用于半导体器件封装的环氧树脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体封装用树脂组合物，特别涉及提高粘接性和耐湿性的环氧树脂组合物及其制备方法。本发明专利技术通过在组合物中添加１，８－二氮杂双环（５，４，０）十一烯－７的水溶液，调节合适的酸碱度，增强了硅烷偶联剂与结晶型二氧化硅粉末和／或熔融型二氧化硅粉末表面的反应性，使结晶型二氧化硅粉末和／或熔融型二氧化硅粉末表面快速形成均匀的硅烷偶联剂的单分子覆盖层。本发明专利技术的组合物包括环氧树脂、酚醛树脂固化剂、固化促进剂、无机填料、硅烷偶联剂、ＤＢＵ水溶液、脱模剂和着色剂。本发明专利技术的环氧树脂组合物有效地提高了环氧树脂组合物的粘接性和耐湿性。通过采用本发明专利技术的环氧树脂组合物封装的集成电路的可靠性考核数据可以得出结论。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体封装用树脂组合物，特别涉及到一种提高粘接性和耐湿性的环氧树脂组合物及其制备方法。
技术介绍
为了提高半导体封装用环氧树脂组合物的耐湿性，通常是采用硅烷偶联剂对环氧树脂组合物中的填料部分进行预处理。关于硅烷偶联剂对填料的预处理方法，公知的方法包括干式法和湿式法；其中，干式法是将硅烷偶联剂喷洒在二氧化硅粉末表面上，所述方法的缺点是硅烷偶联剂喷洒在二氧化硅粉末(以下，简称硅微粉)表面分布不均匀；湿式法是将二氧化硅粉末通过高速搅拌分散在水或溶剂中，然后加入硅烷偶联剂，所述方法虽然使硅烷偶联剂与二氧化硅粉末充分接触，但由于反应性差，处理效果不好，使制得的环氧树脂组合物在经过高温固化后的材料的强度下降，特别是抗弯强度仅为1000kg/cm2左右。为了克服上述缺点，1988年日本住友电木株式会社申请的专利(JP1242658)中报道了先将二氧化硅(石英)粉碎，再添加硅烷偶联剂，但其效果仍使硅烷偶联剂与二氧化硅粉末接触不均匀，并且由于硅烷偶联剂水解反应不充分，所以硅烷偶联剂对二氧化硅粉末表面处理的效果不好。1986年日本富士通株式会社申请专利(JP62-212420)，提出将含氨基硅烷偶联剂包覆在无机填料上，为了使氨基硅烷偶联剂包覆充分，需增加氨基硅烷偶联剂的用量；但是，当氨基硅烷偶联剂的用量较多时，使制得的树脂组合物成型时流动性差。1989年东芝株式会社(JP2-218735)、1988年松下电工株式会社(JP2124923)、1988年松下电工株式会社(JP2-86648)、1989年日东电工株式会社(JP3-68158)分别报道了用各种含有氨基、环氧基的硅烷偶联剂的处理二氧化硅粉末来提高粘接性和耐湿性。1990年日东电工株式会社(JP4-388560)为了提高封装树脂的耐湿性，公布了无机填料是由颗粒直径(粒径)为20-70微米的二氧化硅(X)和经氨基硅烷偶联剂覆盖处理的平均粒径为0.1-10微米的二氧化硅粉末(Y)混合而成。但无机填料平均粒径为20-40微米时，所制备的环氧树脂组合物在经过高温固化后的材料的抗弯强度仅为1000kg/cm2。上述已有技术中的无机填料用硅烷偶联剂处理后，硅烷偶联剂在二氧化硅粉末表面包覆仍存在不均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高环氧树脂组合物的耐湿性和粘接性能，克服已有技术中硅烷偶联剂处理二氧化硅的不均匀性，提出一种用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其中通过添加1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一烯-7(以下简称DBU)的水溶液，调节反应体系的酸碱度，以增强硅烷偶联剂与二氧化硅粉末表面的反应性，使二氧化硅粉末表面快速形成均匀的硅烷偶联剂的单分子覆盖层。本专利技术的另一目的是提供一种用于半导体器件封装的环氧树脂组合物的制备方-->法。本专利技术的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，以环氧树脂的重量份为基准，在该环氧树脂组合物中包括以下组分及含量：组分名称                 重量份1、环氧树脂              1002、酚醛树脂固化剂        5～1003、固化促进剂            0.1～104、无机填料              300～8005、硅烷偶联剂            2～66、DBU水溶液             0.5～57、脱模剂                0.1～58、着色剂                0.1～5所述的DBU水溶液的浓度优选为0.5～5％(重量百分数)。所述的环氧树脂可以选自邻甲酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、杂环型环氧树脂和多官能团环氧树脂等所组成的组中的至少一种。所述的酚醛树脂固化剂的使用量，相对于100重量份环氧树脂使用量，优选为45～100重量份。所述的酚醛树脂固化剂可以选自苯酚线型酚醛树脂、苯甲酚线型酚醛树脂、单羟基或二羟基萘酚醛树脂、对二甲苯与苯酚或萘酚缩聚的酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、氨基酚醛树脂、三聚氰胺酚醛树脂、苯撑型酚醛树脂和联苯型酚醛树脂等所组成的组中的至少一种。所述固化促进剂的使用量，相对于100重量份环氧树脂使用量，优选为0.5～5重量份。所述的固化促进剂是咪唑化合物、叔胺化合物、有机膦化合物等所组成的组中的至少一种。所述的咪唑化合物选自2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-(十七烷基)咪唑等所组成的组中的至少一种；所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7等所组成的组中的至少一种；所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦等所组成的组中的至少一种。所述的无机填料是结晶型二氧化硅粉末、熔融型二氧化硅粉末或它们的混合物等。所述的结晶型二氧化硅粉末和熔融型二氧化硅粉末的中位径(D50)都为10～40微米，优选中位径都为18～25微米。此外，从环氧树脂组合物的流动性与高填充量角度出发，所述的无机填料都优选为球形粉末。所述的硅烷偶联剂选自：γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷等所组-->成的组中的至少一种。所述硅烷偶联剂的结构式如下：分子式            名称γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷2-(3，4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷苯胺基丙基三甲氧基硅烷4   HSCH2CH2CH2Si(OCH3)3    γ-巯基丙基三甲氧基硅烷所述硅烷偶联剂是在分子中含有两种可反应官能团R和R’的低分子化合物，其通式如下：R’-Si-(OR)3，其中R’为：R为CH3-，C2H5-。R’-Si-(OR)3水解后可以与结晶型二氧化硅粉末和/或熔融型二氧化硅粉末表面上的羟基发生化学反应生成Si-O-Si健结构，从而使硅烷偶联剂在结晶型二氧化硅粉末和/或熔融型二氧化硅粉末的表面形成一层单分子层。在上述的反应中，硅烷偶联剂的水解反应速度对于硅烷偶联剂在结晶型二氧化硅粉末和/或熔融型二氧化硅粉末的表面能否形成一层单分子层起到关键的作用。为加快硅烷偶联剂的水解和键合反应速度，需要通过调节反应体系的酸碱性来实现。为了赋予组合物颜色，可以加入本领域常用的着色剂，如碳黑等；所述的脱模剂可以为本领域常用的脱模剂，如巴西棕榈蜡(简称：巴蜡)等。通过本专利技术者的长期研究，发现加入预先制备的DBU水溶液可以满足硅烷偶联剂在结晶型二氧化硅粉末和/或熔融型二氧化硅粉末的表面反应而形成一层单分子层要求，调节反应体系的酸碱性的pH值优选为9～10，其pH值9～10的调节，可通过DBU水溶液在体系中的0.5～5重量份进行调节。本专利技术中用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，为满足其它方面的性能，还可以再加入本领域常用的各种添加剂，如阻燃剂(如三氧化二锑)和/或低应力改进剂(如硅油)等。本专利技术的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物的制备方法，主要是通过高速混合器(转速可为50～300转/分)，将上述用于半导体器件封装的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其特征是，以环氧树脂的重量份为基准，在该环氧树脂组合物中包括以下组分及含量：组分名称　重量份环氧树脂　１００酚醛树脂固化剂　５～１００固化促进剂　０．１～１０无机填料　３００～８００硅烷偶联剂　２～６１，８－二氮杂双环（５，４，０）十一烯－７水溶液　０．５～５脱模剂　０．１～５着色剂　０．１～５所述的固化促进剂是咪唑化合物、叔胺化合物、有机膦化合物所组成的组中的至少一种；所述的无机填料是结晶型二氧化硅粉末、熔融型二氧化硅粉末或它们的混合物；所述的１，８－二氮杂双环（５，４，０）十一烯－７水溶液的重量百分数浓度为０．５～５％。

【技术特征摘要】
CN 2009-9-30 200910235292.61.一种用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其特征是，以环氧树脂的重量份为基准，在该环氧树脂组合物中包括以下组分及含量：组分名称                                  重量份环氧树脂                                  100酚醛树脂固化剂                            5～100固化促进剂                                0.1～10无机填料                                  300～800硅烷偶联剂                                2～61，8-二氮杂双环(5，4，0)十一烯-7水溶液    0.5～5脱模剂                                    0.1～5着色剂                                    0.1～5所述的固化促进剂是咪唑化合物、叔胺化合物、有机膦化合物所组成的组中的至少一种；所述的无机填料是结晶型二氧化硅粉末、熔融型二氧化硅粉末或它们的混合物；所述的1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一烯-7水溶液的重量百分数浓度为0.5～5％。2.根据权利要求1所述的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其特征是：所述的环氧树脂选自邻甲酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、杂环型环氧树脂和多官能团环氧树脂所组成的组中的至少一种。3.根据权利要求1所述的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其特征是：所述的酚醛树脂固化剂为45～100重量份。4.根据权利要求1或3所述的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其特征是：所述的酚醛树脂固化剂选自苯酚线型酚醛树脂、苯甲酚线型酚醛树脂、单羟基或二羟基萘酚醛树脂、对二甲苯与苯酚或萘酚缩聚的酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、氨基酚醛树脂、三聚氰胺酚醛树脂、苯撑型酚醛树脂和联苯型酚醛树脂所组成的组中的至少一种。5.根据权利要求1所述的用于半导体器件封装的环氧树脂组合物，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，王善学，卢绪奎，
申请(专利权)人：北京科化新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]