CN114096611A - 环氧树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够适用于高温驱动电力半导体封装材料的环氧树脂组合物。

Description

环氧树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种能够适用于高温驱动电力半导体封装材料的环氧树脂组合物。
背景技术
电力半导体的高性能化使得驱动温度上升，因此作为构成器件的原材料需要具有高的耐热性。其中，尤其对封装半导体装置的封装材料原材料的耐热性要求很高，因此，最近对具有高的玻璃化转变温度(Tg)的半导体封装材料的要求在增加。
过去，适用了混合使用邻(ortho)甲酚线型酚醛树脂型环氧树脂和酚类固化剂的半导体封装用环氧树脂组合物，但就这种封装材料组合物而言，其玻璃化转变温度不过是175℃左右，因而在提升玻璃化转变温度方面存在局限性。
为了具体实现更高的玻璃化转变温度，在韩国授权专利第10-0861324号中还适用了如萘或蒽结构那样的稠环型多环结构的环氧树脂。然而，上述稠环型环氧树脂由于熔融粘度高或软化点高，因而不能将填充剂的含量设定得高，因此，易于热变形并易于水分渗透且在固化之后易于破裂。另外，具有所需的高的驱动温度下的电特性不足之类的缺点。作为另一个例子，在韩国公开专利第2014-0123065号中公开了一种通过适用联苯形态的树脂而优化树脂的骨架密度来确保高耐热性的技术。然而，这种联苯形态的树脂具有介电特性通常不良之类的缺点。
另一方面，作为固化剂，还提出了利用酸酐类树脂具体实现高的玻璃化转变温度和优良的电特性的方法。然而，具有高的玻璃化转变温度的酸酐类树脂由于熔点高而难以适用于一般的环氧树脂封装材料的制备工序，且由于高的熔融粘度而不能将填充剂含量设定得高。因此，在高的驱动温度下，易于热变形并易于水分渗透，且在固化之后易于破裂。
如上所述，对于具有高的玻璃化转变温度的半导体封装材料的开发在继续进行，但这种封装材料由于高的弹性模量而存在易于破裂之类的问题。尤其是，在高温下驱动的高性能电力半导体的情况下，由于急剧的温度变化而引起膨胀和收缩，由此，承受高的内部热应力(thermal stress)，而其成为半导体内部的异种物质之间的剥离(delamination)或破裂(crack)的主要原因。为了解决这些问题，半导体封装材料需要具有低的热膨胀系数和低的弹性模量。尤其是，基于具有高耐压、高电流、高温工作等优点的新型原材料即碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的器件比基于当前成为主流的硅(Si)的器件更易于破裂，因此更需要低的热膨胀系数和低的弹性模量。
因此实际情况是，需要开发一种环氧树脂组合物，该环氧树脂组合物不仅具有高的耐热性且能够将填充剂的含量设定得高，而且具有低的热膨胀系数和低的弹性模量且在高温下具有优良的电特性。
发明内容
(发明所要解决的问题)
本发明提供一种能够用作高温驱动电力半导体的封装材料原材料的环氧树脂组合物，该环氧树脂组合物具有高的耐热性、低的热膨胀系数、低的高温弹性模量以及优良的高温电特性。
(解决问题所采用的措施)
本发明提供一种环氧树脂组合物，其包括含芴环氧树脂、固化剂、填充剂以及固化促进剂。
另外，本发明提供一种利用前面所述的环氧树脂组合物来封装的半导体器件。
(发明的效果)
根据本发明的环氧树脂组合物不仅具有高的耐热性、低的热膨胀系数以及低的高温弹性模量且能够包含高含量的填充剂，而且在高温下示出优良的电特性。本发明的环氧树脂组合物能够以80％以上的高的含量含有填充剂，且玻璃化转变温度可以是200℃以上，而且在一般的半导体封装材料使用温度即180℃以下连续作业性优良。因此，本发明的环氧树脂组合物适合适用于高温驱动电力半导体的封装材料。
具体实施方式
以下，对本发明进行说明。然而，本发明并不仅限定于下述内容，根据需要，各构成要素能够多样地变形或选择性地混合使用。因此，应当理解为涵盖包括在本发明的思想和技术范围内的所有变更、等同物或替代物。
<环氧树脂组合物>
根据本发明的环氧树脂组合物是半导体封装材料用环氧树脂组合物(EMC：EpoxyMolding Compound)，其包括含芴环氧树脂、固化剂、固化促进剂以及填充剂。另外，根据需要能够进一步包括偶联剂、着色剂、脱模剂、改性剂、阻燃剂、低应力化剂等本领域通常使用的一种以上的添加剂。
以下，具体地观察上述环氧树脂组合物的组成如下。
环氧树脂
含芴环氧树脂
根据本发明的环氧树脂组合物包括含芴环氧树脂。制备上述含芴环氧树脂的方法并没有特别限定，例如，能够使环氧树脂或环氧氯丙烷(epichlorohydrin)与含芴化合物反应而制备。上述反应能够在催化剂存在下进行，能够在适当的溶剂中进行。
上述环氧树脂只要是本领域已知的通常的环氧树脂则没有特别限定。作为能够使用的环氧树脂的非限制性例子，可以举出双酚A型环氧树脂、甲酚线型酚醛树脂(novolac)型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、联苯型环氧树脂、四甲基联苯型环氧树脂、酚线型酚醛树脂型环氧树脂、双酚A线型酚醛树脂型环氧树脂、双酚S线型酚醛树脂型环氧树脂、联苯线型酚醛树脂型环氧树脂、萘酚线型酚醛树脂型环氧树脂、萘酚酚共缩聚线型酚醛树脂型环氧树脂、萘酚甲酚共缩聚线型酚醛树脂型环氧树脂、芳香族烃甲醛树脂改性酚醛树脂型环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂、四苯基乙烷型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、双环戊二烯酚加成反应型环氧树脂、酚芳烷基型环氧树脂、多官能性酚性环氧树脂、萘酚芳烷基型环氧树脂中的一种以上，但未必限定于此。
上述含芴化合物的种类没有特别限定，但作为一个例子，可以是具有下述化学式1的结构的化合物。
[化学式1]
Figure BDA0003466212730000031
上式中，
R1各自独立地为氰基、卤素原子或碳原子数为1至6的烷基，
R2各自独立地为碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为1至6的烷氧基、碳原子数为6至10的芳基或碳原子数为6至10的环烷基，
R3各自独立地为碳原子数为1至4的亚烷基，
l各自独立地为0至4的整数，
m各自独立地为0至4的整数，
n各自独立地为0至5的整数，
o各自独立地为1至3的整数，
n+o为5以下的整数。
上述含芴化合物例如可以是选自由9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-乙基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-丙基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基丙氧基)-3-丁基苯基]芴、9,9-双(2-羟基丙氧基-3-苯基苯基)芴、9,9-双(2-羟基丙氧基-苄基苯基)芴、9,9-双(2-羟基丙氧基-甲苯基苯基)芴、9,9-双(2-羟基丙氧基-甲硅烷基苯基)芴、9,9-双[4-{2-(2-羟基丙氧基)丙氧基}-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-{2-(2-羟基丙氧基)丙氧基}-3-乙基苯基]芴、9,9-双[4-{2-(2-羟基丙氧基)丙氧基}-3-丙基苯基]芴、9,9-双[4-{2-(2-羟基丙氧基)丙氧基}-3-丁基苯基]芴、9,9-双[2-(2-羟基丙氧基)丙氧基-3-苯基苯基]芴、9,9-双[2-(2-羟基丙氧基)丙氧基-3-苄基苯基]芴、9,9-双[2-(2-羟基丙氧基)丙氧基-3-甲苯基苯基]芴、9,9-双[2-(2-羟基丙氧基)丙氧基-3-甲硅烷基苯基]芴、9,9-双-(3',4'-二羟基苯基)-芴、9,9-双-(2',4'-二羟基苯基)-芴、9,9-双-(3',5'-二羟基苯基)-芴、9,9-双-(2',3'-二羟基苯基)-芴、9,9-双-(2',6'-二羟基苯基)-芴、9,9-双-(2',5'-二羟基苯基)-芴、4-4'-(9-亚芴基)二苯酚组成的组中的一种以上。
使用于上述环氧树脂与含芴化合物的反应的溶剂的种类没有特别限定，例如，能够使用二甲醚、二乙醚、四氢呋喃等醚类溶剂；二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等卤素系溶剂；苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烃类溶剂；以及甲醇、乙醇等低级醇中的一种以上。
使用于上述环氧树脂与含芴化合物的反应的催化剂能够使用例如从金属氢氧化物、金属碳酸盐、胺类、羧酸金属盐中选择的一种或它们的混合物。
作为一个例子，本发明的含芴环氧树脂包括由下述化学式2表示的环氧树脂。
[化学式2]
Figure BDA0003466212730000051
上式中，
R1至R2各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基，
n为2至10的整数。
上述碳原子数为1至6的烷基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烃。作为一个例子，包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基等，但不限定于此。
上述碳原子数为1至6的烷氧基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烷氧基。作为一个例子，包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基等，但不限定于此。
上述R1至R2可以彼此相同或相异，且可以各自独立地为氢或甲基、乙基、丙基等烷基或甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基。
在本发明中，含芴环氧树脂除了包括由上述化学式2表示的环氧树脂之外还能够进一步包括由下述化学式3表示的环氧树脂。在混合使用下述化学式3的环氧树脂的情况下，能够进一步降低环氧树脂组合物的热膨胀系数和高温弹性模量。
[化学式3]
Figure BDA0003466212730000052
上式中，
R1至R2各自独立地为氢、碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基。
上述碳原子数为1至6的烷基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烃。作为一个例子，包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基等，但不限定于此。
上述碳原子数为1至6的烷氧基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烷氧基。作为一个例子，包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基等，但不限定于此。
上述R1至R2可以彼此相同或相异，且可以各自独立地为氢或甲基、乙基、丙基等烷基或甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基。
由上述化学式3表示的环氧树脂可以是由下述化学式3a表示的环氧树脂。
[化学式3a]
Figure BDA0003466212730000061
上述含芴环氧树脂的使用ICI粘度计(Research Equip公司，TW 5NX)测定的在150℃下的熔融粘度可以是3泊(poise)以下，例如，可以是1至3泊(poise)。上述含芴环氧树脂的软化点可以是100℃以下，例如，可以是50至100℃。上述含芴环氧树脂具有前面所述的范围的低的熔融粘度和软化点，从而以高含量包含填充剂，例如，对于环氧树脂组合物总重量，以80重量％以上包含填充剂，例如以85至90重量％包含填充剂，并且能够具有优良的混炼性。
上述含芴环氧树脂的环氧当量(EEW)没有特别限制。上述含芴环氧树脂的环氧当量例如为150至400g/eq，作为另一个例子，可以是200至300g/eq。
对于环氧树脂总重量，能够以30至100重量％包含上述含芴环氧树脂。若以小于30重量％包含上述含芴环氧树脂，则不能确保足够高的玻璃化转变温度或不能确保低的热膨胀系数和低的高温弹性模量。另外，在与萘型环氧树脂或蒽型环氧树脂等具有高的玻璃化转变温度的其它环氧树脂混合使用时填充剂的含量会难以设定得高，且固化之后在200℃下会难以实现5.5以下的介电常数。
在本发明的环氧树脂中包含由上述化学式3表示的环氧树脂的情况下，由化学式2表示的环氧树脂与由化学式3表示的环氧树脂的混合比可以是1：0.1至1.5重量比，例如，可以是1：0.8至1.2重量比。在以前面所述的比例混合使用由化学式3表示的环氧树脂的情况下，能够进一步降低环氧树脂组合物的热膨胀系数和高温弹性模量。
具有非稠环型多环结构和至少3个官能团的环氧树脂
本发明的环氧树脂组合物除了包含含芴环氧树脂之外还能够进一步包含具有非稠环型多环结构和至少3个官能团的环氧树脂。
在混合使用具有上述非稠环型多环结构和至少3个官能团的环氧树脂的情况下，能够降低环氧树脂组合物的熔融粘度，且能够进一步提高玻璃化转变温度。具有上述非稠环型多环结构和至少3个官能团的环氧树脂可以由下述化学式4表示。
[化学式4]
Figure BDA0003466212730000071
上式中，
R1-R3各自独立地为碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基，
R4-R19各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基。
由上述化学式4表示的环氧树脂可以是由下述化学式4a表示的环氧树脂。
[化学式4a]
Figure BDA0003466212730000072
上式中，
R1至R3各自独立地为碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基。
上述碳原子数为1至6的烷基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烃。作为一个例子，包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基等，但不限定于此。
上述碳原子数为1至6的烷氧基是指由1至6个碳原子构成的直链型或支链型烷氧基。作为一个例子，包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基等，但不限定于此。
上述R1至R3可以彼此相同或相异，且可以各自独立地为甲基、乙基、丙基等烷基或甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基。
在本发明的环氧树脂中包含由上述化学式4表示的环氧树脂的情况下，由上述化学式2表示的环氧树脂与由化学式4表示的环氧树脂的混合比可以是1：0.1至1.5重量比，例如，可以是1：0.8至1.2重量比。在以前面所述的比例来混合使用由化学式4表示的环氧树脂的情况下，能够降低环氧树脂组合物的熔融粘度，且能够进一步提高玻璃化转变温度。
另外，作为另一个例子，在本发明的环氧树脂中包含由上述化学式4表示的环氧树脂的情况下，由化学式2表示的环氧树脂、由化学式3表示的环氧树脂以及由化学式4表示的环氧树脂的混合比可以是1：0.1至1.5：0.1至1.5重量比，例如，可以是1：0.8至1.2：0.8至1.2重量比。在以前面所述的比例混合使用上述3种环氧树脂的情况下，降低环氧树脂组合物的熔融粘度，且提高玻璃化转变温度，并且能够进一步降低热膨胀系数和高温弹性模量。
本发明的环氧树脂组合物除了包含前面所述的环氧树脂之外还能够进一步包含本领域通常使用的环氧树脂。例如，能够使用在一个分子内包含至少2个环氧基的聚合物或低聚物以及通过其环氧基的开环反应来生成的聚合物或低聚物等。作为一个例子，能够将双酚A型、脂环型、线型脂肪族、(邻)甲酚线型酚醛树脂型、萘酚线型酚醛树脂型、联苯型、多官能型、萘型、蒽型以及双环戊二烯型环氧树脂单独或混合两种以上使用，尤其是，可以包括(邻)甲酚线型酚醛树脂型环氧树脂和萘型环氧树脂中的一种以上以具体实现高的耐热性特性，但未必限定于此。上述环氧树脂的环氧当量可以是120至280g/eq，且软化点可以是50至120℃。
对于环氧树脂组合物总重量，能够以2至15重量％包含上述环氧树脂，例如，能够以5至10重量％包含上述环氧树脂。若上述环氧树脂的含量小于2重量％，则粘接性、电绝缘性、流动性以及成型性会降低，若其含量超过15重量％，则难以形成固化物，且吸湿量增加导致半导体的可靠度变差，而且填充剂的相对含量减少导致强度会降低。
固化剂
在本发明中，固化剂是与作为主要树脂的环氧树脂反应并使组合物进行固化的成分，其包含苯并恶嗪(benzoxazine)类化合物。上述苯并恶嗪类化合物能够由下述化学式5表示。
[化学式5]
Figure BDA0003466212730000091
上式中，
X是碳原子数为1至10的亚烷基，
R20-R27各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基。
由上述化学式5表示的苯并恶嗪类树脂的软化点可以是100℃以下，例如，可以是50至100℃。
由上述化学式5表示的苯并恶嗪类树脂可以是由下述化学式5a表示的苯并恶嗪类树脂。
[化学式5a]
Figure BDA0003466212730000092
对于固化剂的总重量，能够以15至100重量％包含由上述化学式5表示的苯并恶嗪化合物。若以小于15重量％包含上述化学式5的苯并恶嗪化合物，则有可能确保不了足够高的玻璃化转变温度。
在作为固化剂单独使用由上述化学式5表示的苯并恶嗪化合物的情况下，就与环氧树脂的配合比而言，可以是能够反应的苯并恶嗪中的活性基团相对于全部环氧树脂中的环氧基1当量为0.5至1.1当量范围、例如0.7至0.9当量范围的比例。若苯并恶嗪活性基团相对于环氧基1当量小于0.5当量，则固化性低导致连续作业性减弱，且固化物的强度也会减弱。相反，在超过1.1当量的情况下，固化物的粘接特性降低，且耐水性减弱，从而封装件(PKG)的高温高湿可靠度会降低。
在本发明中，上述固化剂除了包括由上述化学式5表示的苯并恶嗪化合物之外还能够进一步包括通常使用于半导体封装材料的固化剂。进一步包括的上述固化剂只要其为能够与环氧树脂反应的固化剂则没有特别限定，但能够混合使用耐湿性、耐热性、保存性等物性优良的固化剂，例如，能够混合使用酚醛树脂类固化剂。
作为上述酚醛树脂类固化剂，能够使用在分子结构中含有2个以上与上述环氧树脂成分反应并使固化进行下去的酚性羟基的酚醛树脂类固化剂，例如，能够使用选自由酚线型酚醛树脂型树脂、新酚醛树脂(xylok resin)、甲酚线型酚醛树脂型树脂、酚烷基树脂、由双酚A合成的各种线型酚醛树脂型树脂以及二氢联苯组成的组中的至少一种以上的多元酚化合物。
在作为固化剂一并使用上述苯并恶嗪化合物和酚醛树脂类固化剂的情况下，就与环氧树脂的配合比而言，可以是能够反应的固化剂中的活性基团相对于全部环氧树脂中的环氧基1当量为0.7至1.2当量范围、例如0.8至1.1当量范围的比例。在固化剂的活性基团相对于环氧基1当量小于0.7当量的情况下，环氧树脂组合物的固化速度会变慢，在超过1.2当量的情况下，最终固化后的固化物的强度会降低。另外，在脱出上述当量范围的情况下，由于未反应的环氧基或固化剂而会发生高温热分解。
对于环氧树脂组合物的总重量，能够以1至15重量％包含上述固化剂，例如，能够以2至10重量％包含上述固化剂。若上述固化剂的含量小于1重量％，则在固化性和成型性上会发生问题，若其含量超过15重量％，则吸湿量增加导致可靠度降低，且固化物的强度会相对降低。
填充剂
在本发明中，填充剂是用于提高封装材料的强度并降低吸湿量的成分，其能够不受限制地使用本领域中能够适用的填充剂。例如，能够将二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼等填充剂单独或混合两种以上使用，但未必限定于此。上述填充剂的形态也没有特别限制，角形和球形填充剂均可使用。
上述填充剂的平均粒径没有特别限制，但例如可以是5至30μm。考虑到在金属模具中的填充性，填充剂的最大粒径是180μm以下，例如，可以是150μm以下。
对于环氧树脂组合物的总重量，上述填充剂的含量可以是80重量％以上，例如，可以是80至90重量％。例如，以30英寸(inch)以上的流动性为基准，填充剂的含量可以是80重量％以上，例如，可以是80至88重量％，以20英寸以上且小于30英寸的流动性为基准，填充剂的含量最大可以为90重量％，例如，可以为88至90重量％。在上述填充剂的含量小于80重量％的情况下，吸湿量增加导致强度降低，且在经过回流焊过程之后贴紧性会降低，若填充剂的含量超过90重量％，则成型性由于粘度增加以及流动性降低而会变差。
固化促进剂
本发明的固化促进剂只要是在本领域中通常使用的，则能够不特别受限制地使用。例如，可以将2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑化合物、三乙胺、三丁胺、苄基二甲胺等胺化合物、2-(二甲氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳-7-烯等三级胺化合物以及苯基膦、二苯基膦、三苯基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦等有机膦化合物单独或混合两种以上使用，但未必限定于此。
对于环氧树脂组合物的总重量，上述固化促进剂的含量可以为0.05至1.0重量％，例如，可以为0.05至0.5重量％。若上述固化促进剂的含量小于0.05重量％，则固化性会降低，若其含量超过1.0重量％，则流动性由于过度固化而会降低。
添加剂
根据本发明的环氧树脂组合物在不偏离其目的的范围内能够追加包含通常使用于半导体封装用环氧树脂组合物的各种添加剂。作为能够使用的添加剂的非限制性例子，有偶联剂、着色剂、脱模剂、改性剂、阻燃剂、低应力化剂或它们的两种以上混合物等。
本发明的环氧树脂组合物由于高的填充剂含量而其自身就能够示出优良的阻燃性，还可以进一步包含阻燃剂以进一步提高阻燃性。作为阻燃剂，能够将金属氢氧化物、含磷和含氮的有机化合物(例如，间苯二酚二磷酸盐、磷酸盐、苯氧基磷腈，三聚氰胺氰尿酸盐以及酚三聚氰胺树脂)等单独或混合两种以上使用，但未必限定于此。
另外，本发明的环氧树脂组合物还可以进一步包含环氧硅烷类、氨基硅烷类、巯基硅烷类、丙烯酸硅烷类、乙烯基硅烷类等的偶联剂以稳定地分散有机物和无机物。
另外，本发明的环氧树脂组合物能够进一步包含从炭黑、三氧化二铁(bengala)等着色剂、水滑石类的离子捕捉剂、长链脂肪酸、长链脂肪酸的金属盐、石蜡、巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡等脱模剂、改性剂以及改性硅树脂、改性聚丁二烯等低应力化剂中选择的一种以上的添加剂。
上述添加剂可以在本领域公知的含量范围内适当地添加，作为一个例子，对于环氧树脂组合物的总重量，上述添加剂的含量可以为0.05至5重量％，但不限定于此。
根据本发明的环氧树脂组合物能够通过本领域已知的通常的方法例如班伯里混炼机(Banbury mixer)、捏合机、辊、单螺杆或双螺杆的挤出机以及利用了捏合机等的熔融混炼方法制备。例如，在将如上所述的各成分混合均匀之后，利用熔融混合机(Heatkneader)在80℃至130℃的温度下进行熔融混合，并在冷却至常温之后粉碎成粉末状态，之后进行共混，由此能够得到环氧树脂组合物。
根据本发明的环氧树脂组合物具有高的耐热性、低的热膨胀系数以及低的高温弹性模量，能够包含高含量的填充剂(例如，80重量％以上)。就本发明的环氧树脂组合物而言，玻璃化转变温度可以是200℃以上，且流动性(175℃，70kgf/cm2)为25英寸以上，例如，优良到30至50英寸，从而在一般的半导体封装材料使用温度即180℃以下能够示出优良的连续作业性。另外，上述环氧树脂组合物在高温下示出优良的电特性，例如，固化之后在200℃下的介电常数为5.5以下，例如，可以是4.0至5.5。另外，本发明的环氧树脂组合物的弹性模量(260℃)为1.5Gpa以下，例如，可以是1.2Gpa以下。
由此，本发明的环氧树脂组合物适合适用于高温驱动电力半导体的封装材料。
<半导体器件>
本发明提供一种利用前面所述的环氧树脂组合物封装的半导体器件。
上述半导体器件可以是晶体管、二极管、微处理器、半导体存储器、电力半导体等。
利用本发明的环氧树脂组合物封装半导体器件的方法能够根据本领域通常使用的方法例如传递模具、压缩模具、注射模具等成型方法执行。
用于实施发明的方式
以下，通过实施例进一步具体地说明本发明。然而，下述实施例只是用来帮助理解本发明而已，本发明的范围无论在何种意义上都不限定于实施例。
[实施例1-15]
将各成分按照下表1中所记载的组成配合之后，利用熔融混炼机(Kneader)在100℃至130℃的温度下进行熔融混合，并在冷却至常温之后粉碎成粉末状态，之后经共混工序而得到了实施例1-15的环氧树脂组合物(单位：重量％)。
[比较例1-4]
除了遵照下表2中所记载的组成之外，以与实施例相同的方法得到了比较例1-4的环氧树脂组合物(单位：重量％)。
[表1]
Figure BDA0003466212730000131
[表2]
Figure BDA0003466212730000141
A-1：化学式2的环氧树脂(R1＝R2＝氢基，n＝4)(软化点：95℃，环氧当量：260g/eq，熔融粘度(150℃)：3泊(poise))
A-2：化学式2的环氧树脂(R1＝R2＝甲基，n＝7)(软化点：92℃，环氧当量：266g/eq，熔融粘度(150℃)：2.8泊(poise))
A-3：化学式4的环氧树脂(R1＝R2＝R3＝甲基)(软化点：65℃，环氧当量：230g/eq，熔融粘度(150℃)：2泊(poise))
A-4：化学式3的环氧树脂(软化点：65℃，环氧当量：250g/eq，熔融粘度(150℃)：2.5泊(poise))
A-5：萘型环氧树脂(软化点：75℃，环氧当量：203g/eq，熔融粘度(150℃)：4泊(poise))
B-1：化学式5a的苯并恶嗪(软化点：78℃)
B-2：多官能型酚醛树脂(软化点：83℃)
B-3：酚线型酚醛树脂型树脂(软化点：84℃)
C：二氧化硅(SiO2)(平均粒径：19.9μm)
D：咪唑型(2MZ，Shikoku Chemical)
E-1：碳黑
E-2：巴西棕榈蜡(CAR-WAX，KAHL GMBH&CO.KG)
E-3：环氧硅烷(S-510，CHISSO Corporation)
E-4：氢氧化铝
[实验例–物性评价]
如下地测定了在实施例1-15和比较例1-4中分别制备的环氧树脂组合物的物性，将其结果示于下表3-4中。将在各实施例和比较例中制备的环氧树脂组合物粉末通过输送成型方式在175℃下模塑成型120秒钟，并在190℃下进行6小时后固化而制备了用于物性评价的试件。
流动性(spiral flow：螺旋流)
使用根据EMMI-1-66的评价用模具将根据各实施例和比较例制备的环氧树脂组合物在175℃、70kgf/cm2条件下利用输送模塑压力机测定了流动性。
玻璃化转变温度(Tg)/热膨胀系数(CTE)
将相同大小的试件模塑并利用TMA(Thermo-mechanical Analyzer，热机械分析仪)进行了测定。利用TA公司的“TMA Q400”以10℃/分钟的升温速度从常温测定到300℃，并利用初至点(onset point)技法求出了玻璃化转变温度。另外，以80至120℃区间为基准测定了热膨胀系数。
介电常数(Dk)
利用直径为30mm、厚度为2mm的圆形试件在后固化之后从30℃到240℃测定了介电常数。测定条件为1Hz、AC1.5V。
弹性模量
将相同大小的试件模塑并利用DMA(Dynamic-mechanical Analyzer，动态机械分析仪)进行了测定。利用了储能模量(Storage modulus)，其为利用珀金埃尔默(PerkinElmer)公司的“DMA8000”以10℃/分钟的升温速度从常温测定到300℃的弹性模量。
[表3]
Figure BDA0003466212730000161
[表4]
Figure BDA0003466212730000162
从上表3-4的结果中可确认出，与比较例的环氧树脂组合物相比，根据实施例的环氧树脂组合物整体上示出优良的物性。具体而言，可确认出根据本发明的实施例的环氧树脂组合物在固化之后具有高的玻璃化转变温度，并且示出优良的耐热性、低的热膨胀系数以及高温弹性模量，且在高温下示出优良的电特性。
(工业上可利用性)
根据本发明的环氧树脂组合物不仅具有高的耐热性、低的热膨胀系数以及低的高温弹性模量且能够包含高含量的填充剂，而且在高温下示出优良的电特性。本发明的环氧树脂组合物能够以80％以上的高的含量含有填充剂，且玻璃化转变温度可以是200℃以上，而且在一般的半导体封装材料使用温度即180℃以下连续作业性优良。因此，本发明的环氧树脂组合物适合适用于高温驱动电力半导体的封装材料。

Claims (9)

1.一种环氧树脂组合物，包括环氧树脂、固化剂、填充剂以及固化促进剂，其特征在于，
上述环氧树脂包括含芴环氧树脂，
使环氧树脂或环氧氯丙烷与含芴化合物反应而制备上述含芴环氧树脂，
上述芴化合物由下述化学式1表示，
[化学式1]
Figure FDA0003466212720000011
上式中，
R1各自独立地为氰基、卤素原子或碳原子数为1至6的烷基，
R2各自独立地为碳原子数为1至6的烷基、碳原子数为1至6的烷氧基、碳原子数为6至10的芳基或碳原子数为6至10的环烷基，
R3各自独立地为碳原子数为1至4的亚烷基，
l各自独立地为0至4的整数，
m各自独立地为0至4的整数，
n各自独立地为0至5的整数，
o各自独立地为1至3的整数，
n+o为5以下的整数。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，
上述含芴环氧树脂包括由下述化学式2表示的环氧树脂，
[化学式2]
Figure FDA0003466212720000021
上式中，
R1至R2各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基，
n为2至10的整数。
3.根据权利要求2所述的环氧树脂组合物，其中，
上述含芴环氧树脂还包括由下述化学式3表示的环氧树脂，
[化学式3]
Figure FDA0003466212720000022
上式中，
R1至R2各自独立地为氢、碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，
上述含芴环氧树脂在150℃下的熔融粘度为3泊以下，软化点为50至100℃，环氧当量为150至400g/eq。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，
相对于环氧树脂总重量，上述含芴环氧树脂的含量为30至100重量％。
6.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，
上述环氧树脂还包括由下述化学式4表示的环氧树脂，
[化学式4]
Figure FDA0003466212720000031
上式中，
R1-R3各自独立地为碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基，
R4-R19各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基。
7.根据权利要求3所述的环氧树脂组合物，其中，
上述环氧树脂还包括由下述化学式4表示的环氧树脂，
由上述化学式2表示的环氧树脂、由上述化学式3表示的环氧树脂以及由下述化学式4表示的环氧树脂的混合比为1：0.1至1.5：0.1至1.5重量比，
[化学式4]
Figure FDA0003466212720000032
上式中，
R1-R3各自独立地为碳原子数为1至6的烷基或碳原子数为1至6的烷氧基，
R4-R19各自独立地为氢或碳原子数为1至6的烷基。
8.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，
其玻璃化转变温度为200℃以上，固化之后在200℃下的介电常数为5.5以下，在175℃、70kgf/cm2条件下的流动性为25英寸以上，在260℃下的弹性模量为1.5Gpa以下。
9.一种半导体器件，其特征在于，
利用权利要求1至8中任一项所述的环氧树脂组合物来封装而成。
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