CN104987666A - 环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法 - Google Patents

环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂40~60份，聚马来酰亚胺20~30份，聚乙烯2~5份，氨基硅油2~6份，聚硅氧烷3~5份，亚麻酸酯1~4份，氯化石蜡2~4份，羧乙基纤维素1~3份，邻苯二甲酸二辛酯1~3份，苯甲酸钠1.2~3.6份，油基氨基酸钠1~1.8份，马来酸酐1.6~2.8份，抗氧剂0.1~0.5份。聚马来酰亚胺的加入使复合材料的冲击强度有了明显提高；减小了固化收缩率，提高了尺寸稳定性，复合材料的耐热，介电性能和导热性均得到改善。

Description

环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电子器件封装材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法。
背景技术
在微电子集成电路以及大功率整流器件中，密集的无数微小尺寸的元件产生大量热量，因芯片与封装材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力疲劳以及散热性能不佳而导致的芯片过热已成为微电子电路和器件的主要失效形式。电子元件的封装成为了制约系统性能的瓶颈问题。据估计,30%的芯片计算能力受到封装材料的限制,其影响已变得和芯片同等重要。所谓封装是指用基片、底板、外壳来支撑和保护半导体芯片和电子电路,同时起到散热和/或导电的作用。电子封装材料作为一种底座电子元件,用于承载电子元器件及其相互联线,因此封装材料必须和置于其上的元器件在电学、物理、化学性质方面保持良好的匹配。塑料电子封装材料主要以环氧树脂、有机硅为主,其次为有机硅环氧、聚酞亚胺和液晶聚合物等。环氧树脂价格便宜、成型工艺简单、适合大规模生产、可靠性也较高,因此近来发展很快。目前国外半导体器件封装80~90%由环氧树脂材料所代替,尤其消费类电子产品的器件封装几乎全部采用塑料封装,其发展前景十分看好。
电子封装材料伴随着电路、电子元器件的产生而产生，其发展决定着电子产业的发展水平。电子封装材料经历了从金属材料、陶瓷材料到高分子材料的发展过程，目前高分子封装材料已成为电子封装材料的主体，以环氧树脂、酚醛树脂和有机硅等热固性树脂封装材料为主，用量占整个电子封装材料的90%左右，并向着高性能热塑性高分子电子封装材料方向发展。环氧树脂等热固性树脂电子封装材料具有价格便宜、成型工艺简单、工艺成熟、可调配性好等优点，但环氧树脂等热固性树脂的固有性能使其在加工和应用中存在着成型周期长、成型收缩率较大、低温下使用时易发生炸裂、脆性大、各种有机添加剂易造成污染、元器件易应力损坏，并且不能回收利用，给环境造成了极大的压力。
发明内容
本发明提供一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法，聚马来酰亚胺的加入使复合材料的冲击强度有了明显提高；减小了固化收缩率，提高了尺寸稳定性，复合材料的耐热，介电性能和导热性均得到改善。
本发明采用的技术方案为：
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 40~60份，聚马来酰亚胺 20~30份，聚乙烯 2~5份，氨基硅油 2~6份，聚硅氧烷 3~5份，亚麻酸酯1~4份，氯化石蜡2~4份，羧乙基纤维素1~3份，邻苯二甲酸二辛酯 1~3份，苯甲酸钠1.2~3.6份，油基氨基酸钠1~1.8份，马来酸酐1.6~2.8份，抗氧剂0.1~0.5份。
所述环氧树脂为E44或者E42。
所述抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂DLPP。
所述的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 50份，聚马来酰亚胺 25份，聚乙烯 3.5份，氨基硅油 4份，聚硅氧烷 4份，亚麻酸酯3份，氯化石蜡3份，羧乙基纤维素2份，邻苯二甲酸二辛酯 2份，苯甲酸钠2.4份，油基氨基酸钠1.4份，马来酸酐2.2份，抗氧剂0.3份。
所述环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料的制备方法，将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 80~100℃，模压压力 1~5 MPa，温度 100~110℃保压 20~40min，随模具缓慢冷却，当温度降到 40~60℃时转入干燥箱，115~125℃退火 1~3 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
制备工艺参数优选为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
有益效果：本发明提供一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料及其制备方法，聚马来酰亚胺的加入使复合材料的冲击强度有了明显提高；减小了固化收缩率，提高了尺寸稳定性，复合材料的耐热，介电性能和导热性均得到改善。具体实施方式
实施例1
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 E44 40份，聚马来酰亚胺 20份，聚乙烯 2份，氨基硅油 2份，聚硅氧烷 3份，亚麻酸酯1份，氯化石蜡2份，羧乙基纤维素1份，邻苯二甲酸二辛酯 1份，苯甲酸钠1.2份，油基氨基酸钠1份，马来酸酐1.6份，抗氧剂DLPP 0.1份。
将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
实施例2
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 E44 60份，聚马来酰亚胺 30份，聚乙烯 5份，氨基硅油 6份，聚硅氧烷 5份，亚麻酸酯4份，氯化石蜡4份，羧乙基纤维素3份，邻苯二甲酸二辛酯 3份，苯甲酸钠3.6份，油基氨基酸钠1.8份，马来酸酐2.8份，抗氧剂DLPP 0.5份。
将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
实施例3
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 E42 45份，聚马来酰亚胺 22份，聚乙烯 3份，氨基硅油 3份，聚硅氧烷 3份，亚麻酸酯2份，氯化石蜡2份，羧乙基纤维素1.8份，邻苯二甲酸二辛酯1.3份，苯甲酸钠1.8份，油基氨基酸钠1.4份，马来酸酐2份，抗氧剂DLPP 0.2份。
将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
实施例4
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 E42 55份，聚马来酰亚胺 25份，聚乙烯 4份，氨基硅油 5份，聚硅氧烷 4份，亚麻酸酯3份，氯化石蜡3份，羧乙基纤维素2.5份，邻苯二甲酸二辛酯 2.2份，苯甲酸钠3份，油基氨基酸钠1.5份，马来酸酐2.6份，抗氧剂1010 0.4份。
将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
实施例5
一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂E44 50份，聚马来酰亚胺 25份，聚乙烯 3.5份，氨基硅油 4份，聚硅氧烷 4份，亚麻酸酯3份，氯化石蜡3份，羧乙基纤维素2份，邻苯二甲酸二辛酯 2份，苯甲酸钠2.4份，油基氨基酸钠1.4份，马来酸酐2.2份，抗氧剂 1010 0.3份。
将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
对实施例1~5中得到的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料进行性能测试，测试项目及方法如下：
介电性能测试：采用精密 LCR 数字电桥对所制备复合材料的介电常数和介电损耗进行测试;
复合材料热失重测试：采用 TA SDTQ 600 型热重同步差热分析仪对复合材料进行 TG 分析;
力学性能测试; 采用 SANS5105 型微机控制电子万能试验机对所制备复合材料的拉伸力学性能进行测试，测试的标准依据 GB-1446-83《纤维增强塑料性能试验方法总则》和 GB-1040-79《塑料拉伸性能试验方法》。夹持标距是 100mm，加载速度为5mm/min，每个试样测试 3 次，取均值;
测试结果见表1。
表1：
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
介电常数(F/m) 4.1731 4.2757 5.4638 5.3199 7.6514
介电损耗 0.0875 0.0892 0.0638 0.0681 0.0384
失重率 38% 34% 26% 28% 15%
拉伸强度/MPa 32.71 36.51 39.81 40.17 54.68

Claims (6)

1.一种环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，其特征在于，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 40~60份，聚马来酰亚胺 20~30份，聚乙烯 2~5份，氨基硅油 2~6份，聚硅氧烷 3~5份，亚麻酸酯1~4份，氯化石蜡2~4份，羧乙基纤维素1~3份，邻苯二甲酸二辛酯 1~3份，苯甲酸钠1.2~3.6份，油基氨基酸钠1~1.8份，马来酸酐1.6~2.8份，抗氧剂0.1~0.5份。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，其特征在于，所述环氧树脂为E44或者E42。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010或者抗氧剂DLPP。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料，其特征在于，组分及各组分质量份数如下：环氧树脂 50份，聚马来酰亚胺 25份，聚乙烯 3.5份，氨基硅油 4份，聚硅氧烷 4份，亚麻酸酯3份，氯化石蜡3份，羧乙基纤维素2份，邻苯二甲酸二辛酯 2份，苯甲酸钠2.4份，油基氨基酸钠1.4份，马来酸酐2.2份，抗氧剂0.3份。
5.权利要求1~4中任意一项所述环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料的制备方法，其特征在于：将各组分按质量比例关系混合均匀，加入到平板硫化机上模压成型，制得环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料；其中制备工艺参数为：预固化温度 80~100℃，模压压力 1~5 MPa，温度 100~110℃保压 20~40min，随模具缓慢冷却，当温度降到 40~60℃时转入干燥箱，115~125℃退火 1~3 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的环氧树脂-聚马来酰亚胺复合半导体封装材料的制备方法，其特征在于：制备工艺参数为：预固化温度 90℃，模压压力 3 MPa，温度 105℃保压 30min，随模具缓慢冷却，当温度降到 50℃时转入干燥箱，120℃退火 2 小时继续固化、去应力，自然冷却至室温。
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