CN101759960A - 环氧树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种环氧树脂组合物，包括固化促进剂，其特征在于，所述的固化促进剂采用微胶囊包覆方法制成固化促进剂微胶囊。本发明环氧树脂组合物特别适用于半导体器件的封装，具有优异的成型性和可靠性；在常温下固化促进剂由于有微胶囊包覆，在塑封料中表现为惰性，对环氧树脂和酚醛树脂没有促进作用，这样大大增加了环氧塑封料的贮存期并且使塑封料在模具中初始熔融粘度很低，有利于半导体器件的封装；而在封装高温过程中微胶囊熔化破裂释放出促进剂，迅速使塑封料固化成型完成封装。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂组合物。
背景技术
环氧塑封料在IC、二极管等上封装应用越来越多。为了适应高效生产的需要，厂家要求环氧塑封料除了保证所封装材料的可靠性之外，还必须具有能够在一定的温度下快速固化而常温下贮存期较长的特点。环氧塑封料主要成份为环氧树脂，酚醛树脂、固化促进剂、填料、阻燃剂、脱模剂、着色剂等。由于酚醛树脂为环氧树脂的高温固化剂，在没有固化促进剂存在时高温下需要较长时间才能凝胶。为此必须加入适当的固化促进剂以缩短凝胶时间。常用的促进剂有咪唑及改性咪唑、1，8-重氮二环(5，4，0)-7-十一碳烯(DBU，1，8-diazabicyclo(5，4，0)-7-undecene)与酚类(phenolic)的盐类，三苯基磷及其它路易斯碱类化合物等。但促进剂的加入通常会缩短环氧塑封料的贮存期且会导致成型时物料在模具中初始熔融粘度加大，从而不利于物料中夹带的气体的排除，最终影响制品的质量，甚至无法充满模具。环氧塑封料也必须进行低温贮存运输。在室温下储存环氧塑封料(EMC)物料时，必须在短期内迅速用尽，造成相当的不便，因此有必要开发具有较长室温贮存时间且性能不变的环氧塑封料(EMC)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种有利于半导体器件封装的环氧树脂组合物。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种环氧树脂组合物，包含固化促进剂，其特点是，所述的固化促进剂采用微胶囊包覆方法制成固化促进剂微胶囊。
本发明所述的固化促进剂微胶囊所采用的微胶囊包覆方法可以为现有技术中公开的任何一种微胶囊包覆方法。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为1-80um，最大粒径不超过150um。这样既可保证树脂组合物的分散性不变坏，也可使固化促进剂微胶囊在捏合过程中容易破裂。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述的固化促进剂为粒径小于5um的球形颗粒。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述的固化促进剂微胶囊中，采用微胶囊包覆方法包在固化促进剂外的覆盖层由1-2层构成：当覆盖层为1层时，该层为树脂材料层；当覆盖层为2层时，第1层为无机材料层，无机材料层粘附于固化促进剂表面，第2层为树脂材料层，树脂材料层覆盖在第1层无机材料层上。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述的树脂材料层为热固性树脂材料层，所述的热固性树脂材料选自酚类甲醛树脂、尿素甲醛树脂、苯胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛甲醛树脂。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述的无机材料层为氢氧化铝层或氢氧化锌层。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的一种环氧树脂组合物，其特点是，所述固化促进剂为具有环氧树脂和酚醛树脂交联固化反应催化剂作用的物质；优选：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-甲基-4-苯基咪唑等咪唑类化合物；苄基二甲胺、三乙胺苄基二甲胺、1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7等叔胺化合物；三苯基膦、四苯基膦、三(对甲基苯基)膦等有机膦化合物；它们可以单独使用也可以混合使用，混合使用时，可以两两混合，也可以多个混合，混合比例不限。
本发明所述的环氧树脂组合物的组份可以是现有技术中公开的任何一种包括固化促进剂的环氧树脂组合物，主要包含(A)无机填料，(B)环氧树脂，(C)酚醛树脂固化剂(D)固化促进剂，(E)其它必要的添加剂，等等。
所述的环氧树脂(B)，包括各种聚合物，它们的一个分子中至少有两个环氧基，其例包括联苯型环氧树脂、邻甲酚线型环氧树脂、多官能团型环氧树脂、双酚A-型环氧树脂、环茂烯型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、烷基改性型环氧树脂等。其中有的环氧树脂可以单独或者混合使用。
所述的固化剂酚醛树脂(C)，可以是线型酚醛树脂和它的衍生物、对二甲苯改性的酚醛树脂、二环戊二烯改性的酚醛树脂等，它们可以单独使用也可以混合使用。
所述的无机填料(A)有熔融二氧化硅、结晶二氧化硅，形状有角形的，球形的，除了二氧化硅外，在不损害本发明效果的范围内，根据需要还可以含有氧化铝、氧化锆、氧化镁、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、氧化钛、氧化锑和水滑石等无机化合物，关于本发明的环氧组合物中无机填充剂的配合量无特别限制，可以单独或者混合使用。
所述的(E)其它必要的添加剂常用的有小于总量2％的脱模剂巴西棕榈腊及各种合成蜡，小于总量1％的着色剂碳黑，小于总量3％的阻燃剂溴代环氧和三氧化锑，小于总量2％的硅烷偶联剂，小于总量1％的硅橡胶等之类的应力吸收剂。
与现有技术相比，本发明环氧树脂组合物具有以下优点：它特别适用于半导体器件的封装，具有优异的成型性和可靠性；在常温下固化促进剂由于有微胶囊包覆，在塑封料中表现为惰性，对环氧树脂和酚醛树脂没有促进作用，这样大大增加了环氧塑封料的贮存期并且使塑封料在模具中初始熔融粘度很低，有利于半导体器件的封装；而在封装高温过程中微胶囊熔化破裂释放出促进剂，迅速使塑封料固化成型完成封装。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1。一种环氧树脂组合物，包括固化促进剂，所述的固化促进剂采用微胶囊包覆方法制成固化促进剂微胶囊。
实施例2。实施例1所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为80um，最大粒径为150um。
实施例3。实施例1所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为1um，最大粒径为10um。
实施例4。实施例1所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为40um，最大粒径为100um。
实施例5。实施例1所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为60um，最大粒径为150um。
实施例6。实施例1所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为20um，最大粒径为80um。
实施例7。实施例1-6任何一项所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂为粒径小于5um的球形颗粒。
实施例8。实施例1-7任何一项所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊中，采用微胶囊包覆方法包在固化促进剂外的覆盖层为1层，且该层为树脂材料层。
实施例9。实施例8所述的环氧树脂组合物中，所述的树脂材料层为热固性树脂材料层，所述的热固性树脂材料为酚类甲醛树脂、尿素甲醛树脂、苯胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛甲醛树脂。
实施例10。实施例1-7任何一项所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂微胶囊中，采用微胶囊包覆方法包在固化促进剂外的覆盖层为2层：第1层为无机材料层，无机材料层粘附于固化促进剂表面，第2层为树脂材料层，树脂材料层覆盖在第1层无机材料层上。
实施例11。实施例10所述的环氧树脂组合物中，所述的树脂材料层为热固性树脂材料层，所述的热固性树脂材料为酚类甲醛树脂、尿素甲醛树脂、苯胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛甲醛树脂；所述的无机材料层为氢氧化铝层或氢氧化锌层。
实施例12。实施例1-11任何一项所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂为具有环氧树脂和酚醛树脂交联固化反应催化剂作用的物质。
实施例13。实施例12所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂为咪唑类化合物，可以是2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑或2-甲基-4-苯基咪唑；可以单独使用或混合使用。
实施例14。实施例12所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂为叔胺化合物，可以是苄基二甲胺、三乙胺苄基二甲胺、1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7；可以单独使用或混合使用。
实施例15。实施例12所述的环氧树脂组合物中，所述的固化促进剂为有机膦化合物，可以是三苯基膦、四苯基膦、三(对甲基苯基)膦；可以单独使用或混合使用。
实施例16。对比例及其结果。
对比例1：一种环氧树脂组合物，包括固化促进剂，所述的固化促进剂采用微胶囊包覆方法制成固化促进剂微胶囊。其制备步骤如下，
(1)将称量好的无机填料，在高速搅拌机里用硅烷偶联剂进行表面处理，并搅拌均匀；
(2)将称量好的环氧树脂、酚醛树脂，上述处理好的无机填料，固化促进剂微胶囊以及微量组分着色剂、脱模剂、偶联剂和阻燃剂等在混合机里进行高速搅拌，混合均匀；
(3)将步骤(2)的混合物于70-100摄氏度双辊炼胶机上捏合，冷却，然后粉碎以制备树脂组合物。
对比例2：所述的固化促进剂选用DBU的酚盐，具体为San Apro公司所制造的U-CAT841；其余与对比例1相同。结果用下述方法进行测试：
1、凝胶化时间GT：取约2克的样品(粉料)，放在电加热盘上(175±2℃)进行测试。
2、螺旋流动长度SF：称取15克的样品(粉料)，在流动模具温度为(175±2℃)、注塑压力为70Kg/cm2，在模具中成型、固化2-3分钟测得。结果如下表：
表1环氧组合物组成及贮存寿命(25℃)
| 成份 | 对比例1 | 对比例2 |
| 二氧化硅 | 800 | 800 |
| 邻甲酚醛环氧树脂 | 160 | 160 |
| 线性酚醛树脂 | 80 | 80 |
| 微胶囊包覆促进剂 | 20 | |
| U-CAT841 | 7 | |
| 脱模剂 | 3 | 3 |
| 偶联剂 | 5 | 5 |
| 碳黑 | 3 | 3 |
| 胶化时间(秒)初始 | 30 | 30 |
| 胶化时间(秒)3天后 | 30 | 25 |
| 胶化时间(秒)7天后 | 29 | 18 |
| 流动长度(厘米)初始 | 90 | 100 |
| 流动长度(厘米)3天后 | 92 | 80 |
| 流动长度(厘米)7天后 | 90 | 65 |
Claims (8)
1.一种环氧树脂组合物，包括固化促进剂，其特征在于，所述的固化促进剂采用微胶囊包覆方法制成固化促进剂微胶囊。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂微胶囊的平均粒径为1-80um，最大粒径不超过150um。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂为粒径小于5um的球形颗粒。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂微胶囊中，采用微胶囊包覆方法包在固化促进剂外的覆盖层由1-2层构成：当覆盖层为1层时，该层为树脂材料层；当覆盖层为2层时，第1层为无机材料层，无机材料层粘附于固化促进剂表面，第2层为树脂材料层，树脂材料层覆盖在第1层无机材料层上。
5.根据权利要求4所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的树脂材料层为热固性树脂材料层，所述的热固性树脂材料选自酚类甲醛树脂、尿素甲醛树脂、苯胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或糠醛甲醛树脂。
6.根据权利要求4所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的无机材料层为氢氧化铝层或氢氧化锌层。
7.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂为具有环氧树脂和酚醛树脂交联固化反应催化剂作用的物质。
8.根据权利要求7所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化促进剂为咪唑类化合物，包括2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑或2-甲基-4-苯基咪唑；或者为叔胺化合物，包括苄基二甲胺、三乙胺苄基二甲胺、1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7；或者为有机膦化合物，包括三苯基膦、四苯基膦、三(对甲基苯基)膦；可以单独使用或混合使用。
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