CN116285345B - 一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 - Google Patents
一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116285345B CN116285345B CN202111567766.4A CN202111567766A CN116285345B CN 116285345 B CN116285345 B CN 116285345B CN 202111567766 A CN202111567766 A CN 202111567766A CN 116285345 B CN116285345 B CN 116285345B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- resin composition
- thermosetting resin
- mass
- prepolymer
- 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
Links
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 40
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title abstract description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims abstract description 22
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims abstract description 19
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims abstract description 15
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 claims description 10
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 8
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 claims description 2
- CQOZJDNCADWEKH-UHFFFAOYSA-N 2-[3,3-bis(2-hydroxyphenyl)propyl]phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1CCC(C=1C(=CC=CC=1)O)C1=CC=CC=C1O CQOZJDNCADWEKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- 239000004203 carnauba wax Substances 0.000 claims description 2
- 235000013869 carnauba wax Nutrition 0.000 claims description 2
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 claims description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 2
- YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N glycerine monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(CO)CO YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N glycerol monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- 238000011417 postcuring Methods 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 claims 2
- 229940082483 carnauba wax Drugs 0.000 claims 1
- YKDMBTQVKVEMSA-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol distearate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCCOCCOC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC YKDMBTQVKVEMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940111071 diethylene glycol distearate Drugs 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CNC(C=2C=CC=CC=2)=N1 ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004100 electronic packaging Methods 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KYWMCFOWDYFYLV-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazole-2-carboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=NC=CN1 KYWMCFOWDYFYLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQAMFDRRWURCFQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1h-imidazole Chemical compound CCC1=NC=CN1 PQAMFDRRWURCFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULKLGIFJWFIQFF-UHFFFAOYSA-N 5K8XI641G3 Chemical compound CCC1=NC=C(C)N1 ULKLGIFJWFIQFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- GPAYUJZHTULNBE-UHFFFAOYSA-N diphenylphosphine Chemical compound C=1C=CC=CC=1PC1=CC=CC=C1 GPAYUJZHTULNBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 229920006336 epoxy molding compound Polymers 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- UJNZOIKQAUQOCN-UHFFFAOYSA-N methyl(diphenyl)phosphane Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C)C1=CC=CC=C1 UJNZOIKQAUQOCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004206 montan acid ester Substances 0.000 description 1
- 235000013872 montan acid ester Nutrition 0.000 description 1
- 239000012170 montan wax Substances 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- UTOPWMOLSKOLTQ-UHFFFAOYSA-N octacosanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O UTOPWMOLSKOLTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004209 oxidized polyethylene wax Substances 0.000 description 1
- 235000013873 oxidized polyethylene wax Nutrition 0.000 description 1
- RPGWZZNNEUHDAQ-UHFFFAOYSA-N phenylphosphine Chemical compound PC1=CC=CC=C1 RPGWZZNNEUHDAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-N tributylphosphine Chemical compound CCCCP(CCCC)CCCC TUQOTMZNTHZOKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXAZIUYTQHYBFW-UHFFFAOYSA-N tris(4-methylphenyl)phosphane Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1P(C=1C=CC(C)=CC=1)C1=CC=C(C)C=C1 WXAZIUYTQHYBFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
- C08L79/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08L79/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08L79/085—Unsaturated polyimide precursors
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，所述第三代半导体材料包含但不限于碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石以及氮化铝，属于半导体材料封装技术领域。包括：预聚物I，由双马来酰亚胺树脂和烯丙基环氧树脂组成，两者质量比为：4∶1～1∶2；预聚物II，由酚醛树脂和固化促进剂组成，两者质量比为30∶1～5∶1，酚醛树脂的用量相对于所述双马来酰亚胺树脂、烯丙基环氧树脂和酚醛树脂的合计100质量份为10～25质量份；偶联剂等。各组分及其配比所形成的热固性树脂组合物，具有良好的韧性，且耐高温(Tg＞260℃)，能够实现既在170～180℃的温度条件下，又在180～300s较短的时间内成型。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料封装技术领域，尤其是涉及一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用。
背景技术
随着5G、AI、物联网、大数据市场的提速，新能源汽车、PD快充和新型显示时代的来临，应用市场对第三代半导体的需求已经开始呈现出前所未有的增长趋势。在国家政策和市场的双重夹持下，国产器件，获得了试用、改进的机会，推动第三代半导体产业链布局加快。第三代半导体材料和器件应用于清洁能源领域如光伏、风电等，以及提升能源使用效率领域如直流特高压输电、新能源汽车、轨道交通等，将对实现“碳达峰、碳中和”起到至关重要的作用。
第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(禁带宽度Eg＞2.3eV)的半导体材料。对于第三代半导体而言，其使用时的结温温度可达250℃；而传统的环氧环氧模塑料使用温度一般不高于200℃，当环境温度高于200℃时，传统的电子封装材料性能会大幅下降，进而失去对电子元器件的保护作用，使得电子元器件受到损坏。基于此，研发具有高玻璃化转变温度(Tg)、低介电常数(Dk)和低吸湿性的电子封装材料有着重要的应用价值，并且对于集成电路产业的发展有着重要的推动作用。
双马来酰亚胺树脂(BMI)是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团(或多官能团)化合物，其固化物有着优异的耐热性(Tg往往大于250℃)、电绝缘性、耐化学性能及耐辐射性等优点。其优异的耐热性克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，因此将双马来酰亚胺树脂应用于塑封料树脂体系，有望提高塑封料的耐热性能，使其满足第三代半导体器件封装的性能要求。但是由于其熔点高(通常＞150℃)，导致固化成型条件苛刻，固化物的交联密度高、分子链刚性强而使BM1呈现出极大的脆性。而韧性差、难以成型正是阻碍BMI适应高技术要求、扩大新应用领域的重大障碍。
发明内容
针对现有技术存在的问题与不足，本发明的目的是解决相关技术中双马来酰亚胺树脂的韧性差，应用于传递模塑成型时成型温度高，一般超过180℃，成型时间长的技术问题，克服了相关技术中不能兼顾在较低温度和较短时间条件下成型的技术矛盾。本发明提供一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，能够实现在170～180℃较低温度条件下，180～300s的较短时间范围内固化成型，耐高温(Tg＞260℃)，且有良好的韧性。
具体技术方案：
(a)预聚物I，由(a-1)双马来酰亚胺树脂、(a-2)烯丙基环氧树脂组成，所述(a-1)双马来酰亚胺树脂和(a-2)烯丙基环氧树脂的质量比为4∶1～1∶2；若不实施此步骤，由于(a-2)烯丙基环氧树脂反应活性高，如果直接添加固化促进剂，会导致固化促进剂分散不均匀，从而使生产过程中(a)预聚物I局部反应过度，生成凝胶粒子，影响后续连续成型性能；
(b)预聚物II，由(b-1)酚醛树脂、(b-2)固化促进剂组成，所述(b-1)酚醛树脂和(b-2)固化促进剂的质量比为30∶1～5∶1，所述(b-1)酚醛树脂的用量相对于所述(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为10～25质量份；采用此配比的预聚物II，为了提高分散性，若不实施此步骤，得到的树脂组合物将会出现固化不均一的问题，影响固化物的脱模，以及对固化物的机械性能和热性能产生不利影响。
(c)偶联剂，所述偶联剂用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为0.5～2质量份；
(d)脱模剂，所述脱模剂用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为1～2质量份；
(e)无机填料硅微粉，所述无机填料硅微粉用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为500～600质量份；
(f)改性炭黑，所述改性炭黑用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为1～2质量份。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(a-1)组分和(a-2)组分的质量比为3∶1～1∶1所述(b-1)组分和(b-2)组分的质量比为20∶1～10∶1，所述(b-1)组分用量相当于所述(a-1)组分、(a-2)组分和(b)组分的合计100质量份为15～20质量份。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(e)组分为球形二氧化硅，平均粒径为10～25um。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(a-2)带烯丙基环氧树脂具有以下结构单元：
作为一种或多种可选的实施方式，所述(a-1)双马来酰亚胺树脂至少包含以下结构单元：
其中，R1为具有1～20个碳原子的且不含有苯环的有机基团，R2基团为氢原子。其固化活性较高，介电性、吸湿性较其他类型的树脂优良。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(b-1)组分包含但不限于：苯酚型线形酚醛树脂、甲酚型线形酚醛树脂、用二环戊二烯改性的酚醛树脂、芳烷基酚醛树脂、三酚甲烷型线形酚醛树脂中的一种或两种以上组合使用；芳烷基酚醛树脂可以是联苯型芳烷基酚醛树脂、对二甲苯型芳烷基酚醛树脂。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(b-2)固化促进剂选自咪唑类固化促进剂或有机磷类固化促进剂，包含但不限于2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、三丁基膦、甲基二苯基膦、三苯基膦、三(4-甲基苯基)膦、二苯基膦、苯基膦等。
作为一种或多种可选的实施方式，所述(d)组分包含甘油单硬脂酸酯、褐煤酸酯蜡、卡那巴蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、蒙旦蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
另一方面，本发明还提供一种热固性半导体封装用的热固性树脂组合物的制备方法，包含：包含：将(a-1)双马来酰亚胺树脂、(a-2)烯丙基环氧树脂按比例共混成(a)预聚物I；将(b-1)酚醛树脂、(b-2)固化促进剂按比例共混成(b)预聚物II；将(a)预聚物I、(b)预聚物II、(c)偶联剂、(d)脱模剂、(e)无机填料硅微粉及(f)改性炭黑按比例熔融共混捏合成共混物，经冷却和粉碎后，得到所述热固性树脂组合物。
作为一种或多种可选的实施方式，形成所述(a)预聚物I的共混温度为120～160℃，共混时间为30～120min；形成所述(b)预聚物II的共混温度为100～140℃，共混时间为5～30min。
进一步地，所述热固性树脂组合物在170℃/300s成型后表面以邵氏硬度D计，硬度达到80以上，且经240℃/240分钟的后固化，260℃模量大于5GPa。
与现有技术相比，本发明至少包含以下有益效果：
1、按照本发明提供的各组分及其配比所形成的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其具有良好的韧性，且耐高温(Tg＞260℃)，能够实现既在170～180℃的较低温度条件下，又在180～300s较短的时间内成型。
2、对双马树脂和烯丙基环氧树脂形成预聚物后，能够使其具有合适的粘度有利于软化点控制，提升产品的连续生产的稳定性，可满足双螺杆连续生产工艺。
3、本发明中使用的带烯丙基环氧树脂，不仅使最终得到的热固性树脂组合物耐热性好，更重要的是固化活性高。
4、本发明提供的热固性树脂组合物的制备方法，通过(a)预聚物I和(b)预聚物II，两种预聚体，能够使固化促进剂分散均匀，保证成品热固性树脂的固化效果，这是由于(a)预聚物I在整个组合物反应体系中反应活性过高，如果直接添加固化促进剂，会导致固化促进剂分散不均匀，从而使生产过程中(a)预聚物I局部反应过度，生成凝胶粒子，影响后续成型性能，因此先经过两次预聚后，形成(a)预聚物I和(b)预聚物II，再将(a)预聚物I、(b)预聚物II及(c)偶联剂按比例熔融共混捏合成共混物，能够使(b-1)酚醛树脂与(a-1)双马来酰亚胺树脂形成分子间作用力，避免后期形成凝胶粒子，使热固性树脂组合物的物性下降，进而对后期固化效果带来不利影响。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
对本发明各实施例中所采用的原料及制备方法作进一步说明：
本发明实施例采用以下原料，来说明本发明的技术方案：
双马来酰亚胺树脂BMI-2300：购自日本大和化成株式会社；
烯丙基环氧树脂MADGIC，购自日本四国化成株式会社；
偶联剂：KH-560；
酚醛树脂7851SS：日本明和化成株式会社；
固化促进剂：2苯基咪唑；
脱模剂：卡那巴蜡；
无机填料硅微粉DQ1150：购自江苏联瑞新材料股份有限公司；
无机填料硅微粉sq2500：购自日本雅都玛公司；
改性炭黑MA600：购自日本三菱化学公司。
应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。除了本发明实施例中所用原料以外，与实施例中所用原料含有的官能团相同或者包含本发明所涉及的相同结构单元，采用等同替换的原料组分，都应包含在本发明的保护范围内。以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明涉及的性能指标解析如下：
(1)成型性是指：组合物在170℃下凝胶时间(GT)优选在20～40s之间，若GT太长，则会出现成型的溢料，气孔，固化度不足，粘膜等质量问题；若GT太短，会出现未充填，冲丝等问题，以上问题都属于成型问题；成型性良好是指不出现上述成型问题。
(2)玻璃化转变温度(Tg/℃)是热固性树脂材料使用温度的上限，一般玻璃化转变温度越高，该材料耐温性越好，能够在更高温度条件下使用。
(3)起始热分解温度(Td5％)
将热固性树脂组合物固化成型，固化工艺为：170℃固化300s，180℃固化180s，然后取约6mg固化物样品利用热失重分析仪于氮气氛围下以10℃min-1的升温速率从室温升至800℃进行测试。以样品失重为5wt％时对应的温度(Td5％)作为起始热分解温度，以评价树脂组合物固化后的热稳定性。
实施例1～5
本发明实施例1～5的热固性树脂组合物按照下表1各组分配比，先将双马来酰亚胺树脂(BMI-2300)、烯丙基环氧树脂(MADGIC)共混成(a)预聚物I，共混温度为120～160℃，共混时间为30～120min；再将酚醛树脂(7851SS)、羧基咪唑固化促进剂共混成(b)预聚物II，共混温度为100～140℃，共混时间为5～30min；最后将(a)预聚物I、(b)预聚物II、(c)偶联剂、(d)卡那巴蜡脱模剂、无机填料硅微粉(dq1150)、无机填料硅微粉(sq2500)及(f)改性炭黑(MA600)熔融共混捏合成共混物，共混温度为140～150℃，共混时间为5～10min，经冷却和粉碎后，得到所述热固性树脂组合物。
对比例1～4
本发明对比例1～4的热固性树脂组合物直接将各组分按照下表2配比混合，熔融共混捏合成共混物，熔融共混温度为为100～120℃，共混时间为5～10min，经冷却和粉碎后，得到所述热固性树脂组合物。
以下原料组分均以重量计，
表1实施例1～5各组分及其用量
以下原料组分均以重量计，
表2对比例1～4各组分及其用量
综上所述，本发明提供的各组分及其配比所形成的半导体封装用的热固性树脂组合物，具有良好的韧性，且耐高温(Tg＞260℃)，Td5％在425℃以上，适用于第三代半导体材料的封装，能够实现既在170～180℃的较低温度条件下，又在180～300s较短的时间内成型；本发明提供的半导体封装用的热固性树脂组合物的制备方法，通过(a)预聚物I和(b)预聚物II，两种预聚体，能够使固化促进剂分散均匀，保证成品热固性树脂的固化效果，这是由于(a)预聚物I在整个组合物反应体系中反应活性过高，如果直接添加固化促进剂，会导致固化促进剂分散不均匀，从而使生产过程中(a)预聚物I局部反应过度，生成凝胶粒子，影响后续成型性能，因此先经过两次预聚后，形成(a)预聚物I和(b)预聚物II，再将(a)预聚物I、(b)预聚物II及(c)偶联剂按比例熔融共混捏合成共混物，能够使(b-1)酚醛树脂与(a-1)双马来酰亚胺树脂形成分子间作用力，避免后期形成凝胶粒子，使热固性树脂组合物的物性下降，进而对后期固化效果带来不利影响；通过两次预混形成预聚体，缩短熔融共混捏合时间，避免长时间高温混炼降低材料性能。
可以理解的是，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，所述第三代半导体材料包括碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石以及氮化铝，其特征在于，所述热固性树脂组合物作为基体树脂用在第三代半导体材料的电子封装材料中，所述热固性树脂组合物包含：
(a)预聚物Ⅰ，由(a-1)双马来酰亚胺树脂、(a-2)烯丙基环氧树脂组成，所述(a-1)双马来酰亚胺树脂和(a-2)烯丙基环氧树脂的质量比为4:1～1:1；
(b)预聚物Ⅱ，由(b-1)酚醛树脂、(b-2)固化促进剂组成，所述(b-1)酚醛树脂和(b-2)固化促进剂的质量比为30:1～5:1，所述(b-1)酚醛树脂的用量相对于所述(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为10～25质量份；
(c)偶联剂，所述偶联剂用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为0.5～2质量份；
(d)脱模剂，所述脱模剂用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为1～2质量份；
(e)无机填料硅微粉，所述无机填料硅微粉用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为500～600质量份；
(f)改性炭黑，所述改性炭黑用量相对于(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为1～2质量份；
所述(a-1)双马来酰亚胺树脂至少包含以下结构单元：
其中，R1为具有1～20个碳原子的且不含有苯环的有机基团，R2为氢原子；
所述(a-2)带烯丙基环氧树脂具有以下结构单元：
2.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述(a-1)组分和(a-2)组分的质量比为3:1～1:1；所述(b-1)组分和(b-2)组分的质量比为20:1～10:1，所述(b-1)组分用量相当于所述(a-1)组分、(a-2)组分和(b-1)组分的合计100质量份为15～20质量份。
3.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述(e)组分为球形二氧化硅，平均粒径为10～25um。
4.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述(b-1)组分选自：苯酚型线形酚醛树脂、甲酚型线形酚醛树脂、用二环戊二烯改性的酚醛树脂、芳烷基酚醛树脂、三酚甲烷型线形酚醛树脂中的一种或两种以上组合使用。
5.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述(d)组分包含甘油单硬脂酸酯、二乙二醇双硬脂酸酯、卡那巴蜡、聚乙二醇400双月桂酸酯、聚乙二醇400单月桂酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述热固性树脂组合物的制备方法，包含：将(a-1)双马来酰亚胺树脂、(a-2)烯丙基环氧树脂按比例共混成(a)预聚物Ⅰ；将(b-1)酚醛树脂、(b-2)固化促进剂按比例共混成(b)预聚物Ⅱ；将(a)预聚物Ⅰ、(b)预聚物Ⅱ、(c)偶联剂、(d)脱模剂、(e)无机填料硅微粉及(f)改性炭黑按比例熔融共混捏合成共混物，经冷却和粉碎后，得到所述热固性树脂组合物。
7.根据权利要求6所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述热固性树脂组合物的制备方法中，形成所述(a)预聚物Ⅰ的共混温度为120～160℃，共混时间为30～120min；形成所述(b)预聚物Ⅱ的共混温度为100～140℃，共混时间为5～30min。
8.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，所述热固性树脂组合物在170℃/300s成型后表面以邵氏硬度D计，硬度达到80～85，且经240℃/240分钟的后固化形成固化物后，所述固化物在260℃条件下，弯曲模量大于5GPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111567766.4A CN116285345B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111567766.4A CN116285345B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116285345A CN116285345A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116285345B true CN116285345B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=86794725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111567766.4A Active CN116285345B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116285345B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184014A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-12 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 耐熱性，電気絶縁性にすぐれた硬化物を与える樹脂組成物 |
| JPH04216818A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-08-06 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物 |
| US5272377A (en) * | 1990-10-31 | 1993-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Maleimide resin composition and resin encapsulated semiconductor device manufactured using the composition |
| JP2015147849A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物および半導体装置 |
| CN111087809A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 台燿科技股份有限公司 | 热固性树脂组合物，使用彼所制得的预浸渍片、金属箔积层板及印刷电路板 |
| JP2021147497A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 三菱ケミカル株式会社 | プリプレグ、および炭素繊維複合材料 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111567766.4A patent/CN116285345B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184014A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-12 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 耐熱性，電気絶縁性にすぐれた硬化物を与える樹脂組成物 |
| US5272377A (en) * | 1990-10-31 | 1993-12-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Maleimide resin composition and resin encapsulated semiconductor device manufactured using the composition |
| JPH04216818A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-08-06 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体封止用樹脂組成物 |
| JP2015147849A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物および半導体装置 |
| CN111087809A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 台燿科技股份有限公司 | 热固性树脂组合物，使用彼所制得的预浸渍片、金属箔积层板及印刷电路板 |
| JP2021147497A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 三菱ケミカル株式会社 | プリプレグ、および炭素繊維複合材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116285345A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20190019012A (ko) | 반도체 봉지용 열경화성 에폭시 수지 시트, 반도체 장치, 및 그 제조방법 | |
| CN116285345B (zh) | 一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用 | |
| JPH08157561A (ja) | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置 | |
| CN116285344B (zh) | 一种耐高温半导体封装用的热固性树脂组合物及其制备方法 | |
| JP2004307545A (ja) | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 | |
| JP3004463B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| JP3003887B2 (ja) | 半導体封止用樹脂組成物 | |
| JP2953819B2 (ja) | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 | |
| JP2003327666A (ja) | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 | |
| JP3008983B2 (ja) | 樹脂組成物 | |
| JP2954415B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| CN111492009A (zh) | 用于包封半导体装置的环氧树脂组成物及使用其包封的半导体装置 | |
| CN110603294B (zh) | SiC和GaN元件密封用成型材料组合物、电子部件装置 | |
| KR102126847B1 (ko) | 에폭시 수지 조성물 | |
| JP2004256729A (ja) | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 | |
| KR100798675B1 (ko) | 반도체 소자 밀봉용 에폭시수지 조성물 및 이를 이용한반도체 소자 | |
| JP2823633B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| JP2672871B2 (ja) | 樹脂封止型半導体装置の製造方法 | |
| JP2951089B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| KR101927631B1 (ko) | 에폭시 수지 조성물 및 이를 포함하는 반도체 장치 | |
| JP3317473B2 (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| JP2001064363A (ja) | 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 | |
| JPH04328117A (ja) | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 | |
| JP2991847B2 (ja) | 半導体封止用樹脂組成物 | |
| JP2004256648A (ja) | エポキシ樹脂組成物および半導体封止装置 |
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 |