CN111995867B - 第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法。该热固性树脂组合物包括马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、固化促进剂、无机填料和环氧化1,2‑聚丁二烯，其中马来酰亚胺树脂至少含有两个马来酰亚胺基团。该热固性树脂组合物可在160～190℃下快速固化，适用于现有环氧模塑料的传递模塑、模压、注射模塑等固化成型方式；固化物具有高的弯曲强度、玻璃化转变温度和热稳定性，同时具有较低的介电常数和介电损耗，适用于第三代半导体器件封装。

Description

第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法。
背景技术
近年来，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、氧化镓(Ga2O3)、金刚石等为代表的第三代半导体材料发展迅速。与第一代(Si)和第二代(GaAs)半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，未来在各个现代工业领域包括5G通信、物联网、自动驾驶、新能源汽车等将发挥重要革新作用，应用前景和市场潜力巨大。高温、高频、大功率器件是第三代半导体材料重要的应用场景，甚至有望在高达300～500℃的温度范围内使用，这对封装技术及材料提出了新的要求。环氧模塑料作为主要的电子封装材料之一，在起到机械支撑作用的同时，可以保护芯片不受外界灰尘、潮气、离子、辐射和机械冲击等影响，对电子电路起到非常重要的保护作用。传统塑封料在温度达到175～200℃时，已不能胜任新一代半导体封装的需求。因此，针对第三代半导体开发具有高的玻璃化转变温度(Tg)和热稳定性，以及低的介电常数和介电损耗的塑封料产品具有重要研究意义和应用价值。
双马来酰亚胺树脂是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团(或多官能团)化合物，其固化物有着优异的耐热性(Tg往往大于250℃)、电绝缘性、阻燃性、力学性能等优点。其优异的耐热性克服了环氧树脂耐热性相对较低的缺点，因此将双马来酰亚胺树脂应用于塑封料树脂体系，有望提高塑封料的耐热性能，使其满足第三代半导体器件封装的性能要求。然而，双马来酰亚胺树脂单体熔点高，通常在150℃以上，且固化温度较高，加工和成型条件较为苛刻，不符合现有电子封装模塑料的加工成型工艺；此外，双马来酰亚胺树脂固化后交联密度较高，固化物往往较脆韧性不足，应用于电子封装材料时存在内应力较大、易产生翘曲开裂等缺陷。
中国专利公告号为CN 103992641B的发明专利提供了一种热固性树脂组合物，通过活性酯树脂与烯丙基改性双马来酰亚胺树脂共固化环氧树脂的方法制成的热固性树脂组合物，加工和固化成型条件较为温和，具有较低的介电常数和介电损耗，并在一定程度上提高了树脂组合物固化后的耐热性及韧性。但是，该热固性树脂组合物固化后的Tg小于220℃，如应用于第三代半导体器件封装材料时仍不够理想。
因此，有必要通过研究提供一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
为了解决传统双马来酰亚胺树脂应用时存在的熔点高、固化温度高、加工成型条件苛刻以及固化物脆性较大、韧性不足的技术问题，同时能够达到较高的耐热性，以实现热固性树脂组合物在第三代半导体器件封装方面的应用，本发明提供一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个方面提供了一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，包括马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、固化促进剂、无机填料和环氧化1,2-聚丁二烯；
所述马来酰亚胺树脂的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的55～85wt％，优选60～80wt％；
所述酚醛树脂和环氧树脂的质量比为5:1～1:1，优选5:2～5:4；
所述固化促进剂的用量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的0.5～5wt％，优选1～3wt％；
所述无机填料的用量为热固性树脂组合物总量的70～90wt％，优选75～85wt％；
所述环氧化1,2-聚丁二烯的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的1～15wt％，优选5～10wt％。
进一步地，所述马来酰亚胺树脂至少含有两个马来酰亚胺基团，包括以下式(1)和式(2)所示化学结构的物质：
Figure BDA0002605459870000021
式(1)中R1为具有1～30个碳原子且含有芳环结构的有机基团，R1进一步可以含有一个或多个氧原子、氮原子、硫原子、磷原子或卤素原子；
Figure BDA0002605459870000022
式(2)中不同位置的R2各自独立地为氢原子、含有1～4个碳原子的烃基或卤素原子；n为0～5的整数。
更进一步地，所述马来酰亚胺树脂可以是4,4'-亚甲基双(N-苯基马来酰亚胺)、苯甲烷马来酰亚胺的寡聚合物、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N,N'-间二甲苯双马来酰亚胺、N,N'-对二甲苯双马来酰亚胺、2,2’-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷、双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯)甲烷、N,N-(4-甲基-1,3-亚苯基)双马来酰亚胺、4,4'-二苯醚双马来酰亚胺、4,4'-二苯砜双马来酰亚胺、1,3-双(3-马来酰亚胺基苯氧基)苯、1,3-双(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯、N,N’-对二苯酮马来酰亚胺、N,N’-(亚甲基-双四氢苯基)双马来酰亚胺、N,N’-(3,3’-二氯)-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-联甲苯胺双马来酰亚胺、N,N’-异佛尔酮双马来酰亚胺、N,N’-p,p’-二苯基二甲基甲硅烷基双马来酰亚胺、N,N’-萘双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-(1,1’-二苯基-环己烷)双马来酰亚胺、N,N’-3,5-(1,2,4-三唑)双马来酰亚胺、N,N’-吡啶-2,6-二基双马来酰亚胺、4,4’-二氨基-三苯基磷酸酯的N,N’-马来酰亚胺、2,2-双[3-氯-4-马来酰亚胺苯氧基]苯基]丙烷、2,2-双[3-甲氧基-4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷中的一种或两种以上组合使用；本发明的马来酰亚胺树脂优选4,4'-亚甲基双(N-苯基马来酰亚胺)、苯甲烷马来酰亚胺的寡聚合物、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N,N'-间二甲苯双马来酰亚胺、N,N'-对二甲苯双马来酰亚胺、2,2’-双[4-(4-马来酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷和双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯)甲烷中的一种或两种以上组合使用。
进一步地，所述酚醛树脂不受特别限制，可以为在一个分子中含有两个或多个酚羟基的单体、低聚物或聚合物，包括苯酚型线形酚醛树脂、甲酚型线形酚醛树脂、用二环戊二烯改性的酚醛树脂、联苯型芳烷基酚醛树脂、对二甲苯型芳烷基酚醛树脂、三酚甲烷型线形酚醛树脂中的一种或两种以上组合使用；本发明的酚醛树脂优选苯酚型线形酚醛树脂、用二环戊二烯改性的酚醛树脂、联苯型芳烷基酚醛树脂和对二甲苯型芳烷基酚醛树脂中的一种或两种以上组合使用。
进一步地，所述环氧树脂不受特别限制，可以为在一个分子中含有两个或多个环氧基的单体、低聚物或聚合物，包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、含溴环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、联苯型环氧树脂、多官能环氧树脂、氢醌型环氧树脂、苯酚型线形酚醛环氧树脂、甲酚型线形酚醛环氧树脂、三苯酚甲烷型环氧树脂、含三嗪环的环氧树脂、用二环戊二烯改性的苯酚型环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、杂环环氧树脂中的一种或两种以上使用；本发明的环氧树脂优选双酚A型环氧树脂、联苯型环氧树脂、多官能环氧树脂、甲酚型线形酚醛环氧树脂和用二环戊二烯改性的苯酚型环氧树脂中的一种或两种以上组合使用。
进一步地，所述固化促进剂包括叔胺、咪唑类化合物、有机磷化合物、过氧化物中的一种或两种以上组合使用。
更进一步地，所述叔胺包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环壬-5-烯(DBN)、N-甲基哌嗪、三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、二甲胺基甲基苯酚(DMP-10)、双-(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-20)、三-(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)；所述咪唑类化合物包括咪唑、2-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、1-苯基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑-四苯基硼酸盐；所述有机磷化合物包括三苯基磷、三苯基磷-对苯醌加合物、三对甲苯基磷-对苯醌加合物、乙基三苯基醋酸磷、四苯基磷-四苯基硼酸盐、丁基三苯基磷-四苯基硼酸盐；所述过氧化物包括过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯；本发明的固化促进剂优选1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环壬-5-烯(DBN)、咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、三苯基膦、三苯基磷-对苯醌加合物和过氧化二异丙苯。
进一步地，所述无机填料包括球形熔融二氧化硅，所述球形熔融二氧化硅的平均粒径为0.01～30μm，含量为无机填料总量的50～100wt％，优选90～100wt％。
更进一步地，所述无机填料还可包括结晶型二氧化硅、气相二氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、碳酸钙、氧化镁、氢氧化镁、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳酸镁、氢氧化钙、黏土、硅灰石、滑石粉。
进一步地，所述环氧化1,2-聚丁二烯，其具有式(3)所示的化学结构：
Figure BDA0002605459870000041
式(3)中m为3～15的整数，m+n等于14～50的整数。
更进一步地，所述环氧化1,2-聚丁二烯可以选用日本曹达株式会社的JP-100、JP-200。
进一步地，在本发明的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物中可根据需要加入其他添加剂，包括硅烷偶联剂、着色剂如炭黑和氧化铁红、以及脱模剂如天然蜡和合成蜡。
本发明的第二个方面提供了一种上述第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、将马来酰亚胺树脂与部分酚醛树脂进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物A；其中，熔融预混合的温度为120～180℃，时间为2～20min；
S2、将固化促进剂与剩余的酚醛树脂进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物B；其中，熔融预混合的温度为120～170℃，时间为30～120min；
S3、将环氧树脂与环氧化1,2-聚丁二烯进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物C；其中，熔融预混合的温度为80～130℃，时间为2～15min；
S4、将上述步骤S1～S3所制得的共混物A、共混物B、共混物C与无机填料以及其他添加剂充分混合在一起，于70～120℃进行熔融捏合后，经冷却和粉碎，即得到所述热固性树脂组合物。
进一步地，所述步骤S2中，剩余的酚醛树脂的含量为酚醛树脂总量的10～40wt％。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明的热固性树脂组合物可通过三辊机或单/双螺杆挤出机在较低温度下(90～120℃)进行熔融捏合加工而获得，符合现有电子封装环氧模塑料的生产工艺，克服了传统双马来酰亚胺树脂熔点高、加工条件苛刻的缺点；
2、本发明的热固性树脂组合物可在160～190℃下快速固化，适用于现有电子封装环氧模塑料的传递模塑、模压、注射模塑等固化成型方式，克服了传统双马来酰亚胺树脂固化温度高、成型条件苛刻的缺点；
3、本发明中的环氧化1,2-聚丁二烯具有环氧基团和不饱和双键，可同时与酚醛树脂、马来酰亚胺树脂反应，参与树脂固化，使得热固性树脂组合物固化后具有高的弯曲强度，表现出良好的韧性，克服了传统双马来酰亚胺树脂固化物脆性较大、韧性不足的缺点；
4、本发明的热固性树脂组合物固化后具有高的玻璃化转变温度(大于250℃)和热稳定性，以及低的介电常数和介电损耗，适用于碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等第三代半导体器件封装。
具体实施方式
以下通过优选实施例将对本发明作进一步说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
本发明实施例所用原料如下所示，但不以此为限：
双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯)甲烷，购自KI Chemical Industry Co.,Ltd，型号为BMI-70；
苯酚型线形酚醛树脂，购自山东圣泉新材料股份有限公司，型号为PF-8011，羟基当量为102g/eq；
2-乙基-4-甲基咪唑(2-Et-4-MZ)，购自上海麦克林生化科技有限公司，CAS号为931-36-2；
多官能环氧树脂，购自Nippon Kayaku Co.,Ltd，型号为EPPN-501H；
环氧化1,2-聚丁二烯，购自日本曹达株式会社，型号为JP-100；
球形熔融二氧化硅，其中平均粒径为1μm的购自日本Admatechs公司，型号为SC2500；平均粒径为15μm和24μm的购自日本电气化学株式会社，型号分别为FB-15D和FB-20D；
硅烷偶联剂：γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，购自日本信越公司，型号为KBM-403；
着色剂：炭黑，购自三菱瓦斯公司，型号为MA600；
脱模剂：巴西棕榈蜡，购自上海易巴化工贸易公司。
实施例1～3
本发明实施例1～3所用原料及用量如下表1所示：
表1
Figure BDA0002605459870000061
本发明实施例1～3的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、共混物A的制备
按表1所示配比，将双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯)甲烷(BMI-70)在170℃下熔融，然后加入苯酚型线形酚醛树脂(PF-8011)，熔融混合5min后，自然冷却至室温，即得到所述共混物A。
S2、共混物B的制备
按表1所示配比，将苯酚型线形酚醛树脂(PF-8011)在160℃下熔融，然后加入2-乙基-4-甲基咪唑(2-Et-4-MZ)，搅拌混合1h后，自然冷却至室温，即得到所述共混物B。
S3、共混物C的制备
按表1所示配比，将多官能环氧树脂(EPPN-501H)和环氧化1,2-聚丁二烯(JP-100)于90℃下熔融混合5min后，自然冷却至室温，即得到所述共混物C。
S4、热固性树脂组合物的制备
将上述制得的共混物A、共混物B、共混物C与表1所示配比的球形熔融二氧化硅(平均粒径为1μm、15μm、24μm，对应型号分别为SC2500、FB-15D、FB-20D)、硅烷偶联剂(γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，型号为KBM-403)、着色剂(炭黑，型号为MA600)和脱模剂(巴西棕榈蜡)通过高速混合机在室温下以800rpm的转速充分混合后，于70～110℃通过双螺杆捏合机进行熔融捏合，然后将捏合后的物料冷却和粉碎，即得到所述热固性树脂组合物。
本发明将原料分别预混制成共混物A、B、C的原理及必要性如下：
共混物A：将马来酰亚胺树脂与酚醛树脂进行熔融预混合，因二者具有良好相容性，可有效抑制马来酰亚胺树脂的结晶性，因此得到的共混物A的软化点小于100℃，可于室温下粉碎、与其他组分进行高速混合分散，并在90～120℃下利用双螺杆挤出机进行熔融捏合，满足现有环氧模塑料的加工工艺。如不进行此步骤，马来酰亚胺树脂熔点过高(通常在150℃以上)，无法直接在现有的90～120℃工艺条件下与其他组分进行熔融捏合加工。
共混物B：目的是提高固化促进剂在树脂中的分散性。如不进行此步骤，得到的树脂组合物将会出现固化不均一的问题，影响固化物的脱模，以及对固化物的机械性能和热性能产生不利影响。
共混物C：目的是提高环氧化1,2-聚丁二烯在树脂中的分散性，同时解决其加工工艺问题(采用的环氧化1,2-聚丁二烯为液体，无法与其他组分直接进行高速混合与螺杆捏合)。
对比例1～2
本发明对比例1～2所用原料及用量如下表2所示：
表2
Figure BDA0002605459870000071
Figure BDA0002605459870000081
对比例1为传统的环氧模塑料的制备方法，具体步骤为：按表2所示配比，将多官能环氧树脂(EPPN-501H)、对二甲苯型芳烷基酚醛树脂(购自Meiwa Plastic Industries公司，型号为MEH-78004S)、固化促进剂三苯基膦(TPP)和2-甲基咪唑(2-MZ)、球形熔融二氧化硅(平均粒径为1μm、15μm、24μm，对应型号分别为SC2500、FB-15D、FB-20D)、硅烷偶联剂，型号为KBM-403)、着色剂(炭黑，型号为MA600)和脱模剂(巴西棕榈蜡)通过高速混合机在室温下以800rpm的转速充分混合；再将制备的混合物于70～110℃通过双螺杆捏合机进行熔融捏合；然后将捏合后出料的混合物冷却和粉碎得到所述环氧模塑料。
对比例2的热固性树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、共混物A的制备
将75重量份的双(3-乙基-5-甲基-4-马来酰亚胺基苯)甲烷(BMI-70)在170℃下熔融，然后加入15重量份的苯酚型线形酚醛树脂(PF-8011)，熔融混合5min后，自然冷却至室温，即得到所述共混物A。
S2、共混物B的制备
按表1所示配比，将剩下的10重量份的苯酚型线形酚醛树脂(PF-8011)在160℃下熔融，然后加入2-乙基-4-甲基咪唑，搅拌混合1h后，自然冷却至室温，即得到所述共混物B。
S3、热固性树脂组合物的制备
将上述制得的共混物A、共混物B、与表2所示配比的多官能环氧树脂(EPPN-501H)、球形熔融二氧化硅(平均粒径为1μm、15μm、24μm，对应型号分别为SC2500、FB-15D、FB-20D)、硅烷偶联剂(γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，型号为KBM-403)、着色剂(炭黑，型号为MA600)和脱模剂(巴西棕榈蜡)通过高速混合机在室温下以800rpm的转速充分混合后，于70～110℃通过双螺杆捏合机进行熔融捏合，然后将捏合后的物料冷却和粉碎，即得到所述热固性树脂组合物。
性能测试
实施例1～3和对比例1～2所制备的树脂组合物的性能测试评价方法如下：
(1)螺旋流动长度
根据《SJ/T 11197-2013环氧塑封料》所示的方法，取15g待测树脂组合物样品，于传递模塑压力机上注入EMMI-1-66的螺旋流动金属模具内，进行样品螺旋流动长度的测定，设置上下模温度均为175±3℃，传递压力为(125kg±5kg)cm-2，传递速度是(6.0cm±0.1cm)s-1，固化120s，然后从金属模具内取出样品，读出螺旋流动长度，精确到0.5cm，同一样品测试三次，取其平均值，传递压力是用总压力除以注塑头面积求得。
(2)凝胶时间
根据《SJ/T 11197-2013环氧塑封料》所示的方法，将电热板加热到175℃±2℃，取0.5g树脂组合物样品放在电热板上，样品摊平面积约为5cm2，熔融开始计，用针状搅拌尖端或平铲搅拌，粉料逐渐变成凝胶状(样品不能拉成丝)为终点，读出所需时间，同样操作重复两次，取其平均值。
(3)弯曲强度、弯曲模量和断裂挠度
使用注射模塑机在175℃下将树脂组合物成型，再进行后固化，条件是：175℃下2小时，200℃下2小时；然后按照中华人民共和国国家标准GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行测试。
(4)玻璃化转变温度(Tg)
使用注射模塑机在175℃下将树脂组合物成型，再进行后固化，条件是：175℃下2小时，200℃下2小时；然后使用差示扫描量热仪进行测量，按照中华人民共和国国家标准GB/T19466.2-2004《塑料差示扫描热量法(DSC)第2部分：玻璃化转变温度的测定》进行Tg的测试。
(5)起始热分解温度(Td)
使用注射模塑机在175℃下将树脂组合物成型，再进行后固化，条件是：175℃下2小时，200℃下2小时；然后取约5mg样品利用热失重分析仪于氮气氛围下以10℃ min-1的升温速率从室温升至800℃进行测试，以样品失重为1wt％时对应的温度(Td)作为起始热分解温度，以评价树脂组合物固化后的热稳定性。
(6)介电常数和介电损耗
使用注射模塑机在175℃下将树脂组合物成型，再进行后固化，条件是：175℃下2小时，200℃下2小时；然后按照中华人民共和国国家标准GB/T 1409-2006《测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内)下电容率和介质损耗因数的推荐方法》进行测试。
实施例1～3及对比例1～2的性能测试结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0002605459870000101
从表3的测试结果可以看出，本发明的热固性树脂组合物在175℃下的凝胶时间均较短，表明其可快速固化，适用于现有电子封装环氧模塑料的固化成型工艺；本发明的热固性树脂组合物固化后具有较高的弯曲强度及断裂挠度，表现出良好的韧性，克服了传统双马来酰亚胺树脂固化物脆性较大、韧性不足(弯曲强度小于120MPa)的缺点，这是因为本发明加入了具有环氧基团和不饱和双键的环氧化1,2-聚丁二烯，可同时与酚醛树脂、马来酰亚胺树脂反应，参与树脂固化，从而使得热固性树脂组合物固化后具有高的弯曲强度，表现出良好的韧性，这点通过实施例1与对比例2的测试结果加以证实；相较于对比例1的环氧模塑料，本发明的热固性树脂组合物的Tg均大于250℃，Td均大于400℃，具有优异的耐热性，且具有较低的介电常数和介电损耗，适用于碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等第三代半导体器件封装。

Claims (11)

1.一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，包括马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、固化促进剂、无机填料和环氧化1,2-聚丁二烯；
所述马来酰亚胺树脂的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的55～85wt％；
所述酚醛树脂和环氧树脂的质量比为5:1～1:1；
所述固化促进剂的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的0.5～5wt％；
所述无机填料的用量为热固性树脂组合物总量的70～90wt％；
所述环氧化1,2-聚丁二烯的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的1～15wt％。
2.根据权利要求1所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述马来酰亚胺树脂的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的60～80wt％；
所述酚醛树脂和环氧树脂的质量比为5:2～5:4；
所述固化促进剂的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的1～3wt％；
所述无机填料的用量为热固性树脂组合物总量的75～85wt％；
所述环氧化1,2-聚丁二烯的含量为马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂三种树脂总量的5～10wt％。
3.根据权利要求1或2所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述马来酰亚胺树脂至少含有两个马来酰亚胺基团，包括以下式(1)和式(2)所示化学结构的物质：
Figure FDA0003225315280000011
式(1)中R1为具有1～30个碳原子且含有芳环结构的有机基团；
Figure FDA0003225315280000021
式(2)中不同位置的R2各自独立地为氢原子、含有1～4个碳原子的烃基或卤素原子；n为0～5的整数。
4.根据权利要求3所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述式(1)中R1含有一个或多个氧原子、氮原子、硫原子、磷原子或卤素原子。
5.根据权利要求1或2所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述固化促进剂为叔胺、咪唑类化合物、有机磷化合物、过氧化物中的一种或两种以上组合使用。
6.根据权利要求1或2所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述无机填料包括球形熔融二氧化硅，所述球形熔融二氧化硅的平均粒径为0.01～30μm，含量为无机填料总量的50～100wt％。
7.根据权利要求6所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述球形熔融二氧化硅的含量为无机填料总量的90～100wt％。
8.根据权利要求1或2所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述环氧化1,2-聚丁二烯具有式(3)所示的化学结构：
Figure FDA0003225315280000022
式(3)中m为3～15的整数，m+n等于14～50的整数。
9.根据权利要求1或2所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物，其特征在于，所述热固性树脂组合物中还包括添加剂，所述添加剂包括硅烷偶联剂、着色剂以及脱模剂。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将马来酰亚胺树脂与部分酚醛树脂进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物A；其中，熔融预混合的温度为120～180℃，时间为2～20min；
S2、将固化促进剂与剩余的酚醛树脂进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物B；其中，熔融预混合的温度为120～170℃，时间为30～120min；
S3、将环氧树脂与环氧化1,2-聚丁二烯进行熔融预混合后，自然冷却至室温，得到共混物C；其中，熔融预混合的温度为80～130℃，时间为2～15min；
S4、将上述步骤S1～S3所制得的共混物A、共混物B、共混物C与无机填料以及其他添加剂充分混合在一起，于70～120℃进行熔融捏合后，经冷却和粉碎，即得到所述热固性树脂组合物。
11.根据权利要求10所述的一种第三代半导体器件封装用热固性树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，剩余的酚醛树脂的量为酚醛树脂总量的10～40wt％。
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