具有导热路径的高导热环氧模塑料的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有导热路径的高导热环氧模塑料及其制造方法，属于微电子封装技术领域。该环氧模塑料以低热导的环氧模塑料０．５ｍｍ～１ｍｍ的团粒为骨架，高导热的环氧模塑料围绕低热导环氧模塑料团粒形成导热路径；其中环氧模塑料团粒与高导热的环氧模塑料重量份数比为１∶４～２∶１。本发明专利技术通过新颖的热传导结构设计，在显著提高环氧模塑料导热性能的同时，通过使用一些价格便宜的二氧化硅（结晶型）颗粒来降低该环氧模塑料的成本，从而达到了性能与成本的统一，可应用于封装各种半导体器件和集成电路，将会有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于微电 子封装

技术介绍
电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生，伴随其发展而发展，现在， 整个半导体器件90%以上都采用塑料封装，而塑料封装材料中90%以上是环氧 模塑料。环氧模塑料是由环氧树脂、固化剂、填充料、促进剂、偶联剂、改性剂、 脱模剂、阻燃剂和着色剂等组分组成的模塑粉，在热的作用下交联固化成为热固 性塑料，在注塑成型过程中将半导体芯片包埋在其中，并赋予它一定结构外形， 成为塑料封装的半导体器件。用塑料封装方法生产晶体管、集成电路(IC)、大规 模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)等在国内外已广泛使用并成为主流。随着芯片技术的进步，集成电路正向着高集成化、布线细微化、芯片大型化 及表面安装技术发展，与此相适应的电子封装与基板材料的开发趋势是使材料具 有高纯度、低应力、低热膨胀、高热传导率和高耐热等性能特征。最早应用于集 成电路封装领域的塑料封装材料是以环氧树脂/二氧化硅微粉体系的环氧模塑 料，但是它已经不能满足飞速发展的半导体工业的需求，因此环氧模塑料也需要 不断地进行改进与提高。为了满足大功率分立器件、高热量器件、特别是全包封 分立器件对散热的要求，已经研制出采用结晶型二氧化硅、氧化铝、氮化铝和氮 化硼等高热导填料，应用高填充技术制备的高热导型环氧模塑料为了满足大规 模集成电路的封装要求，产生了低应力及低a射线型模塑料；为了满足表面安装 技术(SMT)的要求，又出现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料；为了满足球 珊阵列封装(PBGA)的要求，出现了高玻璃化转变温度(Tg)、低翘曲率、高粘结 强度模塑料。显然，微电子封装与基板材料今后也必将随着集成电路及半导体工业的发展而不断发展。目前己公开的专利和资料报道都是采用添加高导热的无机 填料或金属粉、丝等方法来提高聚合物材料的热导率，例如中国授权专利技术专利 0110755.4叙述了一种采用氧化铝颗粒填充马来海松酸縮水甘油酯的导热电子灌 封胶的组成和性能；中国授权专利技术专利99815810.0介绍了一种采用长宽比为10:1 和长宽比为5:1的金属丝填充液晶聚酯所得到的导热系数为22W/m.K的高导热 复合材料；中国专利技术专利申请公开说明书200610113307.8，介绍的也是采用高导 热的(3-Si3N4作为无机填料与环氧树脂复合而成的高导热电子封装材料和制备方 法。上述专利中叙述的高导热的电子封装材料或高导热的聚合物基复合材料，导 热填料都是均匀分布在聚合物基体之中，导热路径的提高都是通过增加导热填料 的体积分数、导热颗粒之间相互接触来实现的。《Composites, Part A: applied science and manufacturing (复合材料，应用科学与加工工艺)》杂志2002年A33 巻第289-292页，YuSuzhu等人的论文"聚苯乙烯/氮化铝复合材料的导热性能" 公开一种采用10微米的A1N颗粒与两种不同粒度2mm和0.15mm的聚苯乙烯粒 子进行复合，构成了以A1N颗粒围绕聚苯乙烯粒子所形成的网络状结构，在AIN 体积含量比较低(<40%)的情况下获得了接近l W/m.K的热导率。《高分子材 料科学与工程》杂志2007年23巻第214页，何洪等人的论文"氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料制备及性能"也公开了采用类似的方法制备的具有Si3N3颗粒围绕聚苯乙烯颗粒骨架所形成的网络结构，其中采用3mm的聚苯乙烯粒子为 骨架，在Si3N4体积填充量仅为20。/。的情况下就获得了大于2 W/m.K的热导率。 上述公开专利和公开文献报道虽然都叙述了提高聚合物基复合材料导热性能的 方法和利用聚苯乙烯颗粒为骨架构造导热通道的方法，但都未见有导热路径的环 氧模塑材料和制备方法的内容介绍和报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可在固化成型的模塑料中构造网络状导热路径的 高导热环氧模塑料及其制造方法。一种具有导热路径的高导热环氧模塑料的制备方法，其特征在于包括以下过程(1) 、制备常规环氧模塑粉，其中成分为-邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树脂固化剂、硅微粉、咪唑类固化促进剂、 硅烷类偶联剂、氢氧化镁或氢氧化铝无磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其盐类脱模剂、 着色剂；(2) 、取第(1)步制备的环氧模塑粉经热压、粉碎、过筛成0.5mm一mm的环 氧模塑料颗粒；(3) 、制备高导热环氧模塑粉，其中成分为 邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树脂固化剂、高热导的无机填料、咪唑类固化促进剂、硅烷类偶联剂、氢氧化镁或氢氧化铝无磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其 盐类脱模剂、着色剂；(4) 、取第(2)歩制备的环氧模塑料颗粒与第(3)制备的高导热环氧模塑粉按 质量份数l: 4 2: l混合均匀，获得可构造导热路径的高导热环氧模塑粉或压 块；(5) 、将所获得的环氧模塑粉或压块，按模塑工艺将所获得的环氧模塑粉或压块 进行固化成型即可获得具有导热路径的高导热环氧模塑料。上述的方法得到的具有导热路径的高导热环氧模塑料，其特征在于 该环氧模塑料以低热导的环氧模塑料0.5mm lmm的团粒为骨架，高导热的 环氧模塑料围绕低热导环氧模塑料团粒形成导热路径；其中环氧模塑料团粒与高导热的环氧模塑料重量份数比为1: 4~2: 1;其中环氧模塑料团粒的构成，成分为邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树 脂固化剂、硅微粉、咪唑类固化促进剂、硅烷类偶联剂、氢氧化镁或氢氧化铝无 磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其盐类脱模剂、着色剂；其中高导热的环氧模塑料的构成，成分为邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树脂固化剂、高热导的无机填料、咪唑类固化促进剂、硅烷类偶联剂、氢氧化 镁或氢氧化铝无磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其盐类脱模剂、着色剂。本专利技术提供的高导热环氧模塑料的制备方法包括多次混合、预固化、破碎 造粒、二次固化、后固化等工序。本专利技术提供的高导热环氧模塑料采用的固化方式是热压成型和真空无压后固化相结合，这样既能保证环氧树脂与固化剂的交联固化比较充分，同时也能使成品内部的气孔较少，不易吸水潮解。本专利技术提供的高导热环氧模塑料，采用具有高热导率的氮化硅陶瓷粉末作为 无机填料，在显著地提高了环氧模塑料导热性能的同时，仍保持了较低介电常数、较低介电损耗、较小的热膨胀系数以及良好的加工成型性。但是由于高导热的陶 瓷颗粒例如氮化硅、氮化铝和氮化硼等陶瓷粉末的价格较高，环氧模塑料的成本 将会大幅度提高，将会不利于该环氧模塑料的推广使用。本专利技术通过新颖的热传 导结构设计，在显著提高环氧模塑料导热性能的同时，通过使用一些价格便宜的 二氧化硅(结晶型)陶瓷粉末来降低该环氧模塑料的成本，从而达到了性能与成 本的统一，可应用于封装各种半导体器件和集成电路，将会有良好的应用前景。附图说明图l(a)为对比实例1制备样品的宏观形貌。 图1 (b)为本专利技术实例1制备样品的宏观形貌。 图1 (c)为对比实例2制备样品的宏观形貌。 图2为样品制备流程图。具体实施例方式下面实施例中，根据权利要求l中模塑料的配方组成进行模塑料的配制。一、对比实验(一) 对比实例l:高导热模塑颗粒为骨架、低热导模塑粉为通道 步骤l:先将邻甲酚醛环氧树脂50份加入线形酚醛树脂30份混合均匀，然后加入4.2份二甲基咪唑、16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有导热路径的高导热环氧模塑料的制备方法，其特征在于包括以下过程：（１）、制备常规环氧模塑粉，其中成分为：邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树脂固化剂、硅微粉、咪唑类固化促进剂、硅烷类偶联剂、氢氧化镁或氢氧化铝无磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其盐类脱模剂、着色剂；（２）、取第（１）步制备的环氧模塑粉经热压、粉碎、过筛成０．５ｍｍ～１ｍｍ的环氧模塑料颗粒；（３）、制备高导热环氧模塑粉，其中成分为：邻甲酚醛型的环氧树脂、线性酚醛树脂固化剂、高热导的无机填料、咪唑类固化促进剂、硅烷类偶联剂、氢氧化镁或氢氧化铝无磷无卤阻燃剂、硬脂酸及其盐类脱模剂、着色剂；（４）、取第（２）步制备的环氧模塑料颗粒与第（３）步制备的高导热环氧模塑粉按质量份数１∶４～２∶１混合均匀，获得可构造导热路径的高导热环氧模塑粉或压块；（５）、将所获得的环氧模塑粉或压块，按模塑工艺将所获得的环氧模塑粉或压块进行固化成型即可获得具有导热路径的高导热环氧模塑料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅仁利，何洪，沈源，宋秀峰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]