半导体封装材料或基板材料的制备方法，由此得到的半导体封装材料或基板材料及其应用技术

本发明专利技术提供一种半导体封装材料或基板材料的制备方法，其包括提供球形或不定形聚硅氧烷，在氧化性气体氛围下，在聚硅氧烷粒子中的有机成分实质上被全部氧化完之前将温度升至介于600度

【技术实现步骤摘要】
半导体封装材料或基板材料的制备方法，由此得到的半导体封装材料或基板材料及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体领域，更具体地涉及一种半导体封装材料或基板材料的制备方法，由此得到的半导体封装材料或基板材料及其应用。

技术介绍

[0002]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(high density inerconnect，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。为了减低填料黏度并提高填充率，现有的填料选用球形二氧化硅进行紧密充填级配。
[0003]对于上述半导体封装材料或基板材料，通常需要加入颜料将其染成灰色或黑色。半导体封装材料或基板材料需要染成灰色或黑色的原因是1)便于在元件上激光打印，2)减少光老化，提高耐久性，3)便于激光钻孔，4)减少光反射，5)减少批次间颜色变动等。由于一般颜料含导电性离子，能适合的颜料只有乙炔黑。但乙炔黑是电子导体，因此需要将乙炔黑高度分散使其尺寸小于半导体元件的金属间隔来防止短路。但随着半导体元件的封装密度越来越高，乙炔黑造成短路的风险也越来越大。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中的乙炔黑染色容易造成短路和二氧化硅难激光加工的问题，本专利技术旨在提供一种半导体封装材料或基板材料的制备方法，由此得到的半导体封装材料或基板材料及其应用。
[0005]本专利技术提供一种半导体封装材料或基板材料的制备方法，其包括如下步骤：S1，提供包括T单位的球形或不定形聚硅氧烷，其中，T单位＝R1SiO3‑
，R1为可独立选择的碳原子1至16的烃基或氢原子；S2，在氧化性气体氛围下，在聚硅氧烷粒子中的有机成分实质上被全部氧化完之前将温度升至介于600度
‑
800度之间进行热处理使得粉体表面形成致密的氧化硅层，同时使得热处理粉体内部的有机成分热分解成碳元素；S3，进行煅烧得到黑色球形或不定形氧化硅填料，煅烧温度大于800度且低于1100度，以缩合剩余的硅羟基；S4，将所述黑色球形或不定形氧化硅填料紧密填充级配在树脂中形成半导体封装材料或基板材料。
[0006]本专利技术的聚硅氧烷在600度
‑
800度的含有氧气的气体氛围下能形成致密的氧化硅层从而阻止氧气向聚硅氧烷粒子内部的扩散。因此可以得到内部含碳元素的球形二氧化硅粒子。
[0007]优选地，在步骤S2中，在表面氧化硅形成致密层先于聚硅氧烷粒子中的有机成分实质上被全部氧化完之前将温度升至介于600度
‑
800度之间进行热处理。
[0008]优选地，在步骤S2中，从室温将温度升至600度
‑
800度之间的升温速率为1℃/分
‑
10℃/分。特别地，该升温速率可以控制步骤S3中得到的所述黑色球形或不定形氧化硅填料的碳元素的含量。具体地，步骤S2中的升温速率越快，步骤S3中得到的所述黑色球形或不定形氧化硅填料的白度越低。
[0009]优选地，步骤S3中得到的所述黑色球形或不定形氧化硅填料的白度<80％。特别地，步骤S3中得到的所述黑色球形或不定形氧化硅填料的碳元素的含量可以用粉体的白度来表征，碳元素含量越多白度越低。具体地，白度60～80％的碳含量约为0.06％～0.03％，白度小于20％时碳含量大约大于1％。
[0010]优选地，在步骤S2中，氧化性气体氛围为空气。
[0011]优选地，在步骤S2中，热处理温度介于650度
‑
800度之间。
[0012]优选地，在步骤S3中，煅烧气体氛围为非氧化性气体氛围或氧化性气体氛围。在优选的实施例中，煅烧在空气或氮气中进行。在优选的实施例中，煅烧温度介于850度
‑
1100度之间。
[0013]优选地，聚硅氧烷还包括Q单位、D单位和/或M单位，其中，Q单位＝SiO4‑
，D单位＝R2R3SiO2‑
，M单位＝R4R5R6SiO
‑
，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。
[0014]优选地，聚硅氧烷的T单位原料为烃基三烷氧基硅烷或烃基三氯硅烷，Q单位原料选自由四烷氧基硅烷，四氯化硅和二氧化硅组成的组中的至少一种，D单位原料选自由二烃基二烷氧基硅烷和二烃基二氯硅烷组成的组中的至少一种，M单位原料选自由三烃基烷氧基硅烷，三烃基氯硅烷和六烃基二硅氮烷组成的组中的至少一种。
[0015]优选地，在步骤S4中，使用干法或湿法的筛分或惯性分级来除去黑色球形或不定形氧化硅填料中的1微米以上、3微米以上、5微米以上、10微米以上、20微米以上、45微米以上、55微米以上或75微米以上的粗大颗粒。
[0016]优选地，在步骤S4中，黑色球形或不定形氧化硅填料分别作为主粉、中粉和/或细粉紧密填充级配在树脂中形成半导体封装材料或基板材料。这里提到的“主粉”指的是填充在树脂中的总填料的大颗粒段的粉体，“中粉”指的是填充在树脂中的总填料的中颗粒段的粉体，“细粉”指的是填充在树脂中的总填料的小颗粒段的粉体。这里提到的“大颗粒段”、“中颗粒段”和“小颗粒段”为相对的概念，本领域的技术人员熟知具体如何选择各段的粒径范围，在此不再赘述。这里提到的总填料所包括的“主粉”、“中粉”和“细粉”的各自的体积百分比对于本领域的技术人员来说同样是熟知的内容。在一个优选的实施例中，主粉占总填料体积百分比的70％，中粉占总填料体积百分比的20％，细粉占总填料体积百分比的10％。在优选的级配过程中，首先在树脂中填充“主粉”，然后再填充“中粉”，最后再填充“细粉”。但是，也可以在填充“主粉”之后仅填充“中粉”即完成级配过程。当然，也可以在填充“主粉”之后仅填充“细粉”即完成级配过程。
[0017]优选地，在步骤S4中，所述黑色球形或不定形氧化硅填料通过表面处理剂处理后紧密填充级配在树脂中形成半导体封装材料或基板材料。加入该表面处理剂的原因是为了提高黑色球形或不定形氧化硅填料和有机高分子树脂界面的亲和性。其中，表面处理剂的处理可以通过干法或湿法进行。显然，该表面处理剂可用硅烷偶联剂、二硅氮烷、高级脂肪酸、或表面活性剂等。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。
[0018]本专利技术还提供一种根据上述的制备方法得到的半导体封装材料或基板材料。
[0019]本专利技术又提供一种上述的半导体封装材料或基板材料的应用。优选地，该半导体封装材料或基板材料可用于塑封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装材料或基板材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：S1，提供包括T单位的球形或不定形聚硅氧烷，其中，T单位＝R1SiO3‑
，R1为可独立选择的碳原子1至16的烃基或氢原子；S2，在氧化性气体氛围下，在聚硅氧烷粒子中的有机成分实质上被全部氧化完之前将温度升至介于600度
‑
800度之间进行热处理使得粉体表面形成致密的氧化硅层，同时使得热处理粉体内部的有机基热分解成碳元素；S3，进行煅烧得到黑色球形或不定形氧化硅填料，煅烧温度大于800度且低于1100度，以缩合剩余的硅羟基；S4，将所述黑色球形或不定形氧化硅填料紧密填充级配在树脂中形成半导体封装材料或基板材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在步骤S2中，从室温将温度升至600度
‑
800度之间的升温速率为1℃/分
‑
10℃/分。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中得到的所述黑色球形或不定形氧化硅填料的白度<80％。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，聚硅氧烷还包括Q单位、D单位和/或M单位，其中，Q单位＝SiO4‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，方袁峰，沈海斌，陈树真，
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：