專利名稱：包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝用樹脂，特別涉及到一種可以提高環(huán)氧樹脂組合物成型材料耐焊性的包含一水合氧化鋁(分子式Μ00Η)的環(huán)氧樹脂組合物。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于環(huán)保要求，半導(dǎo)體集成電路或分立器件在安裝時(shí)使用的焊料正在推行“無(wú)鉛化”，與此相應(yīng)的焊接紅外回流溫度變高，要求封裝材料具備更高的耐焊性；同時(shí)， 傳統(tǒng)的半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧樹脂組合物中溴-銻阻燃體系將不再使用，取而代之的是環(huán)保的阻燃技術(shù)。針對(duì)上述需求，有使用紅磷的方法(見JP特開平9-227765號(hào)公報(bào))、使用磷酸酯化合物的方法(見JP特開平9-23M49號(hào)公報(bào))、使用磷腈化合物的方法(見JP特開平 8-225714號(hào)公報(bào))、使用金屬氫氧化物的方法(見JP特開平9441483號(hào)公報(bào))、配合使用金屬氫氧化物和金屬化合物的方法(見JP特開平9-100337號(hào)公報(bào))，也有通過(guò)提高無(wú)機(jī)填料比例的方法(見JP特開平7-82343號(hào)公報(bào))、使用自身難燃樹脂的方法(見JP特開平 11-140277號(hào)公報(bào))等。在上述阻燃技術(shù)中，添加無(wú)機(jī)磷和有機(jī)膦系化合物的方法都會(huì)降低耐潮性而引起可靠性下降，使用金屬氫氧化物會(huì)引起流動(dòng)性和脫模性下降，提高填料比例同樣會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性下降的問(wèn)題。此外，當(dāng)在半導(dǎo)體封裝材料中添加氫氧化鋁作為阻燃劑時(shí)，由于氫氧化鋁較低的熱分解溫度，在半導(dǎo)體紅外回流焊接過(guò)程中氫氧化鋁釋放出水，結(jié)果造成封裝體與引線框架分層。而選用氫氧化鎂作為阻燃劑時(shí)，其耐高溫性能可以滿足要求，但由于其耐酸性差， 當(dāng)半導(dǎo)體封裝成型通過(guò)浸泡電鍍工序后，封裝材料中的氫氧化鎂同電鍍液中的酸性介質(zhì)反應(yīng)而造成材料表面顏色變化。上述阻燃技術(shù)均有待進(jìn)一步提高，以達(dá)到更高的耐焊性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供-的環(huán)氧樹脂組合物。
-種可獲得耐焊性優(yōu)良的半導(dǎo)體封裝用包含一水合氧化鋁本發(fā)明的包含-環(huán)氧樹脂酚醛樹脂固化促進(jìn)劑二氧化硅一水合氧化鋁脫模劑硅烷偶聯(lián)劑
-水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物的組分及含量為
3 14wt% 2. 5 9wt% 0. 05 0. 5wt% 57 89. 5wt% 0. 5 21wt% 0. 1 1. 5wt% 0. 3 1. 5wt%。
4
所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中的一水合氧化鋁的含量?jī)?yōu)選為 0. 8% 5wt%。根據(jù)需要，本發(fā)明的組合物中還可以包含有填料、阻燃劑、無(wú)機(jī)離子捕捉劑、著色劑和改性劑中的一種或幾種。所述的填料在組合物中的含量為0 20wt%，填料是氧化鋁、氧化鈦、氮化硅、氮化鋁或它們之間的任意混合物等。所述的阻燃劑在組合物中的含量為0 8wt%，阻燃劑是硼酸鹽、鉬酸鹽或它們的混合物等。所述的無(wú)機(jī)離子捕捉劑在組合物中的含量為0 Iwt %，無(wú)機(jī)離子捕捉劑是氧化鉍螯合物等。所述的著色劑在組合物中的含量為0 lwt%，著色劑是炭黑等。所述的改性劑在組合物中的含量為0 5wt%，改性劑是液體硅油、硅橡膠或它們的混合物等。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中所使用的環(huán)氧樹脂為1個(gè)環(huán)氧分子內(nèi)有2個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的單體、低聚物或聚合物，其分子量及分子結(jié)構(gòu)無(wú)特別限定。上述的環(huán)氧樹脂可以選自鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、線性酚醛環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、開鏈脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和雜環(huán)型環(huán)氧樹脂等所組成的組中的至少一種。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中所使用的酚醛樹脂為1個(gè)酚醛分子內(nèi)有2個(gè)以上羥基的單體、低聚物或聚合物，其分子量及分子結(jié)構(gòu)無(wú)特別限定。上述的酚醛樹脂可以選自苯酚線性酚醛樹脂及其衍生物、苯甲酚線性酚醛樹脂及其衍生物、單羥基或二羥基萘酚醛樹脂及其衍生物、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等所組成的組中的至少一種。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中所使用的固化促進(jìn)劑，只要能促進(jìn)環(huán)氧基和酚羥基的固化反應(yīng)即可，無(wú)特別限定。上述的固化促進(jìn)劑可以選自咪唑化合物、 叔胺化合物和有機(jī)膦化合物等所組成的組中的至少一種。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)咪唑等所組成的組中的至少一種。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)十一碳烯一 7等所組成的組中的至少一種。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)膦等所組成的組中的至少一種。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中所使用的二氧化硅無(wú)特別限定。 上述的二氧化硅可以是結(jié)晶型二氧化硅或熔融型二氧化硅，熔融型二氧化硅可以是角形微粉或球型微粉。其中，優(yōu)選使用球型的熔融型二氧化硅微粉。上述結(jié)晶型二氧化硅和熔融型二氧化硅可以單獨(dú)使用或混合使用。此外，二氧化硅表面可以使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物中所使用的一水合氧化鋁的粒徑d50范圍為0. 1 10um，優(yōu)選粒徑d50范圍為0. 2 2. Oum。如考慮流動(dòng)性、阻燃性等性能， 可以優(yōu)選一水合氧化鋁在所述的環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0. 8% 5wt%。所述的一水合氧化鋁粉末作為樣品進(jìn)行TGA測(cè)定，在加熱速率為10°C /min條件下熱失重溫度為340 360°C。所述的脫模劑選自巴西棕櫚蠟、合成蠟和礦物質(zhì)蠟所組成的組中的至少一種。所述的硅烷偶聯(lián)劑選自Y-環(huán)氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-巰基丙基三甲氧基硅烷和Y-氨丙基三甲氧基硅烷所組成的組中的至少一種。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物的制備方法將占包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物總量的3 的環(huán)氧樹脂、2. 5 9wt%的酚醛樹脂、0. 05
0.固化促進(jìn)劑、57 89. 5wt%的二氧化硅、0. 5 2Iwt %的一水合氧化鋁、0. 1
1.5wt%的脫模劑和0. 3 1. 5wt%的硅烷偶聯(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°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一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物的粉狀料；進(jìn)一步預(yù)成型為餅料，獲得包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物的成型材料。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物是一種耐焊性優(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、成型性、阻燃性和力學(xué)性能。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。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂Al (日本 DIC Corporation "N-660") 14wt%苯酚線性酚醛樹脂Bl(日本 DIC Corporation 制 “TD-2131”)6. 56wt%2-甲基咪唑 Cl 0. 05wt%1，8-二氮雜雙環(huán)(5，4，0) ^碳烯一 7C2 0. 45wt%二氧化硅微粉 D(d50 為 25um)61. 95wt%一水合氧化鋁 E (d50 為 2um) 12. 62wt %巴西棕櫚蠟0. 85wt %γ -環(huán)氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷0. 63wt %硼酸鋅(d50為 Ium) 0. 43wt%氧化鉍螯合物0. 13wt%炭黑0.66wt%液體硅油1.67wt%按照上述配比稱量并混合后，再在溫度為70 100°C預(yù)熱的雙輥筒混煉機(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、粉碎得粉狀料，預(yù)成型為餅料，獲得環(huán)氧樹脂組合物成型材料，并用以下方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1。吸濕率使用低壓傳遞模塑成型機(jī)(上海日申機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)，SY-250T)在模具溫度為175°C，注射壓力為9. 8MPa,固化時(shí)間為120s條件下，將所得的環(huán)氧樹脂組合物成型材料成型為直徑50mm、厚度3mm的圓形試驗(yàn)片，隨后在175°C溫度下后固化8小時(shí)。測(cè)定試驗(yàn)片初始的重量，在溫度為85°C、相對(duì)濕度為85%的環(huán)境下儲(chǔ)存168小時(shí)后測(cè)定吸濕后的重量，經(jīng)計(jì)算獲得吸濕率為兩次重量差值占初始重量的百分比。耐焊性使用低壓傳遞模塑成型機(jī)(上海日申機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)，SY-250T)在模具溫度為175°C，注射壓力為9. 8MPa,固化時(shí)間為120s條件下，將所得環(huán)氧樹脂組合物成型材料成型為48條管腿的LQFP，隨后在175°C溫度下后固化8小時(shí)。選取10個(gè)樣件，在溫度為 85°C、相對(duì)濕度為60%的環(huán)境下儲(chǔ)存96小時(shí)，隨后進(jìn)行260°C紅外回流焊處理3次。此后通過(guò)超聲波掃描裝置測(cè)試封裝樣件內(nèi)部是否存在剝離或裂紋，并統(tǒng)計(jì)不良樣件數(shù)量。當(dāng)不良樣件數(shù)量為η時(shí)，表示為“η/10”。實(shí)施例2 11組合物的組成見表1，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)果見表1。比較例1 6組合物的組成見表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)果見表2。實(shí)施例2 11、比較例1 6組合物中采用的在實(shí)施例1以外的成分如下所示。聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂Α2 (Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制 “YX-4000”)具有聯(lián)亞苯基骨架的苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂A3(Nipp0n Kayaku Co.，Ltd.制 “NC3000”)二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂 A4(日本 DIC Corporation 制 “HP-7200”)苯酚烷基酚醛樹脂B2 (Mitsui Chemicals, Inc.制 “XLC-4L，，)具有聯(lián)亞苯基骨架的苯酚芳烷基酚醛樹脂B3(Meiwa Plastic Industries, Ltd. 制“MEH-7851ss”)三苯基膦C3三氧化二鋁(d50為5um)鉬酸鎂(d50為 2um)氮化鋁(d50為 2um)硅橡膠(d50為 4um)氫氧化鋁(d50為2um)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))
權(quán)利要求
1.ー種包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是，所述的組合物的組分及含量為環(huán)氧樹脂3 Mwt %酚醛樹脂2. 5 9wt%固化促進(jìn)劑0. 05 0. 5wt%ニ氧化硅57 89. 5wt%一水合氧化鋁0. 5 2 Iwt %脫模劑0. 1 1.5wt%硅烷偶聯(lián)劑0. 3 1.5wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的ー 水合氧化鋁的含量為0. 8% 5wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述 的組合物中還包含有填料、阻燃劑、無(wú)機(jī)離子捕捉劑、著色劑和改性劑中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的填 料在組合物中的含量為0 20wt%，填料是氧化鋁、氧化鈦、氮化硅、氮化鋁或它們之間的 任意混合物；所述的阻燃劑在組合物中的含量為0 8wt%，阻燃劑是硼酸鹽、鉬酸鹽或它們的混合物；所述的無(wú)機(jī)離子捕捉劑在組合物中的含量為0 Iwt %，無(wú)機(jī)離子捕捉劑是氧化鉍螯 合物；所述的著色劑在組合物中的含量為0 lwt%，著色劑是炭黑； 所述的改性劑在組合物中的含量為0 5wt%，改性劑是液體硅油、硅橡膠或它們的混 合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的環(huán) 氧樹脂選自鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、線性酚醛環(huán)氧樹脂、 聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、雙環(huán)戊ニ烯型環(huán)氧樹脂、開鏈脂肪族環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和雜環(huán)型 環(huán)氧樹脂所組成的組中的至少ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的酚 醛樹脂選自苯酚線性酚醛樹脂及其衍生物、苯甲酚線性酚醛樹脂及其衍生物、單羥基或ニ 羥基萘酚醛樹脂及其衍生物、對(duì)ニ甲苯與苯酚或萘酚的縮合物和雙環(huán)戊ニ烯與苯酚的共聚 物所組成的組中的至少ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的固 化促進(jìn)劑選自咪唑化合物、叔胺化合物和有機(jī)膦化合物所組成的組中的至少ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的咪 唑化合物選自2-甲基咪唑、2，4_ ニ甲基咪唑、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)咪唑所組成的組中的至少ー種；所述的叔胺化合物選自三乙胺卞基ニ甲胺、a-甲基卞基ニ甲胺、2_( ニ甲胺基甲基) 苯酚、2，4，6_三(ニ甲胺基甲基)苯酚和1，8-ニ氮雜雙環(huán)(5，4，0)十一碳烯ー 7所組成的 組中的至少ー種；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)膦所組成的組中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的一水合氧化鋁的粒徑d50范圍為0. 1 10um。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物，其特征是所述的一水合氧化鋁的粒徑d50范圍為0. 2 2. Oum。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝用樹脂，特別涉及到一種可以提高環(huán)氧樹脂組合物成型材料耐焊性的包含一水合氧化鋁(分子式AlOOH)的環(huán)氧樹脂組合物。本發(fā)明組合物的組分及含量為3～14wt％的環(huán)氧樹脂、2.5～9wt％的酚醛樹脂、0.05～0.5wt％的固化促進(jìn)劑、57～89.5wt％的二氧化硅、0.5～21wt％的一水合氧化鋁、0.1～1.5wt％的脫模劑、0.3～1.5wt％的硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明的包含一水合氧化鋁的環(huán)氧樹脂組合物是一種耐焊性優(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、成型性、阻燃性和力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08K3/22GK102382422SQ201010269969
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者包昀鑫, 盧緒奎, 李剛, 李海亮, 王冰冰, 王善學(xué), 藺力 申請(qǐng)人:北京科化新材料科技有限公司, 北京首科化微電子有限公司