一種環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物及其制備方法，特別是一種具有高流動(dòng) 性、成型工藝性能良好，良好的儲(chǔ)存性能，適用于QFN封裝的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，電子封裝的結(jié)構(gòu)也有早期的通孔安裝的封裝形式， 如雙列式封裝(DIP)、單列式封裝(SIP/SIP)及針柵陣列封裝(PGA)等，發(fā)展到表面貼裝式的 四邊引線扁平封裝(QFP)、小外形封裝(S0P/S0J)，薄形小外形封裝(TS0P)、無引線片式載體 (LCC)、方形扁平無引腳封裝(QFN)、球柵陣列封裝(BGA)等以及更高級(jí)直接粘結(jié)式的芯片直 接焊接(C0B)、帶式載帶封裝(TCP)等，而以芯片尺寸級(jí)封裝、三維疊層封裝以及全硅圓片型 封裝的新型封裝工藝也正逐步登陸市場(chǎng)。
[0003] 其中，QFN是一種無引腳封裝，呈正方形或矩形，封裝底部中央位置有一個(gè)大面積 裸露焊盤用來導(dǎo)熱，圍繞大焊盤的封裝外圍四周有實(shí)現(xiàn)電氣連結(jié)的導(dǎo)電焊盤。由于QFN封裝 不像傳統(tǒng)的S0P與TS0P封裝那樣具有鷗翼狀引線，內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑短，自感 系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低，所以它能提供卓越的電性能。此外，它還通過外露的引線 框架焊盤提供了出色的散熱性能。由于體積小、重量輕、加上杰出的電性能和熱性能，這種 封裝特別適合任何一個(gè)對(duì)尺寸、重量和性能都有的要求的應(yīng)用。作為中高端市場(chǎng)的主流，在 封裝工藝與市場(chǎng)日趨成熟的條件下，競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈，不僅僅要求環(huán)氧模塑料要滿足260°C 的回流焊條件，使用環(huán)保阻燃劑等，低成本已經(jīng)成為參與競(jìng)爭(zhēng)的的必不可少的砝碼。因此開 發(fā)低成本、綠色環(huán)保高可靠性的環(huán)氧樹脂組合物勢(shì)在必行。
[0004]在公開的技術(shù)當(dāng)中，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行表面處理而增加無機(jī)填料的 含量(例如，參照特開平8-20673號(hào)公報(bào)），可以保持成型時(shí)的低粘度和高流動(dòng)性。然而，該方 法中使用的傳統(tǒng)硅烷偶聯(lián)劑分子量較小，與無機(jī)填料之間的結(jié)合力較差，起不到一定的增 韌效果，從而使得環(huán)氧樹脂組合物熔融粘度還不夠小，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)。日本特開 2002-220515中公開了一種環(huán)氧樹脂組合物，填料量達(dá)到80%，熔融黏度較高，螺旋流動(dòng)長 度較低。成型工藝性能不好，塑封料封裝器件表面有氣孔。為了提高封裝材料的耐焊性，填 料量會(huì)達(dá)到85-90%，使用低粘度的樹脂體系時(shí)，熔融粘度也可以很低，螺旋流動(dòng)長度也可 以做到很長。但是使用現(xiàn)有的封裝體系和固化促進(jìn)劑，封裝材料的固化速度較慢，容易造成 脫模困難，影響QFN封裝器件的可靠性。尤其是綠色封裝體系情況下，普遍儲(chǔ)存期不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于半導(dǎo)體器件封 裝的環(huán)氧樹脂組合物及其制備方法，通過添加新型固化促進(jìn)劑，改善樹脂組合物的固化性、 儲(chǔ)存性和流動(dòng)性能，能夠滿足QFN的要求。
[0006]本發(fā)明的環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物，包含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、填料和固化促進(jìn)劑， 還包含有阻燃劑、脫模劑、無機(jī)離子捕捉劑、硅烷偶聯(lián)劑、著色劑和低應(yīng)力改性劑中的一種 或幾種，所述的環(huán)氧樹脂在組合物的重量百分含量為4~6wt%，所述的酚醛樹脂在組合物 的重量百分含量為3.5~6wt%，所述的無機(jī)填料在組合物的重量百分含量為85~89wt% ; 所述的固化促進(jìn)劑在組合物的重量百分含量為〇. 1~lwt%;
[0007]所述的固化促進(jìn)劑中，含式（1)和式(2)所示結(jié)構(gòu)的化合物的混合物的總含量占固 化促進(jìn)劑總重量的50%以上，式（1)和(2)化合物的摩爾比為2:1，其余的固化促進(jìn)劑選自咪 唑化合物、叔胺化合物和有機(jī)膦化合物中的一種或幾種，
[0010] 所述的咪挫化合物選自2 -甲基咪唑、2，4一二甲基咪唑、2 -乙基一4一甲基咪唑、 2 -苯基咪唑、2 -苯基一4一甲基咪唑和2 -（十七烷基)咪唑等中的一種或幾種。
[0011] 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)十一碳烯一7等中的 一種或幾種。
[0012] 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)膦等中的一種或幾種。
[0013]所述的環(huán)氧樹脂選自下述式(3)和式(4)所示的環(huán)氧樹脂中的一種或兩種：
[0014]
[0015] 上述各式中，n為卜5中任意一個(gè)整數(shù)。
[0016]所述的酚醛樹脂選自下述式(5)和式(6)所示的酚醛樹脂中的一種或兩種：
[0019] 上述各式中，η為卜5中任意一個(gè)整數(shù)。
[0020] 所述的阻燃劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0-3.lwt%;本發(fā)明的包含 環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物中所使用的是不含溴銻的阻燃劑，可用金屬氫氧化物、水和金屬化 合物、金屬氧化物、鉬酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、含膦化合物含氮化合物，這些化合物可單獨(dú)使 用或兩種以上混合使用。
[0021] 所述的脫模劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.01~lwt%;選自巴西棕 櫚蠟、合成蠟和礦物質(zhì)蠟中的一種或幾種。
[0022] 所述的無機(jī)離子捕捉劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.05~0.5wt%; 包括但不限于選自水合金屬氧化物（如Bi2〇3 · 3H20)、酸性金屬鹽（如：Zr(HP〇4)2 ·H20)及 鋁鎂的化合物(如:Mg6Al2(C03)(0H)16 · 4H20)中的一種或幾種。
[0023]所述的硅烷偶聯(lián)劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.3~lwt%;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一種或幾種。
[0024]所述的著色劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.2~0.8wt% ;如炭黑。 [0025]所述的低應(yīng)力改性劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.1~2wt% ;如液體 硅油、硅橡膠粉末或它們的混合物等。
[0026] 優(yōu)選地，
[0027] 所述的脫模劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.5wt% ;
[0028] 所述的無機(jī)離子捕捉劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.4wt%;
[0029] 所述的硅烷偶聯(lián)劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.5wt% ;
[0030] 所述的著色劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為0.5wt% ;
[0031] 所述的低應(yīng)力改性劑在環(huán)氧樹脂組合物中的重量百分含量為lwt%。
[0032] 所述的填料為球形二氧化硅粉填料，其表面使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。
[0033]所述的填料為球形二氧化硅粉填料，其中位徑D50為10~30微米。
[0034] 本發(fā)明的包含環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的制備方法:將環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、球形二 氧化硅粉填料和固化促進(jìn)劑，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，然 后在溫度為70~100°C的雙輥筒混煉機(jī)上熔融混煉均勻，將混合均勻的物料從雙輥筒混煉 機(jī)上取下自然冷卻、粉碎得到所述的包含環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的粉狀料;進(jìn)一步預(yù)成型 為餅料，獲得包含環(huán)保型環(huán)氧樹脂組合物的成型材料。
[0035] 本發(fā)明采用上述組合物和制備方法后，其有益效果為:本發(fā)明的包含環(huán)保型環(huán)氧 樹脂組合物是一種儲(chǔ)存性及固化性優(yōu)良的半導(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、高可靠性、阻燃性、耐翹曲性。改進(jìn)樹脂組合物能滿足QFN封裝的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但這僅是舉例，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0037] 本發(fā)明中涉及到的各成分及代號(hào)如下：
[0038] A1:環(huán)氧樹脂（日本化藥制"NC3000P"）
[0039] A2:環(huán)氧樹脂（日本三菱化學(xué)制"YX-4000H"）
[0040]B1:聯(lián)苯苯酚線性酚醛樹脂（日本明和化成制"MEH7851SS"）
[0041 ]B2:苯酚烷基酚醛樹脂（日本明和化成制"MEH7800SS"）
[0042] C1:固化促進(jìn)劑KM-188(日本曹達(dá)公司制），是式（1)和式(2)所示結(jié)構(gòu)的化合物的 混合物；
[0043]C2:固化促進(jìn)劑TPP-BQ(三苯基膦與對(duì)苯二酚的混合物）
[0044]C3:固化促進(jìn)劑2-苯基-4-甲基咪唑（日本四國化成制）
[0045]C4:固化促進(jìn)劑2-乙基-4甲基咪唑（日本四國化