CN101974206B - 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，其特征在于：它是由以下重量配比的原料组成：含联苯结构单元的环氧树脂5～30；改性酚醛树脂5～20；无机填料50～300；固化促进剂0.5～2.5；硅烷偶联剂0.5～4.5；着色剂0.1～5；脱模剂0.5～4.5；本发明环氧树脂组合物不含有传统意义上的阻燃剂，其原料环氧树脂和酚醛树脂均具有一定的阻燃性。本发明环氧树脂组合物不仅能达到UL-94V-0级的阻燃标准，而且也符合和满足绿色环保对环氧树脂组合物的无卤无锑并能满足无铅工艺高温可靠性的要求，它具有低粘度、低膨胀系数、高导热性，适用于绿色封装半导体器件和集成电路。

Description

环氧树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种半导体封装用的环氧树脂组合物。
背景技术
2003年欧盟发布的WEEE和RoHS两个法令中规定在废弃的电气或电子器材中，将限期禁止使用六种有害材料，日本推行更为严格的SONY标准，同时我国信息产业部也颁布实施了《电子信息产品污染控制管理办法》，电子产品的绿色环保要求已经成为一种不可逆转的趋势，随着人们环保意识的提高，电子垃圾也开始引起了重视，作为电子封装材料的环氧模塑料环保化成为不可逆转的趋势。
目前，电子产品向高性能、多功能、小型化、便携式发展，不但对集成电路的性能要求在不断提升，而且对电子封装密度有了更高的要求。其中包括：封装的引脚数越来越多；布线节距越来越小；封装厚度越来越薄；封装在基板上所占的面积比例越来；需要采用低介电常数、低膨胀系数、高导热封装料和极低的吸水率等。封装技术的进步，要求封装材料在性能有所提高，以适应新技术条件。
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，提供一种具有良好封装性能、高阻燃性、环保性能好的环氧树脂组合物。
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，其特点是：它是由以下重量配比的原料组成：
含联苯结构单元的环氧树脂    5～30；
改性酚醛树脂    5～20；
无机填料        50～300；
固化促进剂      0.5～2.5；
硅烷偶联剂       0.5～4.5；
着色剂          0.1～5；
脱模剂          0.5～4.5；
所述的含联苯结构单元的环氧树脂是指通式为(I)的环氧树脂：
其中：n＝1-10；
所述的改性酚醛树脂是指通式为(II)的酚醛树脂：
其中：m＝1-10，n＝1-10。
以上所述的环氧树脂组合物技术方案中：所述的无机填料可以选用现有技术中公开的任何一种适用于环氧树脂组合物的无机填料，优选为球形硅微粉。
以上所述的环氧树脂组合物技术方案中：所述的硅烷偶联剂优选KH560、KBM303、KH570、KH580、KBM803或者KBM603的一种或几种组成的混合物。当使用混合物时，其混合比例可以任意选择。
以上所述的环氧树脂组合物技术方案中：所述的固化促进剂优选为咪唑类化合物、叔胺化合物或者有机膦化合物中的一种或几种组成的混合物。当使用混合物时，其混合比例可以任意选择。所述的咪唑类化合物优选2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑或者2-甲基-4-苯基咪唑。所述的叔胺化合物优选苄基二甲胺、三乙胺苄基二甲胺或者1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7。所述的有机膦化合物优选三苯基膦、四苯基膦或者三
(对甲基苯基)膦。
以上所述的环氧树脂组合物技术方案中：所述的着色剂可以为现有技术中公开的任何一种适用于环氧树脂组合物的着色剂，优选炭黑。
以上所述的环氧树脂组合物技术方案中：所述的脱模剂优选为硬脂酸及其盐类脱模剂与/或蜡类脱模剂。所述的硬脂酸及其盐类脱模剂优选硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁或者硬脂酸锂；所述的蜡类脱模剂优选为褐煤蜡或者棕榈蜡。也可以选用其它适用于环氧树脂组合物的脱模剂。
本发明所述的环氧树脂组合物可以采用以下方法进行制备：将原料按所述的重量配比准确称量后，将无机填料用偶联剂在混合机中处理2-10分钟，然后加入其它原料，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为80～130℃，混炼时间为2～20分钟，将混合材料压成1.5mm左右厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼。
与现有技术相比，本发明环氧树脂组合物的阻燃性较高，它不含有传统意义上的阻燃剂，其原料环氧树脂和酚醛树脂均具有一定的阻燃性。本发明环氧树脂组合物不仅能达到UL-94V-0级的阻燃标准，而且也符合和满足绿色环保对环氧树脂组合物的无卤无锑并能满足无铅工艺高温可靠性的要求，它具有低粘度、低膨胀系数、高导热性，适用于绿色封装半导体器件和集成电路。
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，它是由以下重量配比的原料组成：
含联苯结构单元的环氧树脂    5；
改性酚醛树脂                5；
无机填料                    50；
固化促进剂                  0.5；
硅烷偶联剂                  0.5；
着色剂                      0.1；
脱模剂                      0.5；
所述的含联苯结构单元的环氧树脂是指通式为(I)的环氧树脂：
其中：n＝1-10；
所述的改性酚醛树脂是指通式为(II)的酚醛树脂：
其中：m＝1-10，n＝1-10。
实施例2。一种环氧树脂组合物，它是由以下重量配比的原料组成：
含联苯结构单元的环氧树脂    30；
改性酚醛树脂                20；
无机填料                    300；
固化促进剂                  2.5；
硅烷偶联剂                  4.5；
着色剂                      5；
脱模剂                      4.5；
所述的含联苯结构单元的环氧树脂和改性酚醛树脂的结构式与实施例1相同。
实施例3。一种环氧树脂组合物，它是由以下重量配比的原料组成：
含联苯结构单元的环氧树脂    10；
改性酚醛树脂                15；
无机填料                    200；
固化促进剂                  1；
硅烷偶联剂                  1；
着色剂                      1；
脱模剂                      1；
所述的含联苯结构单元的环氧树脂和改性酚醛树脂的结构式与实施例1相同。
实施例4。一种环氧树脂组合物，它是由以下重量配比的原料组成：
含联苯结构单元的环氧树脂    20；
改性酚醛树脂                10；
无机填料                    150；
固化促进剂                  1.5；
硅烷偶联剂                  2.5；
着色剂                      2；
脱模剂                      2.5；
所述的含联苯结构单元的环氧树脂和改性酚醛树脂的结构式与实施例1相同。
实施例4。实施例1-3任何一项所述的环氧树脂组合物中：所述的无机填料为球形硅微粉。
实施例5。实施例1-4任何一项所述的环氧树脂组合物中：所述的硅烷偶联剂选自KH560、KBM303、KH570、KH580、KBM803或者KBM603的一种或几种组成的混合物。
实施例6。实施例1-5任何一项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、叔胺化合物或者有机膦化合物中的一种或几种组成的混合物。
实施例7。实施例6所述的环氧树脂组合物中：所述的咪唑类化合物选自2-甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑或者2-甲基-4-苯基咪唑。
实施例8。实施例6所述的环氧树脂组合物中：所述的叔胺化合物选自苄基二甲胺、三乙胺苄基二甲胺或者1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一碳烯-7。
实施例9。实施例6所述的环氧树脂组合物中：所述的有机膦化合物选自三苯基膦、四苯基膦或者三(对甲基苯基)膦。
实施例10。实施例1-9任何一项所述的环氧树脂组合物中：所述的着色剂为炭黑。
实施例11。实施例1-10任何一项所述的环氧树脂组合物中：所述的脱模剂为硬脂酸及其盐类脱模剂与/或蜡类脱模剂；所述的硬脂酸及其盐类脱模剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁或者硬脂酸锂；所述的蜡类脱模剂为褐煤蜡或者棕榈蜡。
实施例12。对比实验。
实验例1。选用实施例1所述的通式(I)环氧树脂：60克；实施例1所述的通式(II)酚醛树脂：53克；固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；无机填料硅微粉：603克；偶联剂KH-5604.5克；着色剂炭黑3克；脱模剂巴西棕榈蜡3克。上述配方中原材料各组分准确称量后，将硅微粉用偶联剂在混合机中处理5分钟，然后加入其它组分，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为90℃，混炼时间为10分钟，将混合材料压成1.5mm厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼，进行性能测试。
实验例2。选用实施例1所述的通式(I)环氧树脂：60克；实施例1所述的通式(II)酚醛树脂：58克；固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；无机填料硅微粉：614克；偶联剂KH-5604.5克；着色剂炭黑3克；脱模剂巴西棕榈蜡3克。上述配方中原材料各组分准确称量后，将硅微粉用偶联剂在混合机中处理5分钟，然后加入其它组分，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为10分钟，将混合材料压成1.5mm厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼，进行性能测试。
实验例3。选用实施例1所述的通式(I)环氧树脂：60克；实施例1所述的通式(II)酚醛树脂：61克；固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；无机填料硅微粉：620克；偶联剂KH-5604.5克；着色剂炭黑3克；脱模剂巴西棕榈蜡3克。上述配方中原材料各组分准确称量后，将硅微粉用偶联剂在混合机中处理5分钟，然后加入其它组分，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为10分钟，将混合材料压成1.5mm厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼，进行性能测试。
对比例1。邻甲酚醛环氧树脂195XL-7：60克；线性酚醛树脂PF-5090：53克；固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；无机填料硅微粉：603克；偶联剂KH-5604.5克；着色剂炭黑3克；脱模剂巴西棕榈蜡3克；阻燃剂三氧化二锑：15克。上述配方中原材料各组分准确称量后，将硅微粉用偶联剂在混合机中处理5分钟，然后加入其它组分，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为90℃，混炼时间为10分钟，将混合材料压成1.5mm厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼，进行性能测试。
对比例2。环氧树脂邻甲酚醛环氧树脂195XL-7：60克；线性酚醛树脂PF-5090：61克；固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；无机填料硅微粉：620克；偶联剂KH-5604.5克；着色剂炭黑3克；脱模剂巴西棕榈蜡3克；阻燃剂三氧化二锑：18克。上述配方中原材料各组分准确称量后，将硅微粉用偶联剂在混合机中处理5分钟，然后加入其它组分，在双辊混炼机上进行熔融混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为10分钟，将混合材料压成1.5mm厚的薄片，待混合均匀后，冷却粉碎，压成料饼，进行性能测试。
对比实验中主要性能指标是用下述方法进行测试的：
1、阻燃性：把样品在175℃/25Mpa条件下制成1/16英寸厚度的样块，然后在175℃/6h的条件下进行后固化，最后通过垂直燃烧法按照GB4609-84进行阻燃测试，成形的样条施加火焰离火后燃烧时间不大于10秒时判定为FV-O，不大于10秒时判定为FV-1。
2、流动性：在传递模塑压机上借助EMMI-1-66螺旋流动金属模具测定的，模具温度175±2℃，取样品粉料15g进行测试。
3、玻璃化转变温度(Tg)
使用热机械分析仪(TMA)测定所述组合物的玻璃化转变温度。
4、热膨胀系数
利用热机械分析仪(TMA)测定所述组合物的线性热膨胀系数。
5、吸水性
将样品制成80mm×10mm×4mm的长条，在175℃/6h的条件下进行后固化，然后按照GB1034-86依次：烘干---干燥---称量m1---煮沸---擦干表面---称量m2。吸水率的计算：Wp＝(m2-m1)/m1×100％
实验结果见下表：

Claims (1)

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于：它是由以下重量配比的原料组成：
通式(I)环氧树脂：60克；
通式(II)酚醛树脂：53克；
固化促进剂2-甲基咪唑：1.5克；
无机填料硅微粉：603克；
偶联剂KH-560 4.5克；
着色剂炭黑 3克；
脱模剂巴西棕榈蜡3克；
通式(I)的环氧树脂为：
其中：n＝1-10；
通式(II)的酚醛树脂为：
其中：m＝1-10，n＝1-10。
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