一种高强度高可靠性环氧树脂组合物及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，包括以下重量份的原料：环氧树脂100份，酚醛树脂40

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高可靠性环氧树脂组合物及其制造方法


[0001]本专利技术属于电子封装材料
，涉及一种环氧树脂组合物，具体涉及一种高强度高可靠性环氧树脂组合物及其制造方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂组合物不同于金属、玻璃、陶瓷等无机非金属材料，其具有价格低廉、操作性优良、耐腐蚀性佳、电性能稳定等特点，已成为电子封装领域的主要材料。但随着封装器件的逐渐集成化、大功率化、高精度化，以及严苛使用环境下的高可靠性需求，对环氧树脂组合物的黏度、流动性、导热性、强度、粘结力等都提出了更高的要求。导热性的提升往往需要加入具有更高热导率的填料，这样往往会造成成本增大，或增大填料的添加量，这样又会增加体系黏度，出现注不满以及更严重的冲丝，甚至因为分散不佳而对强度造成严重影响。为了降低体系黏度，往往需要降低树脂的黏度，以及降低填料添加量，这样往往使得体系强度以及导热性降低。为了兼顾黏度、流动性、导热性、强度等特性，对填料表面进行预处理是十分有效的。
[0003]中国专利申请公开号CN113621333A通过将钛酸酯偶联剂加入到液态环氧中，从而提升环氧树脂强度，其未添加填料，从而使得体系导热性差，收缩率高，无法应用于环氧塑封材料。中国专利申请公开号CN113831878A采用有机茚改性膨润土来提升材料与金属界面的粘结性，从而提升可靠性，但该方法导致封装后离型性变差，不利于封装厂的连续操作性，且该方法未能有效提升产品的机械强度。湿法对填料进行预处理虽有处理均匀性佳的特点，但其预处理工艺复杂，成本高，且预处理用的溶剂易对环境造成污染，故目前越来越多的工厂已逐渐放弃采用湿法对填料进行预处理。专利CN110117485A和专利CN109627588A所提到的钛酸酯偶联剂具有遇水易分解而失效，且由于其亲油基团分子量过小而无法与高分子产生很好的缠结，故对材料的力学性能提升十分有限。专利CN111978678A采用苯基膦酸对二氧化硅进行预处理，由于苯基膦酸的原因，故生产出来的环氧树脂组合物可能存在过多的离子，而使得电性能不佳。另外为了溶解苯基膦酸而加入了乙醇和甲醇等易挥发溶剂，会使厂内有机挥发物显著上升。本专利技术基于以上问题，对填料表面预处理进行深入研究，最终选择了最为合适的处理剂，并明确了处理工艺及用量。通过将经硅烷偶联剂干法预处理过后的填料加入到环氧树脂组合物中，显著提高了材料的强度、均匀性、可靠性、模流性，且不影响材料的存储性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种耐高低温高流动性工控用环氧树脂组成物及其应用，该产品可应用于芯片封装、半导体封装、电子器件以及机电产品封装保护领域。
[0005]为了达到以上目的，本专利技术的技术解决方案如下：本专利技术提供了一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，包括以下重量份的原料：环氧树脂100份，酚醛树脂40
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80份，表面预处理填料1000
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1500份，炭黑1
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4份，蜡3
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8份，消泡剂1
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4份，偶联剂3
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10份，密着剂3
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8份和
固化促进剂1
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4份。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂、联苯型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双硫醚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂中的一种或多种。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：所述酚醛树脂为邻甲基酚醛树脂、苯酚甲醛型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、多芳香型酚醛树脂的一种或多种。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：所述填料包括结晶角型二氧化硅、结晶圆角型二氧化硅、熔融角型二氧化硅、熔融球型二氧化硅、球型氧化镁、球型氧化铝、球型氮化铝、球型氮化硼的一种或多种。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：所述蜡包括棕聚乙烯蜡、天然棕榈蜡、硬脂酸、氧化聚乙烯蜡、褐煤酸酯或聚酰胺蜡的一种或多种。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：所述消泡剂为无溶剂型有机硅消泡剂，包括sileasycoat8018、sileasycoat8018D、sileasycoat8020D、BYK
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1796、BYK
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1797、BYK
‑
1799、BYK
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028、BYK
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P9920的一种或多种。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：所述固化促进剂为咪唑类固化促进剂、胺类固化促进剂、有机磷系固化促进剂、酸酐类固化促进剂的一种或多种。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂、硅氧烷偶联剂及其改性衍生物，包括巯基型硅氧烷偶联剂、氨基型硅氧烷偶联剂或环氧基型硅氧烷偶联剂的一种或多种。
[0013]本专利技术还提供了一种耐高低温高流动性工控用环氧树脂组成物的制造方法，包括如下具体步骤，
[0014](1)对填料表面进行预处理，预处理工艺为：将填料放入高温搅拌器中，在常温下将环氧型、氨基型、巯基型、乙烯基型和烷基型硅烷偶联剂的一种或多种混合物均匀喷涂到填料表面，先在常温下慢速15rad/min搅拌5min，然后在100℃下30rad/min搅拌30min，最后将填料取出，置于干燥环境下室温冷却备用即为组分A；
[0015](2)将蜡、固化促进剂、密着剂、环氧树脂和酚醛树脂加入到高速混合器中进行混合，混合温度控制在20～25℃，转速控制在25rpm，混合时间为2min，待混合均匀后取出，作为组分B；
[0016](3)在组分A中加入偶联剂、消泡剂以及炭黑进行简单混合，然后加入组分B在高速搅拌器中继续混合，混合条件与之前一致；
[0017](4)然后将混合好的粉料在双辊炼胶机上进行塑炼，热辊温度控制在105
±
5℃，冷辊温度控制在10
±
5℃，混炼时间为4min，混炼完后混合材料被压成2mm厚的薄片，经过冷却粉碎后即制得环氧树脂组合物粉末。
[0018]二氧化硅由于其特殊的性质，表面存在大量硅羟基，硅羟基具有很强的黏连性，且易形成氢键而使得二氧化硅易团聚。这样的团聚现象在小粒径二氧化硅粉末中表现尤为突出。这是因为小粒径二氧化硅比表面积大，表面吸附力强所致。然而随着封装器件逐渐的集成化以及高精度，细二氧化硅粉体的运用逐渐普及。故为了减少团聚现象的发生，对二氧化硅表面进行预处理是十分必要的。采用偶联剂对二氧化硅表面进行预处理的反应机理如(1)所示。偶联剂在二氧化硅表面与羟基进行反应，形成共价键，从而有效降低了二氧化硅
表面的羟基，减少了团聚现象。另外有机官能基与树脂反应，从而增大了二氧化硅与树脂的结合力。分散性的提升以及树脂与二氧化硅结合力的增大，使得材料的机械强度得到显著提升。但不同的有机官能基与环氧树脂的相互作用不同，选择合适的偶联剂将对材料性能的提升起到更为显著的帮助。
[0019][0020]本专利技术通过对比几种不同有机官能基的硅烷偶联剂预处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：包括以下重量份的原料：环氧树脂100份，酚醛树脂40
‑
80份，表面预处理填料1000
‑
1500份，炭黑1
‑
4份，蜡3
‑
8份，消泡剂1
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4份，偶联剂3
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10份，密着剂3
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8份和固化促进剂1
‑
4份，所述表面预处理填料，即在填料表面均匀喷涂有环氧型、氨基型、巯基型、乙烯基型和烷基型硅烷偶联剂的一种或多种混合物。2.根据权利要求1所述的一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂、联苯型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双硫醚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂中的一种或多种，所述酚醛树脂为邻甲基酚醛树脂、苯酚甲醛型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、多芳香型酚醛树脂的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：所述填料为结晶角型二氧化硅、结晶圆角型二氧化硅、熔融角型二氧化硅、熔融球型二氧化硅、球型氧化镁、球型氧化铝、球型氮化铝、球型氮化硼的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：所述蜡为棕聚乙烯蜡、天然棕榈蜡、硬脂酸、氧化聚乙烯蜡、褐煤酸酯或聚酰胺蜡的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：所述消泡剂为无溶剂型有机硅消泡剂。6.根据权利要求6所述的一种高强度高可靠性环氧树脂组合物，其特征在于：所述消泡剂为sileasycoat8018、sileasycoat8018D、sileasycoat8020D、BYK
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1796、BYK
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【专利技术属性】
技术研发人员：袁健，林建彰，李进，沈伟，潘旭麒，
申请(专利权)人：昆山兴凯半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：