温湿度敏感测试MSL3或MSL1的分层。
相比于实施例3和4，联苯苯酚型酚醛树脂含量较高的实施例1和2的样品在MSL1后的分层扫描中失效产品更少。
通过实施例1-4可以看出，本发明的环氧模塑料可以提供电性能可靠性、耐高温、抗分层、低吸水率等性能，适合用于高要求的电子元器件的封装。
本领域技术人员会清楚，可以进行本发明的许多修改和变化而不背离其精神和范围。本文所述的具体实施方案仅通过实例的方式提供，并不意味着以任何方式限制。本发明的真正范围和精神通过所附权利要求书示出，说明书和实施例仅是示例性的。

Claims (11)

1.一种环氧模塑料，其中基于所述环氧模塑料的总重量，其包含：
(a)环氧树脂，含量为3-14重量％；
(b)酚醛树脂，含量为2-8重量％；
(c)固化促进剂，含量为0.1-1重量％；
(d)无机填料；含量为80-92重量％；
(e)脱模剂；含量为0.01-5重量％；
其中所述环氧树脂包含第一环氧树脂和任选存在的第二环氧树脂，
基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为70重量％以上；
所述第一环氧树脂为联苯苯酚型环氧树脂且所述第一环氧树脂的环氧当量为260-300g/eq；
所述酚醛树脂包含第一酚醛树脂和任选存在的第二酚醛树脂，所述第一酚醛树脂为联苯苯酚型酚醛树脂，所述第二酚醛树脂为苯酚芳烷基酚醛树脂；
基于所述酚醛树脂的总重量，所述第一酚醛树脂的含量为20重量％以上；
所述脱模剂为聚乙烯蜡和酰胺蜡的组合，所述聚乙烯蜡和酰胺蜡的重量比为1:2-2:1；
所述环氧模塑料中环氧树脂的环氧基团与所述酚醛树脂中的酚羟基的摩尔比为1.1-1.6；
所述无机填料为球形度为0.8以上的球形二氧化硅。
2.权利要求1所述的环氧模塑料，其中
所述第二环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、带有萘骨架的环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、对称联苯型环氧树脂、多官能团型环氧树脂及其组合。
3.权利要求1所述的环氧模塑料，其中，所述第二环氧树脂为对称联苯型环氧树脂。
4.权利要求1所述的环氧模塑料，其中，基于所述酚醛树脂的总重量，所述第一酚醛树脂的含量为25重量％以上。
5.权利要求1所述的环氧模塑料，其中
基于所述环氧树脂的总重量，所述第一环氧树脂的含量为75重量％以上，和/或
所述第二环氧树脂的环氧当量为180-210g/eq，和/或
所述第一酚醛树脂的羟基当量为190-230g/eq，和/或
所述第二酚醛树脂的羟基当量为150-185g/eq。
6.权利要求1所述的环氧模塑料，其中，所述酚醛树脂的软化点为50-120℃。
7.权利要求1所述的环氧模塑料，其中，所述固化促进剂选自胺类化合物、脒化合物、咪唑类化合物、有机膦类化合物及其组合。
8.权利要求1所述的环氧模塑料，其中，基于所述环氧模塑料的总重量，所述环氧模塑料中还包含任选存在的0.05-20重量％的一种或多种选自以下的(f)添加剂：阻燃剂、偶联剂、着色剂、离子捕捉剂；
其中，
所述阻燃剂选自溴代环氧树脂、有机胺类、含膦化合物、氧化锌、氧化锑、硼酸锌及其组合；和/或
所述偶联剂选自硅烷类偶联剂；和/或
所述着色剂选自炭黑、二氧化钛、铁黄、铬黄、酞青蓝及其组合；和/或
所述离子捕捉剂选自金属酸性盐、水合氧化物及其组合。
9.权利要求1-8之一所述的环氧模塑料，其具备一项或多项以下性质：
(1)160℃-200℃固化90秒以内螺旋流动长度为20-70英寸，
(2)MSL3预处理后，对镍拉片测试的粘结力80N以上。
10.一种制备权利要求1-9之一所述的环氧模塑料的方法，其包括以下步骤：
(1)称重每种组分并混合以获得预混的粉末，
(2)使预混的粉末加热混合并挤出以获得产品；
其中步骤(2)中加热的温度为80-130℃。
11.权利要求1-9之一所述的环氧模塑料用于电子元器件封装的用途。
CN201911298823.6A 2019-12-17 2019-12-17 一种环氧模塑料及其制备方法、用途 Active CN112980137B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911298823.6A CN112980137B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种环氧模塑料及其制备方法、用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911298823.6A CN112980137B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种环氧模塑料及其制备方法、用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112980137A CN112980137A (zh) 2021-06-18
CN112980137B true CN112980137B (zh) 2024-02-02

Family

ID=76341883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911298823.6A Active CN112980137B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种环氧模塑料及其制备方法、用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112980137B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039655A (ja) * 2005-06-27 2007-02-15 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
TW200734366A (en) * 2005-11-25 2007-09-16 Cheil Ind Inc Epoxy resin composition for packaging semiconductor device, method of making the same, and semiconductor device using the same
CN107636071A (zh) * 2015-03-19 2018-01-26 衡所华威电子有限公司 对镍表面具有高粘合力的环氧模塑化合物、其制备方法和用途
CN108140620A (zh) * 2015-03-19 2018-06-08 衡所华威电子有限公司 用于大功率soic半导体封装应用的环氧模塑化合物
CN110128781A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 衡所华威电子有限公司 环氧模塑料、其制备方法和用途
CN110194882A (zh) * 2018-02-24 2019-09-03 衡所华威电子有限公司 一种低alpha环氧模塑料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039655A (ja) * 2005-06-27 2007-02-15 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
TW200734366A (en) * 2005-11-25 2007-09-16 Cheil Ind Inc Epoxy resin composition for packaging semiconductor device, method of making the same, and semiconductor device using the same
CN107636071A (zh) * 2015-03-19 2018-01-26 衡所华威电子有限公司 对镍表面具有高粘合力的环氧模塑化合物、其制备方法和用途
CN108140620A (zh) * 2015-03-19 2018-06-08 衡所华威电子有限公司 用于大功率soic半导体封装应用的环氧模塑化合物
CN110128781A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 衡所华威电子有限公司 环氧模塑料、其制备方法和用途
CN110194882A (zh) * 2018-02-24 2019-09-03 衡所华威电子有限公司 一种低alpha环氧模塑料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112980137A (zh) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113201204B (zh) 一种高Tg、低翘曲的MUF环氧树脂组合物及其制备方法
CN114644810B (zh) 一种高温快速固化、低应力的环氧树脂组合物及其制备方法
CN102558769B (zh) 用于封装半导体器件的环氧树脂组合物以及由该环氧树脂组合物封装的半导体器件
JP2024026589A (ja) 封止用樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法
CN106084184A (zh) 组合物、环氧树脂固化剂、环氧树脂组合物、热固性组合物、固化物、半导体装置以及层间绝缘材料
CN112980139A (zh) 一种钽电容封装用环氧树脂组合物及其制备方法
CN112980138A (zh) 一种用于电子元器件封装的环氧树脂组合物及其制备方法
WO2016145661A1 (en) Epoxy molding compound, its manufacturing process and use, and transistor outline package product containing molded product thereof
KR101955754B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
CN112980137B (zh) 一种环氧模塑料及其制备方法、用途
CN114008105A (zh) 密封用树脂组合物、电子零件装置及电子零件装置的制造方法
KR101279973B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 패키지
CN114276650A (zh) 一种环氧树脂组合物及其制备方法
CN113242873B (zh) 密封组合物及半导体装置
KR101437141B1 (ko) 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR101266535B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
JPH09202850A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物、それを用いた半導体装置、及びその封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法
KR20050106253A (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
JPH09202851A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物、それを用いた半導体装置、及びその封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法
KR102228914B1 (ko) 에폭시 수지 조성물
CN114685935B (zh) 一种低介电常数树脂组合物及其制备方法与应用
KR100611459B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
CN114672134B (zh) 一种低摩擦环氧树脂组合物及其制备方法
KR100611457B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
JP2938080B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant