一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用技术

本发明专利技术涉及一种球形或角形粉体填料的制备方法，提供包括T单位的球形或角形硅氧烷，其中，T单位＝R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用
本专利技术涉及半导体的封装，更具体地涉及一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用。
技术介绍
在半导体后端工序的封装工艺中，需要用到塑封料、贴片胶、底灌料和芯片载板等封装材料。此外，将被动元件、半导体元件、电声器件、显示器件、光学器件和射频器件等组装成设备时还须使用(高密度互连板(highdensityinerconnect，HDI)、高频高速板和母板等电路板。这些封装材料和电路板一般主要由环氧树脂，芳香族聚醚，氟树脂等有机高分子和填料所构成，其中的填料主要是角形或球形二氧化硅，其主要功能是降低有机高分子的热膨胀系数。现有的填料选用球形或角形二氧化硅进行紧密充填级配，该二氧化硅的化学结构是Si的Q单位，即SiO4-。一方面，随着技术的进步，半导体所用的信号频率越来越高，信号传输速度的高速化低损耗化要求填料具有低诱电率。另一方面，材料的诱电率(又称介电常数)基本取决于材料的化学组成和结构，二氧化硅有其固有的诱电率值，因此，现有的填料无法满足更低诱电率的要求。同样地，随着技术的进步，半导体集成度越来越高，尺寸越来越小要求填料具有高纯度，其中无导电异物且无粗大颗粒。但是，现在的球形或角形二氧化硅很难避免粗大颗粒和导电异物的混入。而且，粗大颗粒和导电异物一旦混入基本上不能干法除去。因此，现有的填料无法满足无导电异物且无粗大颗粒的要求。对于半导体记忆体要求填料具有低放射性。但是，现在的球形或角形二氧化硅的纯度很大程度依靠天然矿物本身的纯度。因此，现有的填料无法满足低放射性的要求。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种球形或角形粉体填料的制备方法、由此得到的球形或角形粉体填料及其应用，由此提供的填料具有低诱电率、无导电异物、无粗大颗粒和低放射性。本专利技术提供一种球形或角形粉体填料的制备方法，包括步骤：S1，提供包括T单位的球形或角形硅氧烷，其中，T单位＝R1SiO3-，R1为氢原子或可独立选择的碳原子1至18的有机基；以及S2，在惰性气体氛围或大气氛围条件下，对该球形或角形硅氧烷进行热处理，热处理温度为250度以上至650度以下，以使得球形或角形硅氧烷中的硅羟基发生缩合以得到球形或角形粉体填料，在该球形或角形粉体填料的T单位中，不含羟基的单位在总单位中的含量≥95％，含有一个羟基的单位在总单位中的含量≤5％。与现有的仅含Q单位的二氧化硅填料不同，本专利技术的球形或角形粉体填料的二氧化硅包括T单位，通过引入有机基R1大大降低诱电率。通过在在惰性气体氛围或大气氛围条件下进行热处理。为了避免有机基的氧化，大气氛围条件下的加热温度低于300度为佳，加热时间长于20小时为佳。惰性气体如氮气氛围条件下的加热温度可以高至650度，温度高时加热时间可以短些。本专利技术将热处理温度具体限定在250度以上，以促使硅羟基的缩合反应的进行。虽然温度越高缩合越快越充分，但是本专利技术将热处理温度具体限定在650度以下，以避免碳硅烷本身的热分解。热处理后得到的粉体填料通过29SiNMR进行表征：-30～-80ppm范围的峰对应于T单位，该范围内的面积为总面积S；-42～-52ppm范围(不包含-52ppm)的峰对应于含有两个羟基的T单位，即T1，该范围内的面积为S1；-52～-62ppm范围(不包含-62ppm)的峰对应于含有一个羟基的T单位，即T2，该范围内的面积为S2；-62～-75ppm范围的峰对应于不含羟基的T单位，即T3，该范围内的面积为S3。本专利技术的球形或角形粉体填料的S3/S≥95％，S2/S≤5％，S1实质上等于0。优选地，步骤S1中提供的该球形或角形硅氧烷还含有Q单位、D单位、和/或M单位，其中，Q单位＝SiO4-，D单位＝R2R3SiO2-，M单位＝R4R5R6SiO2-，R2，R3，R4，R5，R6分别为氢原子或可独立选择的碳原子1至18的烃基。应该理解，Q单位的导入能降低热膨胀系数，但会导致诱电率和诱电损失上升，所以导入量根据需要进行调节。另外，D或M单位的导入能降低诱电率和诱电损失，但会导致热膨胀系数上升，所以导入量根据需要进行调节。优选地，Q单位、D单位、和/或M单位在该球形或角形硅氧烷中的总和含量≤20％重量百分比。优选地，步骤S1中提供的该球形或角形硅氧烷还含有二氧化硅粒子。应该理解，二氧化硅粒子(也被称为二氧化硅微粉)的导入能降低热膨胀系数，但会导致诱电率和诱电损失上升，所以导入量根据需要进行调节。优选地，二氧化硅粒子在该球形或角形硅氧烷中的总和含量≤70％重量百分比。优选地，在所述步骤S2中，热处理通过电热加热或微波加热来实现，其使得球形或角形硅氧烷中的Si-OH发生缩合以产生SiOSi结构，该缩合反应的方程式如下：其中的R’，R”，R”’为氢原子或可独立选择的碳原子1至18的有机基R1(又被称为烃基)。优选地，步骤S2中的热处理温度为250-650度。应该理解，温度越高时所需时间越短，温度越低时所需时间越长。在优选地实施例中，该热处理的时间在1-72小时之间。优选地，该制备方法还包括加入处理剂对聚硅氧烷进行表面处理，以提高填料和树脂的亲和性。优选地，该处理剂包括硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂为(R7)a(R8)bSi(M)4-a-b，R7，R8为可独立选择的碳原子1至18的烃基、氢原子、或被官能团置换的碳原子1至18的烃基，该官能团选自由以下有机官能团组成的组中的至少一种：乙烯基，烯丙基，苯乙烯基，环氧基，脂肪族氨基，芳香族氨基，甲基丙烯酰氧丙基，丙烯酰氧丙基，脲基丙基，氯丙基，巯基丙基，聚硫化物基，异氰酸酯丙基；M为碳原子1至18的烃氧基或卤素原子，a＝0、1、2或3，b＝0、1、2或3，a+b＝1、2或3。优选地，该硅烷偶联剂选择具有自由基聚合反应的硅烷偶联剂，如乙烯基硅烷偶联剂等；和环氧树脂反应的硅烷偶联剂，如环氧硅烷偶联剂，氨基硅烷偶联剂等；和疏水树脂有高亲和性的烃基硅烷偶联剂，如二甲基二甲氧基硅烷，二苯基二甲氧基硅烷，苯基硅烷偶联剂，长链烷基硅烷偶联剂等。更优选地，该硅烷偶联剂选自以下偶联剂中的至少一种：二甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。优选地，该处理剂包括二硅氮烷，该二硅氮烷为(R9R10R11)SiNHSi(R12R13R14)，R9，R10，R11，R12，R13，R14为可独立选择的碳原子1至18的烃基或氢原子。更优选地，该二硅氮烷为六甲基二硅氮烷。优选地，该制备方法包括使用干法或湿法的筛分或惯性分级来除去球形或角形粉体填料中的7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形或角形粉体填料的制备方法，其特征在于，包括步骤：/nS1，提供包括T单位的球形或角形硅氧烷，其中，T单位＝R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190222 CN PCT/CN2019/075831;20190929 CN PCT/CN20一种球形或角形粉体填料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1，提供包括T单位的球形或角形硅氧烷，其中，T单位＝R
1SiO
3-，R
1为氢原子或可独立选择的碳原子1至18的有机基；以及

S2，在惰性气体氛围或大气氛围条件下，对该球形或角形硅氧烷进行热处理，热处理温度为250度以上至650度以下，以使得球形或角形硅氧烷中的硅羟基发生缩合以得到球形或角形粉体填料，在该球形或角形粉体填料的T单位中，不含羟基的单位在总单位中的含量≥95％，含有一个羟基的单位在总单位中的含量≤5％。


根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该球形或角形硅氧烷还含有Q单位、D单位、和/或M单位，其中，Q单位＝SiO
4-，D单位＝R
2R
3SiO
2-，M单位＝R
4R
5R
6SiO
2-，R
2，R
3，R
4，R
5，R
6分别为氢原子或可独立选择的碳原子1至18的烃基。



根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该球形或角形硅氧烷还含有二氧化硅粒子。


根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括加入处理剂对粉体填料进行表面处理，该处理剂包括硅烷偶联剂和/或二硅氮烷；该硅烷偶联剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈树真，李锐，唐成，丁烈平，陈晨，
申请(专利权)人：浙江三时纪新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33