CN104945853B - 一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种适用于高电压器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；（A）是由式【1】、【2】表示的环氧树脂中的一种或二种，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%~15%；（C）选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的0.1%‑2.5%。本发明适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，由于其具有玻璃化转变温度高，吸水率低，同时在高温下结构比现有一般体系稳定，不易产生热分解，在150度下1000小时后其热失重率低，不易产生小分子热分解物，从而使之具有优良的高电压特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂组合物，特别是一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物。
背景技术
随着目前电子信息产业的迅猛发展，电子元器件向小型化、高功率与高集成度方向发展，芯片的制作技术也已经深入到亚微米时代，管芯面积大大缩减，化学机械抛光精密减薄优势明显，因此使用这些微小的、超薄的管芯进行组装的封装技术成为了真正的挑战。封装形式也有传统的通孔式封装转向表面贴装。而分立器件，作为集成电路的前世今生，在大功率、反高压、高频高速、射频微波、低噪声、高灵敏度等很多场合起着举足轻重与不可替换的关键作用。因此表面贴装器件的封装技术也面临着严峻考验。
现如今，随着功率器件的功率的提高，其功率密度也提高到5-20kW/L,随着功率密度的提高，其工作温度也从原有的120度左右提高到150度左右。工作温度的提高，现有技术的环氧塑封料易产生热分解，释放出一些小分子物质从而造成环氧塑封料结构的破坏，从而造成电性能失效。
因此，如何提高环氧树脂组合物的在长期高温下的结构稳定性，从而提高其耐高电压特性，已成为高电压器件封装中急需解决的问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种快速固化、流动性和绝缘性能良好、具有优良的高电压特性、环保型的适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物。
本发明所要解决问题的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；其特点是：
所述的（A）环氧树脂是由式【1】、【2】表示的环氧树脂中的一种或二种组成的混合物，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%~15%；
式【1】
式【2】
其中n=1-2；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的0.1%-2.5%；
式【4】；
其商品名为TPTP；由北兴化学工业株式会社生产。
本发明环氧树脂组合物中还可以含有常用的脱模剂、阻燃剂、离子捕捉剂、着色剂等成份。本发明如无特别说明，组成环氧树脂组合物的各成份及其用量均可以使用现有技术中公开的或常用的成份与用量。
本发明中的环氧树脂组合物，其中，环氧树脂中环氧基团与酚醛树脂中酚羟基的当量比在0.5-1.5之间。
本发明环氧树脂组合物，其中无机填料（D）无机填料主要为熔融二氧化硅、结晶二氧化硅，它们可以是球形的、角形的或两者的混合物。其含量为总质量的75%~88%。
本发明环氧树脂组合物，还可以加入偶联剂，是为了提高无机填料与树脂的粘结性以及环氧树脂组合物和金属框架之间的粘接力，没有特别的要求，一般为硅烷类偶联剂，可以是带有环氧基、氨基、巯基、脲基、异氰酸酯基等功能基团，其含量为总质量的0.1%-2%。
本发明中的环氧树脂组合物，还可以加入应力释放剂，主要是橡胶类物质如CTBN、ATBN 和甲基丙烯酸酯类，硅油、热塑性弹性体或聚硅氧烷橡胶，根据不同的封装形式和环氧树脂组合物体系，可以使用一种或多种的混合物，其含量小于总质量的0.1%-2.5%。
本发明中的环氧树脂组合物，还可以加入脱模剂，对脱模剂没有特殊要求，可以使用氧化型或非氧化型聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、硬脂酸、蒙旦蜡、合成石蜡等一种或几种的混合物，其总含量为总质量的0.1%-2%。
本发明中的环氧树脂组合物，根据需要还可以加入阻燃剂，其中阻燃剂为不含溴锑的环保阻燃剂，可以为含有氮、磷的化合物、金属氢氧化物、硼化合物等，其含量随着组合物体系的不同而变化，达到UL-94V0级别即可，一般为总质量的0.1%-20%。
本发明中的环氧树脂组合物，根据需要还可以加入着色剂，离子捕捉剂等提起组分，其中着色剂的含量为总质量的0.1%-1%，离子捕捉剂为0.1%-2%。
本发明所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，进一步优选的技术方案是：所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%~15%。
式【3】
其中n=1-2。
本发明所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，进一步优选的技术方案是：所述的式【4】所述结构的固化剂促进剂含量为环氧树脂组合物总质量的0.5%-2%；进一步优选所述的式【4】所述结构的固化剂促进剂含量为环氧树脂组合物总质量的1.0%-1.5%。
本发明所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，进一步优选的技术方案是：所述的（A）环氧树脂是由式【1】和【2】表示的环氧树脂组成的混合物，其中式【1】占（A）环氧树脂总质量的50%以上；进一步优选式【1】占（A）环氧树脂总质量的70－80%；最优选式【1】占（A）环氧树脂总质量的75%。
与现有技术相比，本发明适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，由于其具有玻璃化转变温度高，吸水率低，同时在高温下结构比现有一般体系稳定，不易产生热分解，在150度下1000小时后其热失重率低，不易产生小分子热分解物，从而使之具有优良的高电压特性。
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1，一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；
所述的（A）环氧树脂是由式【1】、【2】表示的环氧树脂中的一种，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的0.1%；
所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%。
其余的原料按常规用量选择。
实施例2，一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；
所述的（A）环氧树脂是由式【1】、【2】表示的环氧树脂中的一种，其含量为环氧树脂组合物总质量的15%；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的2.5%；
所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的15%。
其余的原料按常规用量选择。
实施例3，一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；
所述的（A）环氧树脂是由式【1】、【2】表示的环氧树脂二种组成的混合物，其含量为环氧树脂组合物总质量的10%；其中式【1】表示的环氧树脂含量为环氧树脂组合物总质量的6%；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的1.5%；
所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的10%。
其余的原料按常规用量选择。
实施例4，一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；
环氧树脂是由式【1】、【2】表示的环氧树脂二种组成的混合物，其含量为环氧树脂组合物总质量的8%；其中式【1】表示的环氧树脂含量为环氧树脂组合物总质量的7%；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的1.0%；
所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的8%。
其余的原料按常规用量选择。
实施例5，一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物实验，该组合物主要成份用量（重量百分比）及测试结果见下表：
测试条件：所有测试及样品均在传递模塑压机上进行或制备，模具温度175℃，成型压力5MPa，固化时间120s。需进行后固化的测试样块，后固化的条件为：件为175℃，6小时。
（1）凝胶时间：按SJ/T 11197-1999 环氧模塑料的第5.3条凝胶化时间进行测定凝胶化时间(s)。
（2）流动长度：按SJ/T 11197-1999 环氧模塑料的第5.2条螺旋流动长度进行测定流动距离(cm)。
（3）阻燃性：按SJ/T 11197-1999 环氧模塑料的第5.12条阻燃性测定材料的阻燃性。
（4）CTE及Tg:按SJ/T 11197-1999 环氧模塑料的第5.6条线膨胀系数及玻璃化温度来测定CTE及Tg
（5）弯曲强度、弯曲模量： 按SJ/T 11197-1999 环氧模塑料的第5.5条弯曲强度、弯曲模量来测定弯曲模量。
（6） 150度1000小时失重率（%）：将样品称重后（W0），放置于150度下1000小时，之后进行再次称重(W1)，通过下式进行计算其失重率：
（7）电性能测试：将样品在SOP8模具上，在175℃下传递模塑工艺进行封装，脱模后对封装样品在175℃下后固化6小时后按JESD22-A113D要求进行MSL3级别分别进行考核。之后在1800V的电压下进行电性能测试。
Claims (4)
1.一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，该组合物主要包括：（A）环氧树脂；（B）固化剂；（C）固化剂促进剂；（D）无机填料；（E）偶联剂；（F）应力吸收剂；其特征在于：
所述的（A）环氧树脂是由式【1】和【2】表示的环氧树脂组成的混合物，其中式【1】占（A）环氧树脂总质量的70－80%；所述的（A）环氧树脂含量为环氧树脂组合物总质量的5%~15%；
式【1】
式【2】
其中n=1-2；
所述的（C）固化剂促进剂选用式【4】所述结构的固化剂促进剂，其含量为环氧树脂组合物总质量的0.1%-2.5%；
式【4】；
所述的（B）固化剂是由式【3】表示的酚醛树脂，其含量为环氧树脂组合物总质量的5%~15%；
式【3】
其中n=1-2。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的式【4】所述结构的固化剂促进剂含量为环氧树脂组合物总质量的0.5%-2%。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的式【4】所述结构的固化剂促进剂含量为环氧树脂组合物总质量的1.0%-1.5%。
4.根据权利要求1－3中任何一项所述的一种适用于高电压表面贴装器件封装的环氧树脂组合物，其特征在于：环氧树脂中环氧基团与酚醛树脂中酚羟基的当量比在0.5-1.5之间。
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