对镍表面具有高粘合力的环氧模塑化合物、其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种用于半导体封装的对Ni材料或表面具有高粘合力的环氧模塑化合物(EMC)。所述EMC包含环氧树脂、酚醛树脂、填料、催化剂、助粘剂以及任选存在的添加剂，例如阻燃剂、颜料、应力改性剂和脱模剂。通过添加助粘剂，固化的EMC在Ni上的粘合力为至少100N(10.2Kgf)，并且其适合于高分层和高电气要求封装应用。

Epoxy molding compounds with high cohesive force on the surface of nickel, preparation methods and uses

The present invention provides an epoxy molding compound (EMC) for a semiconductor package with a high bonding force on a Ni material or a surface. The EMC includes epoxy, phenolic resin, fillers, catalysts, adhesives and optional additives, such as flame retardants, pigments, stress modifiers and release agents. The adhesive force of the solidified EMC on the Ni is at least 100N (10.2Kgf) by adding the aid agent, and it is suitable for high layer and high electrical requirements for packaging applications.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对镍表面具有高粘合力的环氧模塑化合物、其制备方法和用途
本专利技术涉及一种环氧模塑化合物(EMC)，特别地涉及一种对Ni表面具有高粘合力的环氧模塑化合物、其制备方法和用途。
技术介绍
模塑环氧树脂产品广泛用作电子电气设备的组件，例如晶体管和集成电路板，因为环氧树脂具有良好平衡的性质，包括模塑性质、电气性质、防潮性、耐热性、机械性质以及对插入其中的组件的粘合力等。环氧模塑化合物(EMC)具有高可靠性、低成本、制备简单等优势，广泛用于半导体装置、集成电路、汽车、消费电子、军事以及大量其他领域的封装应用；并且占有封装材料超过95％的市场份额。目前，信息技术(IT)工业的快速发展，例如，半导体装置要求越来越高的可靠性，因此全世界都非常需要高性能的封装材料。用于半导体封装的高性能环氧模塑化合物要求对各种基底的高粘合力。通常，用于电气封装的金属材料有Cu和镀银的Cu，并且迄今为止，常规EMC基本上满足其需求。但是，为了进一步改进电气封装材料的性能，通常在Cu引脚框上镀Ni以形成Ni表面。由于其吸引人的外观、低腐蚀性和对颗粒释放的抗性，Ni表面广泛用于需要高可靠性的应用。然而，传统EMC很难粘合于Ni表面，并且EMC与Ni金属之间的分层也经常发生。而且，高温和高湿条件会加速分层现象，并且水分会侵入封装材料以腐蚀半导体芯片，并由此破坏其绝缘性质，然后半导体封装的电气性能也会恶化。为了改进对Ni材料或表面的粘合力，例如，US5532024A提供了一种用于改进聚合粘合剂对镍表面的粘合力的方法。该方法涉及用温度为至少约40℃的过氧化氢溶液以足以形成水接触角小于约10°的可润湿氧化物表面的时间预处理Ni表面，从而可以进一步增强粘合剂的粘合力。然而，这样的方法相对复杂、成本较高且对环境不利。迄今为止，期望获得对Ni表面具有高粘合力的粘合剂或环氧模塑化合物，其可以直接应用于Ni表面，从而可以相应地改进半导体电气性能。特别地，非常期望具有高Ni粘合力的EMC以改进半导体电气性能。出人意料地，本申请的专利技术人发现，特定类型的助粘剂的组合使用是增加EMC与Ni金属或表面的粘合力的有效方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种环氧模塑化合物，其在后期模塑固化(PMC)之后对Ni表面具有高粘合力，并且粘合强度值为100N(10.2Kgf)以上。通过这种环氧模塑化合物，本专利技术能够提供一种对本领域已知的各种形式的封装具有高粘合力的EMC，所述封装形式例如TO220、TO3P、TO92、TO94、TO252等。在一方面，本专利技术提供一种环氧模塑化合物，其包含a)环氧树脂；b)酚醛树脂固化剂；c)填料；d)催化剂；e)助粘剂；以及任选存在的f)添加剂；其中所述助粘剂包含硅烷和唑。在另一方面，本专利技术提供一种制备本专利技术的环氧模塑化合物的方法，其包括以下步骤：(1)将EMC的所有组分研磨至小尺寸，优选在球磨机中进行，然后将小尺寸的组分混合均匀，优选在高速混合器中进行，以获得预混产物；(2)将所述预混产物进料至挤出机中以进一步混合所述预混产物，然后将挤出物破碎或粉碎成粉末形式；以及任选地(3)将所述粉末形式的挤出物保存于低温环境，优选低于5℃。在又一方面，本专利技术提供本专利技术的环氧模塑化合物在电气封装材料，例如LED装置中作为反射器材料的用途。具体实施方式在以下段落中更详细地描述本专利技术。除非明确相反，如此描述的每个方面可以与任何其他方面或多个方面组合。特别地，描述为优选或有利的任何特征可以与任何描述为优选或有利的其他特征或多个特征组合。在本专利技术的语境中，除非上下文指明，所用的术语根据以下定义解释。除非上下文明确指明，本文所用的单数形式“一个”、“一种”和“这个”包括单数和复数指代。本文所用的术语“包含”和“包括”与“含有”是同义的，并且是涵盖或开放性的，并不排除额外的、未指出的成员、元件或方法步骤。而术语“由…组成”应当理解为排他或封闭式的。数值端点的引用包括各自范围中涵盖的所有数和分数以及所引用的端点。当量、浓度或其他值或参数表示为范围、优选范围或者优选上限值和优选下限值的形式时，应当理解，具体公开通过组合任何上限或优选值与任何下限或优选值而获得的任何范围，不考虑在上下文中是否明确描述该获得的范围。所有本说明书中引用的文献整体援引加入本文。除非另外定义，本专利技术的公开中使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的含义。通过进一步示例，本文包含术语定义以更好理解本专利技术的教导。本专利技术提供一种环氧模塑化合物，其包含a)环氧树脂；b)酚醛树脂固化剂；c)填料d)催化剂；e)助粘剂；以及任选存在的f)添加剂；其中所述助粘剂包含硅烷和唑。a)环氧树脂如本文所用，术语“环氧树脂”表示通常每分子包含两个或更多个环氧基团的聚合物。作为本专利技术的环氧模塑化合物中所用的环氧树脂(a)，任何常用的环氧树脂是适合的。没有特别的限制。其实例包括但不限于双酚环氧树脂，如双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂等；联苯环氧树脂，如联苯环氧树脂、四甲基联苯环氧树脂等；酚醛环氧树脂，如苯酚酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、双酚A酚醛环氧树脂、苯酚与含酚羟基的芳香醛的缩合物的环氧化合物、联苯酚醛环氧树脂等；三苯基甲烷环氧树脂；四苯基乙烷环氧树脂、二环戊二烯酚加成反应型环氧树脂；苯酚芳烷基环氧树脂；环氧树脂，其在其分子结构中各自具有萘骨架，如萘酚酚醛环氧树脂、萘酚芳烷基环氧树脂等；溴化双酚环氧树脂、脂环环氧树脂以及缩水甘油醚环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用或者作为两种或更多种的混合物使用。在上述环氧树脂中，优选双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、联苯环氧树脂、四甲基联苯环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、萘酚酚醛环氧树脂、萘酚芳烷基环氧树脂、溴化双酚环氧树脂、脂环环氧树脂、缩水甘油醚环氧树脂。特别优选环氧邻甲酚酚醛树脂(EOCN)、二环戊二烯环氧树脂(DCPD)、多芳香环氧树脂(MAR)、多官能环氧树脂(MFN)和联苯环氧树脂，其结构分别如下：基于环氧模塑化合物的总重量，环氧模塑化合物中环氧树脂a)的量优选为4-20重量％，更优选5-15重量％。b)酚醛树脂固化剂本专利技术的酚醛树脂主要用作固化剂，并且具有线性链状结构。所述酚醛树脂固化剂每分子含有两个或更多个羟基。作为本专利技术的环氧模塑化合物中所用的酚醛树脂b)，任何本领域常用的酚醛树脂是合适的。没有特别的限制。其中，用于本申请的酚醛树脂可以优选是选自以下的一种或多种：苯酚酚醛树脂(PN酚醛)、甲酚酚醛树脂、苯酚芳烷基酚醛树脂(Xylok树脂)多芳香酚醛树脂和多官能酚醛树脂(MFN酚醛)。其结构分别如下：基于环氧模塑化合物的总重量，环氧模塑化合物中酚醛树脂b)的量优选为2-12重量％，更优选3.7-8重量％。在本专利技术的另一方面，对于上述组分a)和b)，所述酚醛树脂中酚羟基的数目与环氧树脂中环氧基团的数目的比率优选为0.5-1.4，更优选0.9-1.2。c)填料宽范围的填料可以用于本专利技术的环氧模塑化合物以赋予其某些性质，例如耐磨性、防潮性、导热性或电学特性。优选地，所述填料可以是选自以下的一种或多种：结晶二氧化硅、熔融二氧化硅、球形二氧化硅、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化锆、碳酸钙、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧模塑化合物，其包含a)环氧树脂；b)酚醛树脂固化剂；c)填料；d)催化剂；和e)助粘剂；以及任选存在的f)添加剂；其中所述助粘剂包含硅烷和唑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种环氧模塑化合物，其包含a)环氧树脂；b)酚醛树脂固化剂；c)填料；d)催化剂；和e)助粘剂；以及任选存在的f)添加剂；其中所述助粘剂包含硅烷和唑。2.权利要求1的环氧模塑化合物，其中所述环氧树脂占所述模塑化合物总重量的4-20重量％，优选5-15重量％；所述酚醛树脂固化剂占所述模塑化合物总重量的2-12重量％，优选3.7-8重量％；所述填料占所述模塑化合物总重量的60-95重量％，优选74-89.8重量％；所述催化剂占所述模塑化合物总重量的0.1-1重量％，优选0.2-0.4重量％；并且所述助粘剂占所述模塑化合物总重量的0.1-2重量％，优选0.2-1.0重量％。3.权利要求1或2的环氧模塑化合物，其中所述硅烷助粘剂选自环氧硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯基硅烷、氨基硅烷、巯基硅烷及其混合物。4.权利要求1或2的环氧模塑化合物，其中所述硅烷助粘剂选自3-(缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙烯基-三甲氧基硅烷、2-丙烯基-三甲氧基硅烷、2-丙烯基-三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷及其混合物。5.权利要求1-4中任一项的环氧模塑化合物，其中所述唑助粘剂为下式I表示的三唑：其中R1、R2、R3各自独立地表示氢、甲基、羧基、氨基、巯基或酰基。6.权利要求5的环氧模塑化合物，其中所述唑助粘剂为选自以下的一种或多种：3-巯基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,3,4-三唑及其混合物。7.权利要求1-4中任一项的环氧模塑化合物，其中所述唑为咪唑化合物。8.权利要求7的环氧模塑化合物，其中所述咪唑化合物为选自以下的一种或多种：2-甲基咪唑、4,5-二羧基咪唑、2-巯基咪唑及其混合物。9.权利要求1-7中任一项的环氧模塑化合物，其中所述环氧树脂包含至少两个环氧基团。10.权利要求9的环氧模塑化合物，其中所述环氧树脂选自环氧邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁全青，梅胡杰，王玉婷，陈波，严济彦，范朗，
申请(专利权)人：衡所华威电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32