一种环氧树脂组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种环氧树脂组合物，含有环氧树脂、酚醛树脂、固化促进剂和无机填料；所述的环氧树脂包括：（１）２０－５０％的式Ｉ；（２）１０－４０％的式ＩＩ；和（３）０－３０％的式ＩＩＩ和／或０－４０％的式ＩＶ，式ＩＩＩ和式ＩＶ不能同时为０％；其中，Ｒ１和Ｒ２独立地为氢或Ｃ１－Ｃ６的烷基；式Ｉ中的ｎ为０－５０的整数；所述的酚醛树脂中酚式羟基的数目与环氧树脂混合物中环氧基团的数目的比值为０．８－１．３；所述的百分比皆为相对于环氧树脂混合物总质量的百分比。本发明专利技术提供了一种绿色环保、能满足无铅高温回流工艺的、具有高可靠性能和低翘曲性能的环氧树脂组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环氧树脂组合物。
技术介绍
作为一种半导体封装材料，环氧树脂组合物的阻燃性能必须达到UL-94V-0级阻 燃的质量标准。现有技术中，达到这一质量标准的主要方法就是加入一定量的阻燃剂，目前 所使用的阻燃剂种类很多，传统的(非环保)主要是使用溴类阻燃剂和锑类阻燃剂。但是， 随着全球环保意识的加强，各国纷纷拟定环境保护法案，在电子产品中限制使用含溴化物 阻燃剂以及含铅等有害物质。早在上世纪90年代初，美国、欧洲和日本等各国就意识到电 子工业的迅猛发展，工业产品的废弃物，尤其是每年用量很大的铅锡焊料中的铅的危害必 须重视。我国现在已经成为全球家用电器的出口大国之一，我国的电子产品要进入国际市 场也将受到R0HS等限制法对电子产品有害物质限制的制约，按照欧盟议会和理事会颁布 的“关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令”的文件要求，我国自2006年7月 1日起，投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅、锑、汞、镉、六价铬、多 溴联苯(PBB)或多溴联苯醚(PBDE)等有害物质。所以传统的溴类阻燃剂和锑类阻燃剂将 会逐步被环保型阻燃剂所替代，但目前所使用的环保型阻燃剂的阻燃效果远不如Br/Sb类 阻燃剂，它需要加入更大的用量才能达到阻燃的要求。但是，使用大量的阻燃剂将会严重影 响环氧树脂组合物的流动性能、模塑性能以及可靠性能。在半导体封装中，从传统的含铅焊料240°C的高温回流工艺，到绿色环保的无铅焊 料260°C的高温回流工艺转变，使之对环氧模塑料的可靠性能提出了更高的要求。在绿色环 保四边扁平无引脚封装(QFN)的封装中，环氧模塑料首先必须满足无铅封装工艺的高温回 流对可靠性能的要求，具有高耐热性能、高粘结性能、以及低吸水率和低应力等特性，从而 减少或避免经过高温回流后环氧模塑料与芯片/基岛/框架之间的分层现象。其次，环氧 模塑料还必须具有较低的热膨胀系数，使之与芯片/基岛/框架等半导体封装材料的热膨 胀系数相匹配，从而减小因热膨胀系数不匹配而产生的封装体翘曲现象。所以，在QFN封装 中，环氧模塑料必须具有高可靠性能和低翘曲性能，从而减少或避免半导体封装内部分层 和外部翘曲等不良现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了传统的环氧树脂组合物中添加溴类阻燃剂 或锑类阻燃剂，而现有的环氧树脂组合物中由于加入大量环保型阻燃剂，难以满足无铅回 流焊要求的缺陷，从而提供了一种绿色环保、能满足无铅高温回流工艺的、具有高可靠性能 和低翘曲性能的环氧树脂组合物。本专利技术的环氧树脂组合物，其含有环氧树脂、酚醛树脂、固化促进剂和无机填料； 所述的环氧树脂包括(1)式I所示的环氧树脂；(2)式II所示的环氧树脂；以及(3)式III 和/或式IV所示的环氧树脂； 式III 式 IV其中，队和1 2独立地为氢或(^-(；的烷基，队较佳的为甲基，R2较佳的为叔丁基; 式I中的n为0-50的整数。式I的环氧树脂的含量为20-50%，较佳的为30-40% ；式II 的环氧树脂的含量为10-40%，较佳的为15-25% ；式III的环氧树脂的含量为0-30%，较 佳的为15-25% ；式IV的环氧树脂的含量为0-40%，较佳的为20-30% ；式III和式IV不 能同时为0% ；所述的含量的百分比皆为相对于环氧树脂混合物总质量的百分比。所述的 环氧树脂混合物的含量较佳的为环氧树脂组合物质量的3-8%。本专利技术的环氧树脂与酚醛树脂反应形成一种环氧树脂组合物自熄火网络结构，即 在环氧树脂组合物燃烧时，会形成一种泡沫层(阻燃壁垒)，阻隔氧通过，并隔断热传递来 达到自熄火作用，同时固化后的树脂化合物在主链中形成的含多芳烃组的、具有抗热分解 反应的网络对泡沫层的稳定性起着非常重要的作用。这种组合物具有很好的耐热性能和可 靠性能，也具有低吸水率和低应力，可以很好地满足无铅焊料工艺的高温可靠性要求，同时 具有低翘曲性能。本专利技术所述的酚醛树脂主要作为固化剂使用，能选用本领域常规使用的酚醛树 脂，较佳的为低吸水酚醛树脂和联苯型酚醛树脂。所述的酚醛树脂中酚式羟基的数目与环 氧树脂混合物中环氧基团的数目的比值为0. 8-1. 3，较佳的为0. 9-1. 1。本专利技术所述的固化促进剂为咪唑类化合物。所述的咪唑类化合物指咪唑或含有咪 唑基团的化合物，较佳的为二甲基咪唑；所述的固化促进剂的含量较佳的为小于或等于环 氧树脂组合物质量的1%。本专利技术所述的无机填料，其能进一步降低环氧树脂组合物的吸水性，从而提高可 靠性。所述的无机填料较佳的为复合无机填料。所述的复合无机填料优选二氧化硅；所述 的复合无机填料的粒径分布较佳的为小于3 y m的占18-24%，大于或等于3 u m且小于 12iim的占20-30%，大于或等于12且小于48 y m的占45-57%，大于或等于48iim且小于 75pm的占5-17% ；百分比为占复合无机填料总质量的百分比。所述的复合无机填料的中 位粒径d50较佳的为14-20 u m,平均粒径较佳的为18-24 u m ；所述的复合无机填料的含量 较佳的为环氧树脂组合物总质量的85-89%。采用上述的复合无机填料为一种高填充技术， 能使本专利技术的环氧树脂组合物在填充率85-89%时，仍具有良好的流动性。在本专利技术一较佳的实施例中，所述的环氧树脂组合物还含有阻燃剂。所述的阻燃剂为本领域常规使用的环保型阻燃剂，较佳的为含氮类、含硼类和金属氢氧化物类阻燃剂 中的一种或多种。所述的阻燃剂的含量较佳的为小于或等于环氧树脂组合物质量的5%。根据实际应用的需要，本专利技术的环氧树脂组合物还可含有其他添加助剂，如脱模 剂、偶联剂、着色剂、应力吸收剂、黏接促进剂和离子捕捉剂等中的一种或多种。在本专利技术一 最佳实施例中，本专利技术的环氧树脂还含有脱模剂、偶联剂、着色剂、应力吸收剂、黏接促进剂 和离子捕捉剂。各种添加助剂的种类与含量可参照本领域常规技术进行选择。其中，偶联 剂用于增加环氧树脂组合物的粘结力，防止水分从塑料与框架的界面等渗透到芯片中；离 子捕捉剂用于降低环氧树脂组合物的游离离子含量。本专利技术还提供了所述的环氧树脂组合物的制备方法将本专利技术的环氧树脂组合物 的各成分在双螺杆挤出机上以100 110°C挤出混炼后冷却粉碎制成。本专利技术中所有的原料及试剂均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于1、通过优选环氧树脂的种类及配比，提供一种无溴、无锑的环氧树脂组合物，这种 环氧树脂组合物具有良好的流动性、阻燃性、高耐热性、高粘结性、低吸水性和低应力等特 性，不仅能达到UL-94V-0级阻燃的质量标准，而且还能满足绿色环保的无铅焊料封装工艺 的高温可靠性要求，具有高可靠性能和低翘曲性能，是一种优秀的半导体封装用环氧树脂 组合物，特别适合于绿色环保QFN的封装。2、在本专利技术一较佳的实施例中通过采用高填充技术，优选了复合无机填料，使得 本专利技术的环氧树脂组合物在填充率达85 89%时，仍具有良好的流动性，也具有低吸水率 和低应力，可以更好地满足无铅焊料工艺的高温可靠性要求，同时具有低翘曲性能。附图说明图1为效果实施例中用于测试粘结力的框架示意图。 具体实施例方式下面用实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术并不受其限制。实施例中使用的式III和式IV的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂组合物，其含有环氧树脂、酚醛树脂、固化促进剂和无机填料；所述的环氧树脂包括：　　（１）２０－５０％的式Ⅰ；　　（２）１０－４０％的式Ⅱ；以及　　（３）０－３０％的式Ⅲ和／或０－４０％的式Ⅳ，式Ⅲ和式Ⅳ不能同时为０％；　　＊＊＊其中，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］独立地为氢或Ｃ↓［１］－Ｃ↓［６］的烷基；式Ⅰ中的ｎ为０－５０的整数；所述的酚醛树脂中酚式羟基的数目与环氧树脂混合物中环氧基团的数目的比值为０．８－１．３；所述的百分比皆为相对于环氧树脂混合物总质量的百分比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢广超，杜新宇，成兴明，张成中，韩江龙，
申请(专利权)人：汉高中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]