CN113948481A - 半导体器件、环氧树脂及其制备方法、封装材料和终端 - Google Patents

半导体器件、环氧树脂及其制备方法、封装材料和终端 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种半导体器件，其包括芯片以及覆盖所述芯片的封装层，所述封装层由封装材料固化形成；该封装材料包括含氟环氧树脂；所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。本申请还提供该种含氟环氧树脂及其制备方法，含有该种含氟环氧树脂的封装材料和应用该半导体器件的终端。所述封装材料具有低的介电常数和介电损耗，并具有优异的耐热性、热机械性能、力学性能以及疏水性能，从而使所述半导体器件具有优良的性能。

Description

半导体器件、环氧树脂及其制备方法、封装材料和终端
技术领域
本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体器件、应用于该半导体器件中的含氟环氧树脂及其制备方法、封装材料和终端。
背景技术
近年来随着信息和通信技术的发展，物联网(Internet of Things，IoT)、5G、人工智能(Artificial Intelligence，AI)等新技术带来高速、低时延、大容量和人性化的技术要素，这些技术要素的实现，需要信号高速大容量的传输，因此需采用高频波段，而高频信号的传递要求材料具有低介电损耗的特性。在Iot、5G、自动数据采集系统(Automatic DataAcquisition System，ADAS)等信息技术中，涉及到大量的芯片、模组和器件，这些模组和器件中需用到封装材料、天线材料、底填材料、基板(Substrate)材料和传输材料，这些材料都需有低介电和低介电损耗的特性。其中，对于封装材料和基板材料来讲，低介电特性更重要。
环氧树脂固化后具有优异的力学强度、粘接性能、尺寸稳定性、耐腐蚀性和耐热性，因此被广泛的应用于先进复合材料基体、电子封装以及航空航天等领域。传统环氧树脂介电常数约为3.6～4.5，水接触角小于90°，已无法满足人们对低介电常数、低吸水率材料的需求了。因此开发高性能的环氧树脂材料以满足电子封装领域的性能要求已经成为当前的研究热点。降低封装材料的介电损耗主要包括如下技术方案：1.降低极性基团密度；2.减少参与反应的极性基团数量；3.添加Dk、Df聚合物；4.提高非极性无机填料含量。其中上述方案中最佳的技术方案是采用低介电常数和低介电损耗的聚合物。对于现有封装材料，如环氧塑封料和环氧基材的树脂来讲，其填料含量都较高，采用的固化剂主要也是相对成熟的，因此采用低介电常数的环氧树脂是降低材料整体介电常数的关键技术方案之一。在环氧塑封料(Epoxy Molding Compound，EMC)、基材(Substrate)和液态环氧塑封料(EpoxyMolding Compound，LMC)的配方设计中，采用低粘度的环氧树脂，有助于改善材料加工的流动性性能，这也是封装材料对环氧树脂特性需求之一。
目前降低环氧树脂复配物介电常数的主要方法主要包括：1、采取与其他低介电树脂共混或共固化：如与聚酰亚胺树脂和氰酸酯树脂等共混或共固化；2、研究具有低介电特性的胺类固化剂与环氧固化，进而降低环氧树脂固化物的介电常数；3、通过与具有微孔或介孔的无机材料进行复合来降低介电常数，如笼形倍半硅氧烷、介孔二氧化硅、蒙脱土、中空玻璃微球等。上述降低介电常数的技术路线各有优劣势，是不同的维度，也可是一种共生关系。其中低粘度低介电高疏水特性具有一定柔顺性的环氧树脂，对于底部填充(Underfill)，EMC，Substrate和LMC来讲，在配方设计上具有综合的性能优势。
发明内容
本申请实施例提供了一种半导体器件，覆盖芯片的封装层具有低的介电常数；具有疏水性，吸水率低；低内应力，具有柔性的链段分子结构；高强度，主体分子具有一定的刚度，从而提升半导体器件的性能。
本申请实施例第一方面提供了一种半导体器件，其包括：
芯片；以及
覆盖所述芯片的封装层，所述封装层由封装材料固化形成；
该封装材料包括含氟环氧树脂；所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
所述封装层的封装材料由于引入了所述含氟环氧树脂，使封装层具有低的介电常数；疏水性，吸水率低；低内应力，具有柔性的链段分子结构；高强度，主体分子具有一定的刚度。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure BDA0002590527620000021
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的粘度小于等于500mPa·S。
本申请实施方式中，所述封装材料还包括：
酸酐固化剂；以及
促进剂；
其中，所述含氟环氧树脂、所述酸酐固化剂、以及所述促进剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)，上述范围值包括端值。
本申请实施方式中，该酸酐固化剂为甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-降冰片烯-2，3-二酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
本申请实施方式中，所述促进剂为咪唑系列促进剂、胺系列促进剂和微胶囊潜伏性促进剂中的至少一种。
本申请实施方式中，该封装材料中还添加有无机填料，该无机填料为二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
本申请实施方式中，该封装材料中还添加有不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种；该封装材料中，所述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)：(0～1.5)：(0～1)：(0～0.5)：(0～0.3)：(0～0.08)，其中上述范围值均能取端值。
本申请实施方式中，所述不含氟的环氧树脂为双酚型环氧树脂。
本申请实施方式中，所述助剂包括硅烷偶联剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、离子捕捉剂中的至少一种。
本申请实施方式中，所述增韧剂为橡胶粒子。
本申请实施方式中，所述封装材料的介电常数小于等于3.3，水接触角在100°以上，玻璃化转变温度为100～140℃。
本申请实施例第二方面提供了一种含氟环氧树脂，所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
该含氟环氧树脂具有低粘度和低介电常数。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure BDA0002590527620000031
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的粘度小于等于500mPa·S。
本申请实施例第三方面提供了一种含氟环氧树脂的制备方法，其包括：采用含有醇羟基的四氟苯类物质和环氧氯丙烷作为反应物，加入固体碱和季铵盐作为催化剂，在40～80℃下反应0.5～5小时；其中所述含有醇羟基的四氟苯类物质、环氧氯丙烷、季铵盐及固体碱的重量比为1：(1～10)：(0.001～0.05)：(0.5～3)。
该含氟环氧树脂的制备方法反应步骤少，只需一步化学反应即可，不需复杂设备、工艺简单，同时反应效率高，通过醇羟基接枝环氧官能团，其环氧值可达到90～95％，高于业界现有醇羟基合成环氧的产率70％。
本申请实施方式中，所述季铵盐为四甲基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基氯化铵、四丁基氯化铵、十六烷基溴化胺及十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
本申请实施方式中，所述固体碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
本申请实施例第四方面提供了一种封装材料，其包括：
含氟环氧树脂；
酸酐固化剂；以及
促进剂；
其中，所述含氟环氧树脂、所述酸酐固化剂、以及所述促进剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)，上述范围值包括端值；
所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
该封装材料中添加所述含氟环氧树脂，具有以下优点：上述的含氟环氧树脂的介电常数低，可改善降低该封装材料整体的介电常数；上述的含氟环氧树脂的粘度低，可改善该封装材料的加工流动性；上述的含氟环氧树脂的环氧基团与苯环之间有1个或1个以上的CH2官能团再连接羟基，具有较好的柔顺性，从而有利于改善该封装材料的柔韧性，降低玻璃化转变温度和模量，降低内应力；上述的含氟环氧树脂的含氟基团的引入会提高封装材料的疏水特性，降低该封装材料的吸水率。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure BDA0002590527620000041
Figure BDA0002590527620000051
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
本申请实施方式中，该酸酐固化剂为甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-降冰片烯-2，3-二酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
本申请实施方式中，所述促进剂为咪唑系列促进剂、胺系列促进剂和微胶囊潜伏性促进剂中的至少一种。
本申请实施方式中，该封装材料中还添加有无机填料，该无机填料为二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
本申请实施方式中，该封装材料中还添加有不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种；该封装材料中，所述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)：(0～1.5)：(0～1)：(0～0.5)：(0～0.3)：(0～0.08)，其中上述范围值均能取端值。
本申请实施方式中，所述不含氟的环氧树脂为双酚型环氧树脂。
本申请实施方式中，所述助剂包括硅烷偶联剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、离子捕捉剂中的至少一种。
本申请实施方式中，所述增韧剂为橡胶粒子。
本申请实施方式中，所述封装材料的介电常数小于等于3.3，水接触角在100°以上，玻璃化转变温度为100～140℃。
本申请实施例第五方面提供了一种终端，其包括壳体、以及收容于所述壳体内的半导体器件，所述半导体器件包括本申请第一方面所述的半导体器件。
上述的封装材料具有低的介电常数和介电损耗，并具有优异的耐热性、热机械性能、力学性能以及疏水性能，从而使所述半导体器件具有优良的性能。
本申请实施例提供的半导体器件的封装材料中添加所述特殊的含氟环氧树脂，可改善降低该封装材料整体的介电常数，改善该封装材料的加工流动性，改善该封装材料的柔韧性，降低玻璃化转变温度和模量，降低内应力；提高疏水特性，降低该封装材料的吸水率；从而提升半导体器件的性能。
附图说明
图1是本申请实施例的半导体器件的剖面结构示意图。
图2是本申请实施例的环氧树脂FEP的红外谱图。
图3(a)和(b)是本申请实施例的环氧树脂FEP的核磁谱图。
图4是本申请实施例的环氧树脂FEP固化后的热机械性能图。
图5是本申请实施例的环氧树脂FEP固化后的介电性能图。
主要元件符号说明
半导体器件 100
芯片 10
封装层 30
具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
本申请实施例所涉及的半导体器件100，如图1所示，本实施例中，所述半导体器件100为一芯片封装结构，所述半导体器件100包括芯片10以及覆盖/封装所述芯片10的封装层30。所述芯片10可为硅基芯片。覆盖/封装所述芯片10的封装层30通常要求兼具电学、力学、热学方面的性能要求。例如，要求其具有低的介电常数；具有疏水性，吸水率低；低内应力，具有柔性的链段分子结构；高强度，主体分子具有一定的刚度。该封装层30由封装材料固化形成，即为封装材料固化后的产物。封装材料固化的方式通常为热固化(90摄氏度以上)。
为实现封装层30的上述要求，本申请实施例提供一种封装材料，所述封装材料包括含氟环氧树脂。所述含氟环氧树脂的化学结构式具有如下特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团，从而使所述含氟环氧树脂具有较好的柔顺性；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
所述封装材料还包括酸酐固化剂和促进剂。其中，所述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)，上述范围值包括端值。
本申请实施方式中，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure BDA0002590527620000061
Figure BDA0002590527620000071
其中，5≥n≥1，取代基R为F。
该含氟环氧树脂本身具有低粘度，粘度小于等于500mPa·S，其他含氟树脂的粘度通常在2000mPa·s以上。相对不含氟的环氧树脂，该含氟环氧树脂的介电常数可相对不含氟的环氧树脂的介电常数降低20％～30％。
该封装材料的制备是将上述组分混合，经过研磨搅拌真空离心脱泡即可。实际使用封装材料时，例如对芯片进行包封的时候，需要加热固化(例如90℃以上)所述封装材料；加热固化过程中，所述促进剂促进所述酸酐固化剂与所述含氟环氧树脂进行固化反应，所述促进剂会与所述含氟环氧树脂进行反应，所述酸酐固化剂也会与所述含氟环氧树脂进行反应。如果不加所述促进剂，所述酸酐固化剂则较难与所述含氟环氧树脂反应，或者反应需要超高的温度。
该封装材料可用于半导体封装领域，例如芯片封装领域。该封装材料可作用芯片级底部填充胶(Capillary Underfill Material，CUF)、芯片级环氧塑封料(MoldedUnderfill Material，MUF)、环氧塑封料(Epoxy Molding Compound，EMC)、液态环氧塑封料(Liquid Molding Underfill，LMC)、环氧热固化胶膜(Die Attach Film，DAF)等。
该酸酐固化剂可为甲基六氢苯酐(MeHHPA)、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-降冰片烯-2、3-二酸酐、和三烷基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
所述促进剂为：咪唑系列促进剂、胺系列促进剂和微胶囊潜伏性促进剂中的至少一种；例如DMP-30。
咪唑类固化剂是含有两个氮原子的五元环，一个氮原子构成仲胺，另一个氮原子构成叔胺，既能利用仲胺基的活性氢对环氧树脂进行加成反应，又能借助叔氮原子像叔胺那样，作为阴离子聚合型固化剂固化环氧树脂。
胺类促进剂属亲核型促进剂，对于胺类固化的环氧树脂只对固化剂起催化作用，通过体系中的羟基进行阴离子醚化反应。对酸酐类固化的环氧树脂则起双重催化作用，既对酸酐也对环氧树脂起催化作用，含活泼氢的化合物如酚、酸、醇、水能加速作用，最后形成聚醚和聚酯型两种交联网络。胺类促进剂对环氧树脂具有较强的催化活性，碱性越强，取代基越小，对话活性越大。常用的胺类促进剂：DMP-30、HDG-A/B环氧树脂固化促进剂、叔胺类促进剂(三乙胺、三乙醇胺、BMDA、DBU、DMP-10、吡啶)、季铵盐类促进剂、脂肪胺类促进剂(仅对低分子聚酰胺有促进作用)。
该封装材料中添加上述的含氟环氧树脂，具有以下优点：
上述的含氟环氧树脂的介电常数低，可改善降低该封装材料整体的介电常数；
上述的含氟环氧树脂的粘度低，可改善该封装材料的加工流动性；
上述的含氟环氧树脂的环氧基团与苯环之间有1个或1个以上的CH2官能团再连接羟基，具有较好的柔顺性，从而有利于改善该封装材料的柔韧性，降低玻璃化转变温度和模量，作为EMC或LCM等类型封装的模量改善，降低内应力；
上述的含氟环氧树脂的含氟基团的引入会提高封装材料的疏水特性，降低该封装材料的吸水率。
该封装材料中还可根据需要选择性添加无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种。其中，选择性添加不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种可进一步提高封装材料整体的性能。
该封装材料中，上述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)：(0～1.5)：(0～1)：(0～0.5)：(0～0.3)：(0～0.08)，上述范围值均能取端值。
在一些实施例中，上述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比1：(1～1.2)：(0.05～0.06)：(1～1.3)：0.8：(0.2～0.3)：(0.2～0.3)：(0.03～0.04)，上述范围值均能取端值。
该无机填料可为二氧化硅和氧化铝中的至少一种，例如球形度为98％，粒径分布在200nm～2μm之间的熔融球形二氧化硅。该无机填料的添加可改善封装材料的机械性能，并降低封装材料的成本。
所述不含氟的环氧树脂可为双酚型环氧树脂，例如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚芴型环氧树脂。
所述增韧剂可提升封装材料的韧性。所述增韧剂为橡胶粒子，例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、晴基-丁二烯橡胶(NBR)、丁二烯(BR)、氨基甲酸酯橡胶(UR)、丙烯酸类橡胶(AR)、核壳粒子、有机硅橡胶等中一种或几种混合物。
所述助剂包括硅烷偶联剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、离子捕捉剂中的至少一种。
该封装材料的介电常数小于等于3.3，具有疏水特性(水接触角在100°以上)，玻璃化转变温度(Tg)为100～140℃。玻璃化转变温度(Tg)是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。玻璃化温度(Tg)是分子链段能运动的最低温度，其高低与分子链的柔性有直接关系，分子链柔性越大，玻璃化温度就低；分子链刚性大，玻璃化温度就高。
一些实施例中，低介电封装材料LCM配方设计：按照前述步骤制备得到的含有对位四氟苯基的含氟芳香族环氧树脂(FEP)、酸酐类固化剂、叔胺促进剂、无机填料按照重量比为1：(0.95～1.05)：(0.05～0.1)：(1～1.2)均匀混合。其中酸酐类固化剂为甲基六氢苯酐(MeHHPA)，叔胺促进剂为DMP-30，无机填料为二氧化硅微粉。
由于FEP室温粘度极低，混合物可直接涂在所需粘接的各种金属或陶瓷基体表面，施加0.5～2MPa的压力使粘接位置充分接触，并除去多余胶体，进行热固化，热固化过程为在90～130℃下预固化1～4h，在120～150℃下后固化2～4h，固化结束后自然降温即可得到最后的粘接器件。混合物还可以涂布在各种金属/陶瓷基底上作为涂料使用，也可直接固化成为各种形态的复合材料。
本申请实施方式中，该含氟环氧树脂的制备方法：采用含有醇羟基的四氟苯类物质和环氧氯丙烷(有机溶剂)作为反应产物，加入固体碱和季铵盐作为催化剂，在40～80℃下反应0.5～5小时，即可得到所需的含氟环氧树脂，其中含有醇羟基的四氟苯类物质、环氧氯丙烷、季铵盐、固体碱的重量比为1：(1～10)：(0.001～0.05)：(0.5～3)。
所述季铵盐可为四甲基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基氯化铵、四丁基氯化铵、十六烷基溴化胺及十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。所述固体碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
该含氟环氧树脂的制备方法采用季铵盐和固体碱作为催化剂，反应步骤少，只需一步化学反应即可，不需复杂设备、工艺简单，同时反应效率高，通过醇羟基接枝环氧官能团，其环氧值可达到90～95％，高于业界现有醇羟基合成环氧的产率70％。
一些实施例中，含有醇羟基的四氟苯类物质采用2,3,5,6-四氟对苯二甲醇，固体碱采用氢氧化钠，所述季铵盐采用四甲基溴化铵，采用一步法，将原料按照2,3,5,6-四氟对苯二甲醇、环氧氯丙烷、四甲基溴化铵、氢氧化钠的重量比为1：(4～5)：(0.02～0.03)：(0.5～0.7)，反应温度维持在60～70℃，反应在高纯氮气保护下进行2.5h后，抽滤得到下层清液，使用去离子水水洗至pH为中性，真空干燥得到高纯度的含氟芳香族环氧树脂(FEP)，FEP的环氧化率在90～95％。
合成FEP的化学反应式如下：
Figure BDA0002590527620000091
下面通过具体实施例对本申请实施例技术方案进行进一步的说明。
(1)制备含氟环氧树脂(FEP)：在500ml的三口瓶中添加原料，其中原料为2,3,5,6-四氟对苯二甲醇22g，环氧氯丙烷100g，四甲基溴化铵0.5g，氢氧化钠15g，反应温度维持在60～70℃，反应在高纯氮气保护下进行2.5h后，抽滤得到下层清液，使用去离子水水洗至pH为中性，真空干燥得到高纯度的含氟芳香族环氧树脂FEP。
(2)制备封装材料：将10g含氟芳香族环氧树脂单体(FEP)、9.2g固化剂甲基六氢苯酐(MeHHPA)和0.05g促进剂DMP-30，室温混合搅拌均匀；倒入放置在预热70～90℃的鼓风烘箱中的模具中，预固化1～4h，在120～150℃下后固化2～4h，固化结束后自然降温即可得到最后的封装材料。
封装材料还可以涂敷在各种金属或陶瓷基底上作为涂料使用，也可直接固化成为各种形态的复合材料。
参阅图2，本申请实施例的环氧树脂FEP的红外谱图，波数为903cm-1处(图2虚线标示处)出现的特征峰为环氧基团的特征峰，说明制备得到的FEP中具有环氧基团。
参阅图3，本申请实施例的核磁谱图，其中图3(a)是氢谱，图3(b)是碳谱。化学位移(chemical shift)：同种核由于在分子中的化学环境不同而在不同共振磁感应强度下的吸收峰。图3中所示特征峰与标注的分子结构相对应；例如图3(a)中标示为1、2、3、4的吸收峰分别对应图3(a)左上角的化学结构式中的氢(H)的1、2、3、4情况；图3(b)中标示为1、2、3、4、5、6、7的吸收峰分别对应图3(b)左上角的化学结构式中的碳(C)的1、2、3、4、5、6、7情况。
图4是本申请实施例的环氧树脂FEP固化后的热机械性能图，储能模量又称为弹性模量，是指材料在发生形变时，由于弹性(可逆)形变而储存能量的大小，反映材料弹性大小；损耗模量又称粘性模量，是指材料在发生形变时，由于粘性形变(不可逆)而损耗的能量大小，反映材料粘性大小；损耗角，损耗模量和储能模量之比，反映的是振动吸收性，也称振动吸收因数。可见环氧树脂FEP的玻璃化转变温度为117.5℃。
图5是本申请实施例的环氧树脂FEP固化后的介电性能图，在1MHz下，介电常数为3.14，介电损耗为0.019。
本申请实施例的环氧树脂FEP的具体性能参数如表一所示。
表一
Figure BDA0002590527620000101
本申请实施例的环氧树脂FEP与现有的几种不同结构环氧树脂采用同一种固化剂MeHHPA固化的条件下，测试固化后材料的玻璃化转变温度Tg、介电常数、介电损耗、接触角、机械性能，具体测试结果如表二所示。
表二
Figure BDA0002590527620000102
从表二可知：环氧树脂FEP与固化剂固化后的产物具有较低的玻璃化温度，说明其分子链的柔性大，具有较低的介电常数和较低的介电损耗，具有疏水性，且机械性能良好。
本申请实施例以低粘度的FEP为基体树脂制备的封装材料有着良好的流动性、低介电、机械性能、耐久性和疏水特性；含氟芳香族环氧树/酸酐固化物能够突破瓶颈，同时具有更低的介电常数和介电损耗，及更强的机械性能和疏水性，从而减少产热和损耗，并有潜力应用于电子封装等领域；改善环氧树脂流动性，本征的机械性能为70～75MPa，介电性能为在1MHz下的介电常数为3.14。
本申请实施例的FEP的制备过程简单，只需一步法，不需复杂设备、工艺简单且环氧产率高达90％以上，绿色环保；FEP在低温下结晶，33℃熔融后具有低粘度，室温粘度低至143mPa·s，具有良好的储存稳定性和加工使用性；所述室温是指25±5℃。
本申请实施例还提供一种终端(图未示)，该终端可以是手机、也可以是平板电脑、笔记本电脑、便携机、智能穿戴产品、等电子产品，包括壳体(图未示)以及收容于壳体内的上述半导体器件100。
需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种半导体器件，其包括：
芯片；以及
覆盖所述芯片的封装层，所述封装层由封装材料固化形成；
其特征在于，该封装材料包括含氟环氧树脂；
所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure FDA0002590527610000011
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述含氟环氧树脂的粘度小于等于500mPa·S。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述封装材料还包括：
酸酐固化剂；以及
促进剂；
其中，所述含氟环氧树脂、所述酸酐固化剂、以及所述促进剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)，上述范围值包括端值。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，该酸酐固化剂为甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-降冰片烯-2，3-二酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述促进剂为咪唑系列促进剂、胺系列促进剂和微胶囊潜伏性促进剂中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，该封装材料中还添加有无机填料，该无机填料为二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，该封装材料中还添加有不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种；该封装材料中，所述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)：(0～1.5)：(0～1)：(0～0.5)：(0～0.3)：(0～0.08)，其中上述范围值均能取端值。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述不含氟的环氧树脂为双酚型环氧树脂。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述助剂包括硅烷偶联剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、离子捕捉剂中的至少一种。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述增韧剂为橡胶粒子。
12.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述封装材料的介电常数小于等于3.3，水接触角在100°以上，玻璃化转变温度为100～140℃。
13.一种含氟环氧树脂，其特征在于，所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
14.根据权利要求13所述的含氟环氧树脂，其特征在于，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure FDA0002590527610000021
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
15.根据权利要求14所述的含氟环氧树脂，其特征在于，所述含氟环氧树脂的粘度小于等于500mPa·S。
16.一种含氟环氧树脂的制备方法，其特征在于，其包括：采用含有醇羟基的四氟苯类物质和环氧氯丙烷作为反应物，加入固体碱和季铵盐作为催化剂，在40～80℃下反应0.5～5小时；其中所述含有醇羟基的四氟苯类物质、环氧氯丙烷、季铵盐及固体碱的重量比为1：(1～10)：(0.001～0.05)：(0.5～3)。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述季铵盐为四甲基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基氯化铵、四丁基氯化铵、十六烷基溴化胺及十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
18.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述固体碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
19.一种封装材料，其特征在于，该封装材料包括：
含氟环氧树脂；
酸酐固化剂；以及
促进剂；
其中，所述含氟环氧树脂、所述酸酐固化剂、以及所述促进剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)，上述范围值包括端值；
所述含氟环氧树脂的化学结构式具有特征：单一苯环上直接连接4个F元素；单一苯环上还连接有两个环氧基团，且每一个环氧基团与苯环之间还连接有1个或1个以上的CH2官能团；所述两个环氧基团位于苯环的邻位、间位或对位。
20.根据权利要求19所述的封装材料，其特征在于，所述含氟环氧树脂的化学结构式为如下(1)、(2)、(3)中的至少一种：
Figure FDA0002590527610000031
其中，5≥n≥1，取代基R为F原子。
21.根据权利要求19所述的封装材料，其特征在于，该酸酐固化剂为甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、烷基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基纳迪克酸酐、5-降冰片烯-2，3-二酸酐、三烷基四氢邻苯二甲酸酐中的至少一种。
22.根据权利要求19所述的封装材料，其特征在于，所述促进剂为咪唑系列促进剂、胺系列促进剂和微胶囊潜伏性促进剂中的至少一种。
23.根据权利要求19所述的封装材料，其特征在于，该封装材料中还添加有无机填料，该无机填料为二氧化硅和氧化铝中的至少一种。
24.根据权利要求23所述的封装材料，其特征在于，该封装材料中还添加有不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂中的至少一种；该封装材料中，所述含氟环氧树脂、酸酐固化剂、促进剂、无机填料、不含氟的环氧树脂、增韧剂、炭黑、助剂的重量比为1：(0.1～1.4)：(0.02～0.2)：(0～1.5)：(0～1)：(0～0.5)：(0～0.3)：(0～0.08)，其中上述范围值均能取端值。
25.根据权利要求24所述的封装材料，其特征在于，所述不含氟的环氧树脂为双酚型环氧树脂。
26.根据权利要求24所述的封装材料，其特征在于，所述助剂包括硅烷偶联剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、离子捕捉剂中的至少一种。
27.根据权利要求24所述的封装材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶粒子。
28.根据权利要求19所述的封装材料，其特征在于，所述封装材料的介电常数小于等于3.3，水接触角在100°以上，玻璃化转变温度为100～140℃。
29.一种终端，其特征在于，包括壳体以及收容于所述壳体内的半导体器件，所述半导体器件包括如权利要求1～12任意一项所述的半导体器件。
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