CN112745634A - 一种适用于基板封装的环氧树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，该组合物包括环氧树脂、硅微粉、固化剂，固化剂的含量占环氧树脂组合物总质量的4‑9%；硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的85‑88%；所述的环氧树脂为式[1]、式[2]中的一种或者两种的混合物。本发明使用了新的结构的环氧树脂，获得了高玻璃化转变温度，低的吸水率，高的粘接性、低的高温存储模量、高的流动性的树脂组合物。该树脂组合物用于基板封装后，其冲丝率低，翘曲性能优良，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂组合物,特别是一种适用于基板封装的环氧树脂组合物。
背景技术
基板封装是一种单面封装技术，该封装要求翘曲不仅在后固化（PMC）后保持良好，还要求在260度回流焊后仍保持良好，另一方面，基板封装内叠层芯片越来越多，导致内部的金线越来越细，越来越多，越来越长，因此，其金线的冲弯率的要求也从原来的10%左右降低到了5%以内，这对其封装树脂组合物提出了更高要求。本发明人发现，在这些要求的提高的同时，基板封装对可靠性的要求并没有下降。
传统的基板封装树脂组合物使用的QFN封装类似的设计，采用88%-90%的硅微粉填料含量，玻璃化转变温度（Tg）在100-120度左右，这样的设计能够满足后固化的翘曲的要求，但是对回流焊后翘曲的保持还有欠缺，同时由于其填料含量高，即使使用低粘度的联苯树脂，其流动性也难以满足冲丝率在5%以内的要求。因此迫切需要一个既能够满足后固化的翘曲保持，也能够满足260度回流焊后的翘曲保持，同时也具有高的流动性来满足低的冲丝率的要求的树脂组合物。
本发明经过研究发现，如果将填料含量下降到85-87%，流动性很容易满足低冲丝率的要求，但填料含量的下降会导致线膨胀系数的增加，从而造成翘曲向笑脸发展（封装体的树脂组合物面朝上测量，以下同）。
本发明经过研究发现，使用高的玻璃化转变温度（Tg）可以弥补由于线膨胀系数的增加导致的翘曲向笑脸发展的趋势，使之向哭脸发展，从而平衡了整个封装体的翘曲性能。
传统的树脂组合物的高的玻璃化转变温度会使用MFN或TPM树脂，如式[3]所示,
式[3]。
该树脂使用后玻璃化转变上升的同时，会带来很高的吸水率，高温模量的显著增加，粘接力的显著下降，从而使整个树脂组合物的可靠性显著下降。
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，提供了一种玻璃化温度高，流动性好，高温存储模量低，封装后翘曲小的适用于基板封装的环氧树脂组合物。
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，其主要成份包括环氧树脂、硅微粉、固化剂；硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的85-88%；固化剂的含量占环氧树脂组合物总质量的4-9%，环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1~13%，所述的环氧树脂为式[1]、式[2]中的一种或者两种的混合物：
式[1]
式[2]。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述环氧树脂采用式[1]和式[2]所示两种环氧树脂的混合物，其中：式[1]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1%~9%，式[2]含量占环氧树脂组合物总质量的1~4%。其中：进一步优选，式[1]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的6%~8%，式[2]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1%~3%；
本发明中所述的式[1]、式[2]所述的环氧树脂在常温下为固体，这两种环氧树脂可以单独使用，也可以多种混合使用。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述的硅微粉优选为球形硅微粉，其含量为85-87%；所述的球形硅微粉，其优选最大粒径为45μm或55μm或75μm，优选为55μm。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，该环氧树脂组合物还可以含有适量的催化剂、着色剂、脱模剂、离子捕捉剂、偶联剂、应力吸收剂中的一种或多种。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，该组合物的制备方法为：将环氧树脂、硅微粉、固化剂、助流剂和其它材料如催化剂、着色剂、脱模剂、离子捕捉剂、偶联剂、应力吸收剂等进行预混合后，将该混合物使用双螺杆挤出机熔融混炼均匀后迅速压延冷却成片状再粉碎而成。
与现有技术相比，本发明通过将填料含量增加到85-87%时，树脂组合物的流动性会十分优良；而使用了本发明所示的式（1）、式（2）的环氧树脂后，玻璃化转变温度在得到显著提升的同时，其175度和260度的存储模量也没有上升到很高。从而可以解决其翘曲的问题、冲丝的问题以及高可靠性的问题，并得以使用传统的环氧树脂组合物的挤出机来连续生产。
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1，一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其主要成份包括环氧树脂、硅微粉、固化剂；
所述的环氧树脂为环氧树脂为式[1]、式[2]中的一种或者两种的混合物，环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1~13%；
硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的85-88%；
固化剂的含量占环氧树脂组合物总质量的4-9%；
制备方法为，将上述原料进行预混合，制得混合物，再将该混合物使用双螺杆挤出机熔融混炼均匀后迅速压延冷却成片状再粉碎而成。
实施例2，实施例1所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，所述环氧树脂采用式[1]所示的结构，其含量占环氧树脂组合物总质量的1%~9%。
实施例3，实施例1所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，所述环氧树脂采用式[2]所示的结构，其含量占环氧树脂组合物总质量的1%~4%。
实施例4，实施例1所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，采用式[1]和式[2]所示两种环氧树脂的混合物，其中：式[1]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1%~9%，式[2]含量占环氧树脂组合物总质量的1~4%。
实施例5，实施例1-4所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，所述固化剂采用线性酚醛、苯酚芳烷型、xylok型树脂中的任意一种或多种的混合。
实施例6，实施例1-5所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，所述硅微粉选最大粒径为45μm或55μm或75μm的球形硅微粉。
实施例7，实施例1-6所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，该环氧树脂组合物还可以含有适量的催化剂、着色剂、脱模剂、离子捕捉剂、偶联剂、应力吸收剂中的一种或多种。
实施例8，实施例7所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物，其主要成份包括环氧树脂、硅微粉、固化剂；
所述的环氧树脂为式[1]和式[2]的混合物，其中：式[1]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1%~9%，式[2]含量占环氧树脂组合物总质量的1~4%；
硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的85-88%，硅微粉选用最大粒径为55μm的球形硅微粉；
固化剂的含量占环氧树脂组合物总质量的4-9%，固化剂采用线性酚醛、苯酚芳烷型、xylok型树脂中的任意一种或多种的混合。
实施例9，采用实施例8所述的适用于基板封装的环氧树脂组合物制备实验，与现有技术不采用环氧树脂和背景技术中采用式[3]结构的环氧树脂制得的产品进行评价，评价结果如下表所示。本实施例如中的评价是根据下列方法进行的：
（1） 凝胶时间
按SJ/T 11197-2013 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 11197-2013 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） CTE及Tg:
按SJ/T 11197-2013 环氧模塑料的第5.6条线膨胀系数及玻璃化温度来测定CTE1，CTE2
（4）吸水率
按SJ/T 11197-2013 环氧模塑料的第5.11条吸水率来测定弯曲模量。
(5)存储模量和Tg (℃)
使用TA-Q800来测试样品的存储模量,使用Tanδ峰值作为样品的玻璃化转变温度Tg。测试参数为：
1.测试温度范围RT~265℃，5℃/min；
2.样品：厚度3mm,宽：13mm,跨距50mm,实际长度60mm
3.测试频率1HZ，振幅20μm，预加载力：0.01N, ForceTrack 125%
5.测试模式：三点弯曲。
（6）粘接力测试方法：使用button shear测试方法测试样品在Ag上的粘接力。
（7）翘曲，冲丝，可靠性：
将样品封装到1block的基板上，使用show marrie测试翘曲，使用x-Ray测试冲丝率，按JEDEC J-STD-020D中的三级标准进行可靠性考核。
下表为实验参数与检测结果表：
从上表可以看出，使用了本发明所述式[1]、式[2]所示的新结构的环氧树脂的组合物，获得了高玻璃化转变温度，低的吸水率，高的粘接性、低的高温存储模量、高的流动性的树脂组合物。该树脂组合物用于基板封装后，其冲丝率低，翘曲性能优良，可靠性高。
Claims (9)
1.一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：该组合物包括环氧树脂、硅微粉、固化剂；所述的环氧树脂为式[1]、式[2]中的一种或者两种的混合物，其中，式[1]的结构式为：
式[1]；
式[2]的结构式为：
式[2]。
2.根据权利要求1所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的85-88%，固化剂的含量占环氧树脂组合物总质量的4-9%，环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1~13%。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述环氧树脂采用式[1]和式[2]所示两种环氧树脂的混合物，其中：式[1]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1%~9%，式[2]所述环氧树脂的含量占环氧树脂组合物总质量的1~4%。
4.根据权利要求1或2所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的硅微粉为球形硅微粉。
5.根据权利要求4所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的球形硅微粉的最大粒径为45μm或55μm或75μm。
6.根据权利要求1所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述固化剂采用线性酚醛、苯酚芳烷型、xylok型树脂中的任意一种或多种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：所述环氧树脂组合物中，硅微粉的含量占环氧树脂组合物总质量的86.5%，式[1]所示环氧树脂占环氧树脂组合物总质量的7%，式[2]所示环氧树脂占环氧树脂组合物总质量的2%。
8.根据权利要求1所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：该环氧树脂组合物还含有催化剂、着色剂、脱模剂、离子捕捉剂、偶联剂、应力吸收剂中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种适用于基板封装的环氧树脂组合物，其特征在于：该组合物的制备方法为，将上述成份进行预混合后，制得混合物，再将该混合物使用双螺杆挤出机熔融混炼均匀后迅速压延冷却成片状，再粉碎而成。
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2020
- 2020-12-17 CN CN202011499999.0A patent/CN112745634A/zh active Pending
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