低应力环氧密封剂组合物制造技术

公开了减少环氧模塑组合物内应力用的低应力添加剂体系，和含有低应力添加剂体系的低应力环氧密封剂。该低应力添加剂体系包括复合有机聚合物颗粒和液态含硅化合物，如有机聚硅氧烷。有低应力添加剂体系制取的环氧密封剂具有低应力、良好的流动性且不显示出过多的树脂流失。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用作电子和电器装置、特别是半导体一类的微电子部件用的密封剂的环氧模塑组合物。微电子工业惊人的进展，使制造增进了尺寸、功用、复杂性和电流密度的半导体片成为可能。这类大的半导体片因存在应力(如操作中由热引起的内应力和固化密封剂组合物中产生的应力)而易受破坏。因此，这对密封剂组合物提出了复杂的课题。电子和电器装置已经采用包括环氧、硅氧烷和酚醛材料在内的多种树酯材料密封。例如，已经知道用这样的环氧树脂模塑组合物，这种组合物含有环氧树脂及其硬化剂以及作为其主要成份的无机填料，且其中可加有不同的助剂，如催化剂、脱模剂、颜料、阻燃剂和偶联剂。已进行多种试验，在环氧模塑组合物中包含橡胶质材料以释放内应力。已公开了含有硅氧烷橡胶和硅氧烷聚合物颗粒与液态含硅化合物的环氧组合物(见日本未审查专利公告62-62811;62-50325和62-192447)。日本未审查专利公告60-206824;61-26654;62-192442和59-94442公开了含有有机聚硅氧烷和硅氧烷油与合成橡胶颗粒(包括聚丁二烯橡胶颗粒)的环氧组合物。日本未审查专利公告62-22825;62-22849;62-22850和61-2935公开了含有复合颗粒(具有二烯烃橡胶心)的环氧组合物。申请人发现，单独用复合有机聚合物颗粒使环氧组合物的流动性(如旋流性spiral flow)降低。树脂流失(resin bleed)是在模塑过程中因物料从模具小孔(如模具缝)流出造成的模塑组合物的损失，而且可能漏失和贴涂到铅框上。这是令人生厌的，因为必须从铅框上除去该物料，从而增加了额外的工艺步骤。在kras溢料(flash)和流失试验中，所用的术语“树脂流失”是描述物料流入较小尺寸(如1.0，0.5和0.25密耳)的孔道;所用的术语“溢料”是描述流入较宽孔道(2.0和3.0密耳)。本专利技术的一个目的是提供环氧密封剂组合物，这种组合物固化后得到一种能抗因密封剂组合物的内应力造成的密封装置的破坏的涂层或包胶。本专利技术的另一个目的是提供一种不产生过度树脂流失并显示出良好的旋流性以便能填充到模腔的环氧密封剂组合物。本专利技术的又一个目的是提供更抗破裂的密封电子装置和含该密封装置的改进的电器设备。本专利技术提供了含有低应力添加剂体系的环氧组合物，所述低应力添加剂体系包含含硅液体和复合聚合物颗粒(包括“软的”内部，即芯和“硬的”外部，即壳)本专利技术的环氧组合物显示出在模塑过程中低应力、低树脂流失、低溢料和长流动的所需综合性能。举例来说，这些组合物可用于密封微电子装置，特别是半导体片。所需的综合性能使这种物质适用于密封大的复杂的集成电路片。因此，本专利技术可以大规模制造出更抗因密封剂组合物的内应力造成的破裂的集成电路片，在模塑中无过多的树脂流失或溢料，又会提供出更可靠的电子装置，改善含该装置的电子设备的可靠性。另一方面，本专利技术提供了所述低应力添加剂体系。本专利技术提供了含有低应力添加剂体系的环氧模塑组合物，所述添加剂体系含有一种液态的含硅化合物和复合聚合物颗粒。低应力添加剂体系含有复合聚合物颗粒和一种液态含硅化合物。该体系的含量应能有效地减少环氧配方的应力，且选择体系中组分的相对用量以提供所需的、低度树脂流失和溢料以及在固化开始前填充模具所需的流动性的模塑性能。用于本专利技术的复合或顺序有机聚合物颗粒具有一个有机聚合物的软质橡胶“芯”和至少一层较硬的有机聚合物层(外壳)。已知多种具有橡胶聚合物芯的复合有机聚合物颗粒，而且它们已市售。具有多层即顺序层的复合材料颗粒，如MBS(甲基丙烯酸酯/丁二烯/苯乙烯)改进剂是本专利技术用的优选种类的复合颗粒。这些颗粒可按照公知方法，例如美国专利3，761，455和3，775，514公开的方法加以制备。(这些方法相关的内容在此并入本文作参考)，也可以以干粉从市场上买到。以全部组合物计，复合聚合物颗粒的含量一般高于约0.1-约20%(重量)。通常，以全部组合物计，复合有机聚合物颗粒的量为约0.5-约10%(重量)，最好为约0.1-约5%(重量)。本说明书和权利要求中所用的术语“液态含硅化合物”指的是本领域公知的物质，一般可被称作聚合物液体，典型地在化学结构中以由硅原子和键接原子(如氧)的重复单元构成的链表示。这些流体可以是直链或支化的。不直接或间接连到链中另一硅原子上的硅原子价应为直接或间接键合到氢、烷基、烷氧基、芳基、芳烷基和芳酰基一类的官能基上。官能基间接连到硅原子上的例子是所谓“非硅原子的“侧链”，如聚烯化氧，典型地是存在于有机硅表面活性剂中的聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷。术语“液态含硅化合物”特别排除了硅烷偶合剂，如果存在于配方中，它不构成低应力添加剂体系的一部分。液态含硅化合物的分子量和支化度均影响液态含硅化合物的粘度，可用于本专利技术的液态含硅化合物的粘度须适用于提高组合物的流动性，而不是阻碍其流动。有机聚硅氧烷液态含硅化合物是优选的。这些物质的具体例子有烷氧基官能的聚硅氧烷，如Dow Corning Q1-3074和Dow Corning X-3037，它们在产品文献中被说成是甲氧基官能的低分子量硅氧烷活性中间体，G.E.SR-193和G.E.SR-191;和硅氧烷表面活性剂，例如Silwet L-7500(Union Carbide有限公司出售)，它在产品文献中被说成是非离子聚烯化氧改进的二甲基聚硅氧烷。在低应力添加剂体系中可以使用一种以上的含硅液体的混合物。液态含硅化合物的含量应为能有效地弥补只加入复合聚合物颗粒所发现的流动性的损失，但其含量应不超过会造成树脂流失所不允许的程度。当试图对一定的配方加以改进时，推荐先应确定能得到所需应力减少程度的复合聚合物颗粒的量。然后，确定改善复合聚合物颗粒改进的配方、使之不会造成高度树脂流失所需的液态含硅化合物的量，例如在一组阶梯形实验中，先从少量的液态含硅化合物、最好是0.3wt%(以总配方计)开始，逐渐提高用量，例如每阶0.2%。建议持续提高液态含硅化合物的量直至达到所需流动性(特别是旋动)，尽管在液态含硅化合物的低含量范围树脂的流失性很差，也要精心配制以不间断阶梯试验，因为在低含量初期很差的树脂流失后使用高含量的液态含硅化合物时，低应力添加剂体系可令人惊异地显示出减少的树脂流失。这一发现与我们预期的相反，因为早期发现是使用仅用液态含硅化合物改进的环氧配方，其中含硅液体的含量提高时一般会提高了树脂流失。液体含硅化合物的量随复合颗粒的量而变化。一般来说，该量为约0.1%-约10%(重量)(以全部组合物计)。本专利技术组合物的环氧树脂组分是具有一个以上的环氧基的环氧树脂组分，也可以是模塑组合物用的任何环氧树脂组分，例如双酚A的二缩水甘油醚，苯酚-甲醛树脂的缩水甘油醚，酯族、环酯族、芳香族和杂环族环氧树脂。这些环氧树脂是以各种商标市售的，例如可以提及的是“Epon”，“Epi-Rez”和“Araldite”等等。环氧化的酚醛清漆树脂也可用于本专利技术，并以“Ciba ECN”和“Dow DEN”的商标出售。美国专利4，042，550公开的环氧树脂可用于本专利技术。最好是环氧化的甲基酚酚醛清漆树脂，且由Sumitomo“Sumi-epoxy”、Dow化学公司“Quatrex”、Tohto Kasei本文档来自技高网...

【技术保护点】
减少环氧模塑组合物内应力用的低应力添加剂体系，该体系包括：一种用量能使固化的模塑组合物的内应力有效地减少的复合有机聚合物颗粒，和一种用量能使环氧树脂有效地保持流动性而基本上不会提高树脂流失的液态含硅化合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯奥立弗彼得森，雷济哈沙德瑞奈克，加里李林登，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]