改性纳米二氧化硅粒子的树脂分散液及其制备方法和应用技术

本申请实施例提供了一种改性纳米二氧化硅粒子的树脂分散液及其制备方法和应用，该树脂分散液包含在其中质量占比为39

【技术实现步骤摘要】
改性纳米二氧化硅粒子的树脂分散液及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及半导体封装
，具体涉及改性纳米二氧化硅粒子的树脂分散液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]树脂(例如环氧树脂)是半导体器件的封装材料中的常见原料，为了降低封装材料的热膨胀系数、提升封装可靠性，通常向其中加入二氧化硅，且以微米级二氧化硅居多，但随着半导体器件的集成度增大、尺寸小型化、结构精细化的趋势，对具有更佳抗沉降能力、窄缝填充能力的纳米级二氧化硅的需求更为迫切。
[0003]而纳米二氧化硅粉体的表面能较高、易团聚，将其以树脂分散液的形式加入到封装树脂中有助于降低其在使用前的团聚现象，然而纳米二氧化硅粒子与分散用树脂的相容性不高，仍易团聚，进而会降低封装材料的流动性、影响封装质量；同时，其树脂分散液的固含量难以做高，进而不能有效降低封装材料的热膨胀系数。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请实施例提供了一种可直接用于半导体封装领域的改性纳米二氧化硅的树脂分散液，以提高封装可靠性。
[0005]本申请实施例第一方面提供了一种树脂分散液，其包含改性纳米二氧化硅粒子、分散树脂和助分散剂，其中，所述改性纳米二氧化硅粒子为经硅烷表面修饰的纳米二氧化硅，所述改性纳米二氧化硅粒子在所述树脂分散液中的质量百分含量为39
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60wt％，基于动态光散射法测得的所述改性纳米二氧化硅粒子的平均粒径与其平均一次粒径之比小于或等于2.0。
[0006]改性纳米二氧化硅粒子在上述树脂分散液中的质量占比较高，同时其平均分散粒径与其平均一次粒径之比小于或等于2.0，反映粒子在树脂分散液中的单分散性较佳，当该树脂分散液用到封装树脂材料中，改性纳米二氧化硅粒子能在其中均匀分散，不会显著降低封装材料的流动性，并能有效提升粒子的填充量，降低封装材料的热膨胀系数。
[0007]本申请实施方式中，所述改性纳米二氧化硅粒子的真密度为2.0
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2.2g/cm3。该真密度突破了对常规烷氧基硅水解法制得的SiO2粒子的真密度(一般在1.8g/cm3以下)的限制，无需再对该粒子进行煅烧等处理实现致密化，且其在与树脂材料的混合过程中，能耐受高速剪切力而不发生破损、不影响混合物料的触变性。
[0008]本申请实施方式中，所述树脂分散液中不含有机胺。本申请中在制备SiO2粒子时并未采用有机胺，不需要有机胺来稳定树脂分散液，但仍能保证改性纳米二氧化硅粒子的真密度较高，粒径分布也较窄。此外，由于树脂分散液中不含有机胺，这样当该树脂分散液与不耐有机胺的封装原料环氧树脂混用时，不会影响所得混合物料的存放稳定性和固化物的热学/力学性能。
[0009]本申请实施方式中，基于透射电子显微镜照片获知的所述改性纳米二氧化硅粒子
的粒径变异系数小于或等于15％。该改性纳米二氧化硅粒子的粒径分布较窄，在树脂介质中不易沉降，树脂分散液的储存稳定性高、粘度合适，当将该树脂分散液添加到树脂材料中，可以获得更高的填充率，对降低整体物料的固化物的热膨胀系数作用更明显。
[0010]本申请实施方式中，所述树脂分散液中金属离子杂质的总含量小于10ppm，单一金属离子杂质的含量小于3ppm，卤素离子的含量小于3ppm。该树脂分散液的杂质离子含量少，特别适合应用于对原料纯度要求高的半导体封装领域，并能大大减少对电子元件及金属线路造成腐蚀，保证封装件的可靠性。
[0011]本申请实施例第二方面提供了一种树脂分散液，其包含改性纳米二氧化硅粒子、分散树脂和助分散剂，其中，所述改性纳米二氧化硅粒子为经硅烷表面修饰的纳米二氧化硅，所述改性纳米二氧化硅粒子的真密度为2.0
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2.2g/cm3；所述树脂分散液中金属离子杂质的总含量小于10ppm，单一金属离子杂质的含量小于3ppm，卤素离子的含量小于3ppm。
[0012]上述树脂分散液中所含的改性纳米二氧化硅粒子的真密度可高达2.0
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2.2g/cm3，突破了对常规烷氧基硅水解法制得的SiO2粒子的真密度的限制，无需再对粒子进行煅烧等处理实现致密化，且其在与树脂材料的混合过程中，能耐受高速剪切力而不发生破损、不影响混合物料的触变性。同时，该树脂分散液中的杂质含量较低，不存在水玻璃制备法带来的杂质含量高的问题，特别适合用于对材料纯度要求高的半导体封装领域，并能大大减少对电子元件及金属线路造成腐蚀，以提高可靠性。
[0013]本申请实施例第三方面还提供了一种改性二氧化硅溶胶，其包含改性纳米二氧化硅粒子，其中，改性纳米二氧化硅粒子为经有机硅化合物表面修饰的纳米二氧化硅，该改性纳米二氧化硅粒子的真密度为2.0
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2.2g/cm3；该改性二氧化硅溶胶中金属离子杂质的总含量小于10ppm，单一金属离子杂质的含量小于3ppm，卤素离子的含量小于3ppm。
[0014]本申请实施方式中，基于透射电子显微镜照片获知的所述改性纳米二氧化硅粒子的粒径变异系数小于或等于15％。
[0015]本申请实施例第四方面还提供了一种改性二氧化硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将醇、稀氨水和烷氧基硅在40℃以上的温度下进行搅拌反应，得到含纳米二氧化硅粒子的二氧化硅溶胶；其中，所述醇与稀氨水的质量比为8:1
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40:1，进行所述搅拌反应时的搅拌速度为250
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750rpm；
[0017](2)向上述二氧化硅溶胶中加入有机硅修饰剂，以在所述纳米二氧化硅粒子的表面修饰上有机硅化合物，之后去除体系中的杂质，得到改性二氧化硅溶胶。
[0018]上述改性二氧化硅溶胶的制备方法中，不采用碱金属硅酸盐、含氯硅烷等含碱金属和氯杂质的硅源，而是利用烷氧基硅作硅源，在特定质量比的醇与稀氨水构成的混合反应介质体系中，控制搅拌反应的速度在一定范围，可以合成得到高真密度、低杂质含量、低粒径变异系数、分散性好的改性二氧化硅溶胶。
[0019]本申请实施例第五方面还提供了一种树脂分散液的制备方法，包括以下步骤：
[0020](1)将醇、稀氨水和烷氧基硅在40℃以上的温度下进行搅拌反应，得到含纳米二氧化硅粒子的二氧化硅溶胶；其中，所述醇与稀氨水的质量比为8:1
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40:1，进行所述搅拌反应时的搅拌速度为250
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750rpm；
[0021](2)向上述二氧化硅溶胶中加入有机硅修饰剂，以在所述纳米二氧化硅粒子的表
面修饰上有机硅化合物，之后去除体系中的杂质，得到改性二氧化硅溶胶；
[0022](3)回收所述改性二氧化硅溶胶中的醇，并向其中添加助分散剂，以置换体系中的残余水和醇，得到改性纳米二氧化硅粒子的助分散剂分散液；
[0023](4)将所述改性纳米二氧化硅粒子的助分散剂分散液与分散树脂混合，得到改性纳米二氧化硅粒子的树脂分散液。
[0024]上述制备方法适合制备得到如本申请第一方面或第二方面所述的树脂分散液。上述制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树脂分散液，其特征在于，所述树脂分散液包含改性纳米二氧化硅粒子、分散树脂和助分散剂，其中，所述改性纳米二氧化硅粒子为经有机硅化合物表面修饰的纳米二氧化硅，所述改性纳米二氧化硅粒子在所述树脂分散液中的质量百分含量为39
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60wt％，基于动态光散射法测得的所述改性纳米二氧化硅粒子的平均粒径与其平均一次粒径之比小于或等于2.0。2.如权利要求1所述的树脂分散液，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅粒子的真密度为2.0
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2.2g/cm3。3.如权利要求1或2所述的树脂分散液，其特征在于，所述树脂分散液中不含有机胺。4.如权利要求1
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3任一项所述的树脂分散液，其特征在于，基于透射电子显微镜照片获知的所述改性纳米二氧化硅粒子的粒径变异系数小于或等于15％。5.如权利要求1
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4任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述树脂分散液中金属离子杂质的总含量小于10ppm，单一金属离子杂质的含量小于3ppm，卤素离子的含量小于3ppm。6.如权利要求1
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5任一项所述的树脂分散液，其特征在于，基于动态光散射法测得所述改性纳米二氧化硅粒子的平均粒径在15nm
‑
150nm的范围内。7.如权利要求1
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6任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述助分散剂在所述树脂分散液中的质量百分含量为0.3
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10wt％，所述分散树脂在所述树脂分散液中的质量百分含量为30
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60wt％。8.如权利要求1
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7任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述助分散剂包括醚类物质、酮类物质、酯类物质、酰胺类物质、腈类物质中的一种或多种。9.如权利要求1
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8任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述分散树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚硅氧烷、聚酰胺酸、聚氨酯的单体或预聚体中的至少一种。10.如权利要求1
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9任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅粒子中，所述有机硅化合物的质量是所述纳米二氧化硅的质量的0.3
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15wt％。11.如权利要求10所述的树脂分散液，其特征在于，所述硅烷具有烷基、苯基、乙烯基、(甲基)丙烯酰氧基、环氧基、胺基中的至少一种基团。12.一种树脂分散液，其特征在于，所述树脂分散液包含改性纳米二氧化硅粒子、分散树脂和助分散剂，其中，所述改性纳米二氧化硅粒子为经硅烷表面修饰的纳米二氧化硅，所述改性纳米二氧化硅粒子的真密度为2.0
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2.2g/cm3；所述树脂分散液中金属离子杂质的总含量小于10ppm，单一金属离子杂质的含量小于3ppm，卤素离子的含量小于3ppm。13.如权利要求12所述的树脂分散液，其特征在于，所述树脂分散液中不含有机胺。14.如权利要求12或13所述的树脂分散液，其特征在于，基于透射电子显微镜照片获知的所述改性纳米二氧化硅粒子的粒径变异系数小于或等于15％。15.如权利要求12
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14任一项所述的树脂分散液，其特征在于，基于动态光散射法测得的所述改性纳米二氧化硅粒子的平均粒径与其平均一次粒径之比小于或等于2.0。16.如权利要求12
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15任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅粒子在所述树脂分散液中的质量百分含量为39
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60wt％。17.如权利要求12
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16任一项所述的树脂分散液，其特征在于，所述助分散剂在所述树脂分散液中的质量百分含量为0.3
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10wt％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁灿，盛吕红，解孝林，刘成杰，包旭升，周兴平，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：