CN106433038A - 一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法，所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物按照重量份由环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份组成；将原材料在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼温度80℃~90℃，混炼后冷却粉碎。本发明的环氧树脂组合物固化后具有出色的透光性能。该环氧树脂组合物用于封装光电耦合器件，由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、二氧化硅微粉、偶联剂等组分组成。环氧树脂组合物，用于封装光电耦合器件，特别涉及以一种高酸值和高皂化值化合物作为脱模剂，具有出色的透光性能。

Description

一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于光半导体器件及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

光电耦合器也称为光电隔离器或光耦合器，有时简称光耦。它是一种以光为耦合媒介，通过光信号的传递来实现输人与输出间电隔离的器件，用途非常广泛。光电耦合器的封装有两方面，一方面是内封装，其作用是形成器件内部的光信号传输体系，提高器件的电特性；另一方面是外封装，其目的是把器件的内部电路与外界环境相隔离，以免受到外界的干扰，同时可提高器件的可靠性并使整个器件外形参数规范化。

目前像台湾和日本的产品成本比较高，为了达到透光性的要求使用了比较特别的无机填充剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法，旨在解决光电耦合器封装产品存在成本比较高的问题。

本发明是这样实现的，一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物按照重量份由环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份组成。

进一步，所述环氧树脂是邻甲基酚醛型环氧树脂、双酚-A型环氧树脂、双酚-F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、脂环族型环氧树脂和杂环型环氧树脂中的任意一种或两种。

进一步，所述固化剂是线型酚醛树脂或它的衍生物、芳烷基线型酚醛树脂或它的衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、芳烷基的苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物。

进一步，所述固化促进剂是甲基咪唑、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；三乙胺基苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、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，以及三苯基膦、三乙基膦、三丁基膦、三（对甲基苯基）膦有机膦化合物中的任意一种。

进一步，所述脱模剂通式（1）表示，且酸值和皂化值都大于100mgKOH/g的化合物；

其中 X：表示羧酸基-COOH

Y：表示含有有机酸酐的官能部分，如：

等，

R：表示15-35个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

R’：表示1-10个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

X、Y至少一种存在，且X+Y≦3。

本发明的另一目的在于提供一种所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法，所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法包括以下步骤：

步骤一，按照重量份将环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份的原材料准备好；

步骤二，将原材料在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼温度80℃~90℃，混炼后冷却粉碎。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物封装的光半导体器件。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物封装的集成电路。

本发明提供的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物及其制备方法，使环氧树脂组合物固化后具有出色的透光性能。该环氧树脂组合物用于封装光电耦合器件，由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、二氧化硅微粉、偶联剂等组分组成。环氧树脂组合物，用于封装光电耦合器件，特别涉及以一种高酸值和高皂化值化合物作为脱模剂，具有出色的透光性能，透光率可达到25%以上，比现有组合物高2-5个百分点。本发明所涉及的环氧树脂组合物为内封装用，要求对850nm或940nm有一定的透光性，这两个波长是光信号传输常用的。本发明通过使用特定的脱模剂，采用常用的电子级二氧化硅微粉作为填充剂制作的环氧树脂组合物，不仅成本低，而且具有出色的透光性。目前该组合物产品的成本在￥20元/公斤左右，本发明组合物的成本只有约￥12元/公斤，而且透光率要比目前产品还高。

本发明的环氧树脂组合物就是用于光电耦合器的内封装；作为用于光电耦合器件内封装的环氧树脂组合物，首先要求透光率（具体说应该是近红外光，常用的波长为850nm和940nm）要达到一定要求，大部分封装公司要求850nm波长，厚度0.6mm的样片透光率要大于20%，而一般环氧树脂组合物（二氧化硅微粉含量大于65%，小于该数值会影响器件的可靠性）的透光率在8-16%，因此研究如何提高环氧树脂组合物的透光率显得尤为重要，本发明的环氧树脂组合物的透光率可达到25%以上。

本发明所采用的方法既简单又高效，环氧树脂组合物固化后具有出色的透光性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明实施例提供的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物按照重量份由环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份组成。

本发明的环氧树脂可以是邻甲基酚醛型环氧树脂、双酚-A型环氧树脂、双酚-F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、脂环族型环氧树脂和杂环型环氧树脂等上述环氧树脂可以单独使用，也可以两种混合使用。优选环氧树脂为邻甲基酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂和双环戊二烯型环氧树脂。

本发明的固化剂可以是线型酚醛树脂或它的衍生物、芳烷基线型酚醛树脂或它的衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、芳烷基的苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物等。优选酚醛树脂为线型酚醛树脂或它的衍生物、芳烷基线型酚醛树脂或它的衍生物。

环氧树脂和酚醛树脂在120℃下提取水的氯离子和钠离子含量应小于10ppm, 优选小于5ppm。

本发明的固化促进剂可以是甲基咪唑、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）咪唑等咪唑类化合物；三乙胺基苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、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等叔胺基化合物；以及三苯基膦、三乙基膦、三丁基膦、三（对甲基苯基）膦等有机膦化合物。

本发明使用的具有通式（1）表示的结构且酸值和皂化值都大于100mgKOH/g的化合物，从加工性能角度考虑软化点控制在40℃-120℃之间，低于40℃，化合物倾向于偏软，不易粉碎和分散均匀，高于120℃，化合物倾向于在加工时无法融化，会以颗粒状分散在组合物中，使组合物在使用时出现问题比如器件表面发花。优选软化点范围60℃-90℃。

其中 X：表示羧酸基-COOH

Y：表示含有有机酸酐的官能部分，如：

等，

R：表示15-35个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

R’：表示1-10个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

X、Y至少一种存在，且X+Y≦3。

如图1所示，本发明实施例提供的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法包括以下步骤：

S101：按照重量份将环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份的原材料准备好；

S102：将原材料在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼温度80℃~90℃，混炼后冷却粉碎。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

实施例A

环氧树脂选用邻甲基酚醛型环氧树脂（济南圣泉海沃斯化工有限公司生产，环氧当量200，软化点58℃）100份；固化剂选用线型酚醛树脂（济南圣泉海沃斯化工有限公司生产，羟基当量105，软化点68℃）50份，结晶型二氧化硅微粉（平均粒径20㎛）180份，结晶型二氧化硅微粉（平均粒径10㎛）180份，2-甲基咪唑0.8份，脱模剂为硬脂酸 4份，偶联剂KH560（江苏晨光偶联剂有限公司生产）2份，气相二氧化硅6份。将上述原材料在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼温度80-90℃，混炼后冷却粉碎。

实施例B

选用组分除结构如下

的脱模剂BH08 4份外，其它组分与实施例A相同，其制备方法也与实施例A相同。

对比例A

选用组分除脱模剂用巴西棕榈蜡4份外，其它组分与实施例A相同，其制备方法也与实施例A相同。

对比例B

选用组分除脱模剂用Licowax S（科莱恩化工(中国)有限公司生产）4份外，其它组分与实施例A相同，其制备方法也与实施例A相同。

对比例C

选用组分除脱模剂用Licowax KSL（科莱恩化工(中国)有限公司生产)4份外，其它组分与实施例A相同，其制备方法也与实施例A相同。

对比例D

选用组分除脱模剂用Licowax 191（科莱恩化工(中国)有限公司生产)4份外，其它组分与实施例A相同，其制备方法也与实施例A相同。

所使用脱模剂的酸值和皂化值见表1。

表1脱模剂的酸值和皂化值

下面结合性能测试对本发明的应用效果作详细的描述。

本发明实施例提供的环氧树脂组合物性能测试按照下述方法进行：

1.凝胶化时间

热板法，将电热板加热到175±1℃，取0.5-1.0克样品粉料放在电热板上，粉料逐渐熔化并变成胶态时为终点，读出所需时间。

2.螺旋流动长度

在传递模压机上借助EMMI-1-66螺旋流动金属模具测定，取样品粉料20±2克，模具温度175±2℃，传递压力50±2㎏/㎝²，注进时间40秒，固化时间160秒。

3.透光率

（1）样片制备：样片尺寸为25mm×15mm×0.6mm（长×宽×厚），模具温度175±2℃，传递压力50±2㎏/㎝²，注进时间40秒，固化时间160秒，为了防止制备样片时产生气泡影响测试结果，将粉料预先压制成圆柱形锭料。

（2）测试：测试仪器为日本岛津公司的UV-2600型UV-VIS分光光度计（带积分球），测试所用波长为850nm。

以上性能测试结果见表2。

表2性能测试结果

从上述对比结果看，实施例具有非常好的透光率，完全满足封装要求。对比例B所用脱模剂Licowax S，只有酸值超过了100mgKOH/g，皂化值只有48mgKOH/g，未达到100mgKOH/g，结果透光率只有14%，对比例C所用的脱模剂Licowax KSL皂化值达到145mgKOH/g，而酸值只有30mgKOH/g，相对透光率较高，但是也未达到使用要求，比较例A和比较例D的酸值和皂化值都比较低，透光率也未达到使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，其特征在于，所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物按照重量份由环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份组成。

2.如权利要求1所述的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂是邻甲基酚醛型环氧树脂、双酚-A型环氧树脂、双酚-F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、脂环族型环氧树脂和杂环型环氧树脂中的任意一种或两种。

3.如权利要求1所述的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂是线型酚醛树脂或它的衍生物、芳烷基线型酚醛树脂或它的衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、芳烷基的苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物。

4.如权利要求1所述的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化促进剂是甲基咪唑、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；三乙胺基苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、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，以及三苯基膦、三乙基膦、三丁基膦、三（对甲基苯基）膦有机膦化合物中的任意一种。

5.如权利要求1所述的光电耦合器件封装用环氧树脂组合物，其特征在于，所述脱模剂通式（1）表示，且酸值和皂化值都大于100mgKOH/g的化合物；

其中 X：表示羧酸基-COOH

Y：表示含有有机酸酐的官能部分，如：

R：表示15-35个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

R’：表示1-10个碳原子的脂肪烷烃或烯烃；

X、Y至少一种存在，且X+Y≦3。

6.一种如权利要求1所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物的制备方法包括以下步骤：

步骤一，按照重量份将环氧树脂100份、固化剂40份~80份、二氧化硅微粉300份~500份、促进剂0.5份~1份、脱模剂2份~5份、偶联剂2份~6份和气相二氧化硅5份~10份的原材料准备好；

步骤二，将原材料在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼温度80℃~90℃，混炼后冷却粉碎。

7.一种利用权利要求1~5任意一项所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物封装的光半导体器件。

8.一种利用权利要求1~5任意一项所述光电耦合器件封装用环氧树脂组合物封装的集成电路。