一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，所述第三代半导体材料包含但不限于碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石以及氮化铝，属于半导体材料封装技术领域。包括：预聚物I，由双马来酰亚胺树脂和烯丙基环氧树脂组成，两者质量比为：4∶1～1∶2；预聚物II，由酚醛树脂和固化促进剂组成，两者质量比为30∶1～5∶1，酚醛树脂的用量相对于所述双马来酰亚胺树脂、烯丙基环氧树脂和酚醛树脂的合计100质量份为10～25质量份；偶联剂等。各组分及其配比所形成的热固性树脂组合物，具有良好的韧性，且耐高温(Tg＞260℃)，能够实现既在170～180℃的温度条件下，又在180～300s较短的时间内成型。的时间内成型。

【技术实现步骤摘要】
一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用


[0001]本专利技术涉及半导体材料封装
，尤其是涉及一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用。

技术介绍

[0002]随着5G、AI、物联网、大数据市场的提速，新能源汽车、PD快充和新型显示时代的来临，应用市场对第三代半导体的需求已经开始呈现出前所未有的增长趋势。在国家政策和市场的双重夹持下，国产器件，获得了试用、改进的机会，推动第三代半导体产业链布局加快。第三代半导体材料和器件应用于清洁能源领域如光伏、风电等，以及提升能源使用效率领域如直流特高压输电、新能源汽车、轨道交通等，将对实现“碳达峰、碳中和”起到至关重要的作用。
[0003]第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(禁带宽度Eg＞2.3eV)的半导体材料。对于第三代半导体而言，其使用时的结温温度可达250℃；而传统的环氧环氧模塑料使用温度一般不高于200℃，当环境温度高于200℃时，传统的电子封装材料性能会大幅下降，进而失去对电子元器件的保护作用，使得电子元器件受到损坏。基于此，研发具有高玻璃化转变温度(Tg)、低介电常数(Dk)和低吸湿性的电子封装材料有着重要的应用价值，并且对于集成电路产业的发展有着重要的推动作用。
[0004]双马来酰亚胺树脂(BMI)是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团(或多官能团)化合物，其固化物有着优异的耐热性(T
g
往往大于250℃)、电绝缘性、耐化学性能及耐辐射性等优点。其优异的耐热性克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，因此将双马来酰亚胺树脂应用于塑封料树脂体系，有望提高塑封料的耐热性能，使其满足第三代半导体器件封装的性能要求。但是由于其熔点高(通常＞150℃)，导致固化成型条件苛刻，固化物的交联密度高、分子链刚性强而使BM1呈现出极大的脆性。而韧性差、难以成型正是阻碍BMI适应高技术要求、扩大新应用领域的重大障碍。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题与不足，本专利技术的目的是解决相关技术中双马来酰亚胺树脂的韧性差，应用于传递模塑成型时成型温度高，一般超过180℃，成型时间长的技术问题，克服了相关技术中不能兼顾在较低温度和较短时间条件下成型的技术矛盾。本专利技术提供一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，能够实现在170～180℃较低温度条件下，180～300s的较短时间范围内固化成型，耐高温(Tg＞260℃)，且有良好的韧性。
[0006]具体技术方案：
[0007](a)预聚物I，由(a
‑
1)双马来酰亚胺树脂、(a
‑
2)烯丙基环氧树脂组成，所述(a
‑
1)双马来酰亚胺树脂和(a
‑
2)烯丙基环氧树脂的质量比为4∶1～1∶2；若不实施此步骤，由于
(a
‑
2)烯丙基环氧树脂反应活性高，如果直接添加固化促进剂，会导致固化促进剂分散不均匀，从而使生产过程中(a)预聚物I局部反应过度，生成凝胶粒子，影响后续连续成型性能；
[0008](b)预聚物II，由(b
‑
1)酚醛树脂、(b
‑
2)固化促进剂组成，所述(b
‑
1)酚醛树脂和(b
‑
2)固化促进剂的质量比为30∶1～5∶1，所述(b
‑
1)酚醛树脂的用量相对于所述(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为10～25质量份；采用此配比的预聚物II，为了提高分散性，若不实施此步骤，得到的树脂组合物将会出现固化不均一的问题，影响固化物的脱模，以及对固化物的机械性能和热性能产生不利影响。
[0009](c)偶联剂，所述偶联剂用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为0.5～2质量份；
[0010](d)脱模剂，所述脱模剂用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为1～2质量份；
[0011](e)无机填料硅微粉，所述无机填料硅微粉用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为500～600质量份；
[0012](f)改性炭黑，所述改性炭黑用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为1～2质量份。
[0013]作为一种或多种可选的实施方式，所述(a
‑
1)组分和(a
‑
2)组分的质量比为3∶1～1∶1所述(b
‑
1)组分和(b
‑
2)组分的质量比为20∶1～10∶1，所述(b
‑
1)组分用量相当于所述(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b)组分的合计100质量份为15～20质量份。
[0014]作为一种或多种可选的实施方式，所述(e)组分为球形二氧化硅，平均粒径为10～25um。
[0015]作为一种或多种可选的实施方式，所述(a
‑
2)带烯丙基环氧树脂具有以下结构单元：
[0016][0017]作为一种或多种可选的实施方式，所述(a
‑
1)双马来酰亚胺树脂至少包含以下结构单元：
[0018][0019]其中，R1为具有1～20个碳原子的且不含有苯环的有机基团，R2基团为氢原子。其固
化活性较高，介电性、吸湿性较其他类型的树脂优良。
[0020]作为一种或多种可选的实施方式，所述(b
‑
1)组分包含但不限于：苯酚型线形酚醛树脂、甲酚型线形酚醛树脂、用二环戊二烯改性的酚醛树脂、芳烷基酚醛树脂、三酚甲烷型线形酚醛树脂中的一种或两种以上组合使用；芳烷基酚醛树脂可以是联苯型芳烷基酚醛树脂、对二甲苯型芳烷基酚醛树脂。
[0021]作为一种或多种可选的实施方式，所述(b
‑
2)固化促进剂选自咪唑类固化促进剂或有机磷类固化促进剂，包含但不限于2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基咪唑、2
‑
苯基咪唑、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、三丁基膦、甲基二苯基膦、三苯基膦、三(4
‑
甲基苯基)膦、二苯基膦、苯基膦等。
[0022]作为一种或多种可选的实施方式，所述(d)组分包含甘油单硬脂酸酯、褐煤酸酯蜡、卡那巴蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、蒙旦蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，所述第三代半导体材料包含但不限于碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石以及氮化铝，其特征在于，所述热固性树脂组合物作为基体树脂用在第三代半导体材料的电子封装材料中，所述热固性树脂组合物包含：(a)预聚物I，由(a
‑
1)双马来酰亚胺树脂、(a
‑
2)烯丙基环氧树脂组成，所述(a
‑
1)双马来酰亚胺树脂和(a
‑
2)烯丙基环氧树脂的质量比为4∶1～1∶2；(b)预聚物II，由(b
‑
1)酚醛树脂、(b
‑
2)固化促进剂组成，所述(b
‑
1)酚醛树脂和(b
‑
2)固化促进剂的质量比为30∶1～5∶1，所述(b
‑
1)酚醛树脂的用量相对于所述(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为10～25质量份；(c)偶联剂，所述偶联剂用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为0.5～2质量份；(d)脱模剂，所述脱模剂用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为1～2质量份；(e)无机填料硅微粉，所述无机填料硅微粉用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为500～600质量份；(f)改性炭黑，所述改性炭黑用量相对于(a
‑
1)组分、(a
‑
2)组分和(b
‑
1)组分的合计100质量份为1～2质量份。2.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物在封装第三代半导体材料中的应用，其特征在于，所述(a
‑
1)组分和(a
‑
2)组分的质量比为3∶1～1∶1；所述(b
‑
1)组分和(b
‑
2)组分的质量比为20∶1～10∶1，所述(b
‑
1)组分用量相当于所述(a
‑
1)组分、(a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：费小马，陈子栋，徐善坤，翁根元，
申请(专利权)人：无锡创达新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：