CN116515255A - 一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料领域，涉及电子封装用环氧塑封料，公开了一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其主要成分及重量份数为：环氧树脂4‑10份，酚醛树脂2‑10份，无机填料70‑95份，着色剂0.1‑0.3份，脱模剂0.2‑0.6份，固化促进剂0.05‑0.5份，应力改性剂0.2‑1.5份，密着剂1‑5份，通过密着剂尤其无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类的协同作用，得到具有对封装基板高密着力的环氧塑封料。可广泛应用于半导体集成电路的封装以及汽车电子器件芯片封装。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子封装用环氧塑封料，具体涉及一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料及其制备方法，该产品可广泛应用于芯片封装、电子器件以及机电产品封装保护领域。
背景技术
环氧塑封料（EMC）一般由环氧树脂、固化剂、填料和及一系列的辅助添加剂构成，环氧树脂分子链中的环氧基团具有较高的反应活性，能够在催化剂的作用下与固化剂（例如酚醛树脂、胺类化合物）作用，开环后与酚羟基、胺基反应形成交联的三维网状结构。
由于EMC具有许多优异的性能，在封装领域已经得到了广泛的应用，是半导体元器件、集成电路封装的主流材料。近年来，随着半导体封装技术的飞速发展，对封装材料的要求也越来越高，例如，半导体装置要求越来越高的可靠性，所以行业亟需高可靠性能的封装材料。
应用于半导体封装的高可靠性EMC要求对各种塑封基板具有高密着力。目前，用于半导体封装的塑封基板有Cu，镀银的Cu等，然而常规EMC对塑封基板的密着力较低，使得EMC与塑封基板之间容易发生分层的现象，并且在高温高湿应用环境中，水分会侵入封装器件引起材料腐蚀及电气性能恶化的不可逆破坏。
例如，为了改进聚合物粘合剂对Ni材料或表面的密着力，US 5532024A提供了一种用于改进聚合物粘合剂对Ni表面的密着力方法，该方法使用温度为40℃以上的H2O2溶液，使Ni表面形成水接触角小于10°的可润湿氧化物表面，进而提高粘结剂的密着力，但该方法相对复杂，成本较高且会对环境造成的不利影响。中国专利申请公开号CN108192285A，通过添加增粘剂提高EMC对金属基板的密着力，然而其需要同时添加5种增粘剂，原料复杂、适应性较差，容易受到原料供需关系变化的影响，不利于稳定生产。
发明内容
本发明为克服现有技术存在的不足之处而提供一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料及其制备方法，这种环氧塑封料半导体封装中，对封装基板具有高密着力。本发明能够提供一种对本领域已知的各种形式的封装具有高密着力的EMC，所述封装形式例如TO220、TO247、TO3P、TO252、SOP、QFN、DFN等。
一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其主要成分及重量份数为：环氧树脂4-10份，酚醛树脂2-10份，无机填料70-95份，着色剂0.1-0.3份，脱模剂0.2-0.6份，固化促进剂0.05-0.5份，应力改性剂0.2-1.5份，密着剂1-5份。
优选的，所述环氧树脂为选自本领域常用的邻甲酚醛型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、多芳香环氧树脂、多官能环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘酚酚醛环氧树脂、硫醚型环氧树脂中的一种或几种按任意比例的混合物。
优选的，所述无机填料为结晶二氧化硅、熔融二氧化硅、球型二氧化硅、氧化铝、滑石粉、高岭土、碳纤维、玻璃纤维中的一种或其中几种。
优选的，所述着色剂为炭黑。
优选的，所述脱模剂为蜡系化合物。
优选的，所述蜡系化合物为天然蜡或合成蜡。
优选的，所述应力改性剂为硅油、硅树脂、硅橡胶中的一种或几种。
优选的，所述密着剂由无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类协同组成。
优选的，所述无机金属氢氧化物为氢氧化镁（MDH）或者氢氧化铝（ATH）。
优选的，所述三聚氰胺及其盐类为三聚氰胺（MEL）、三聚氰胺磷酸盐（MP）、三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）中的任意一种或几种。
本发明的环氧塑封料是一种可以应用于半导体封装中，通过密着剂尤其无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类的协同作用，得到具有对封装基板高密着力的环氧塑封料。可广泛应用于半导体集成电路的封装以及汽车电子器件芯片封装。
实施方式
为了加深对本发明发明的理解，下面将结合实施例对本发明发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对保护范围构成限定。
对比实施例按所使用的原料如下：
环氧树脂：邻甲酚醛型环氧树脂（NPCN-702L）；双环戊二烯苯酚环氧树脂（HP-7200）。
酚醛树脂：苯酚酚醛树脂（NPCN-701）。
无机填料：球形二氧化硅（DQ1150）；熔融二氧化硅（DF1310M）。
着色剂：炭黑。
脱模剂：氧化聚乙烯蜡（Licowax PED522）；聚乙烯蜡（Ceridust 3620） 。
固化促进剂：三苯基膦。
应力改性剂：环氧基硅油（SF8421EG）。
密着剂：环氧基硅烷（CG-O187）、氢氧化铝；三聚氰胺氰尿酸盐。
实施例1-6为添加不同份数密着剂的环氧塑封料，对比例1-2为未添加密着剂的环氧塑封料，对比例3-4为添加传统密着剂的环氧塑封料，原料配方及各组分重量份数见表1和表2。
实施例1-6和对比例1-4的制备方法如下：
按照配比称量并混合各成分后，在温度为60~110℃预热的开放式炼胶机上熔融混炼均匀，将混合均匀的物料从开放式炼胶机上取下自然冷却、粉碎得粉状料，预成型为饼料，获得环氧塑封料，并用以下方法进行评价，结果见表1。
主要通过以下测试方法评价环氧树脂组合物：
密着力测试：使用模压机在模具温度为175±2℃，注塑压力为7.0±0.2MPa，固化时间为120秒的条件下，将所得EMC饼料在不同基板（10mm×10mm）表面以10mm2的面积成型，分别选用铜基板，铝基板，以及使用铜基板电镀得到的镀银基板、镀金基板。
测试动作：采用SEMI G69-0996标准，在10mm/min速度下，沿样品表面施加剪切作用力，测试塑封料与样品脱开前的最大值，每种测试样品的数量为10个，将10个测试结果取平均值作为每个实施例的密着力测试结果，具体见表1和表2。
根据实施例的相关实验数据可以知道，当密着剂选用无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类协同组成可以对产品的密着力有本质的提升。
表1
表2
从以上测试结果可以看出，相较于未添加密着剂（对比例1-2）及添加传统密着剂环氧基硅烷（对比例3-4），实施例1-6的封装用环氧塑封料对基板的密着性能提升明显，并且当无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类协同使用时，表现出比单独添加更优异的密着性能。三聚氰胺氰尿酸盐中含有大量氨基、羰基、氮原子，氨基可与芯片和基板表面的羟基发生缩水反应生成化学键，羰基、氮原子中的孤立电子对与金属空轨道配位形成配位键，可有效改善环氧塑封料对基板材料的密着性能。氢氧化铝协同三聚氰胺氰尿酸盐进一步提升了密着力。
Claims (10)
1.一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其主要成分及重量份数为：环氧树脂4-10份，酚醛树脂2-10份，无机填料70-95份，着色剂0.1-0.3份，脱模剂0.2-0.6份，固化促进剂0.05-0.5份，应力改性剂0.2-1.5份，密着剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述环氧树脂为选自本领域常用的邻甲酚醛型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、多芳香环氧树脂、多官能环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘酚酚醛环氧树脂、硫醚型环氧树脂中的一种或几种按任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述无机填料为结晶二氧化硅、熔融二氧化硅、球型二氧化硅、氧化铝、滑石粉、高岭土、碳纤维、玻璃纤维中的一种或其中几种。
4.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述着色剂为炭黑。
5.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述脱模剂为蜡系化合物。
6.根据权利要求5所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述蜡系化合物为天然蜡或合成蜡。
7.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述应力改性剂为硅油、硅树脂、硅橡胶中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述密着剂由无机金属氢氧化物和三聚氰胺及其盐类协同组成。
9.根据权利要求8所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述无机金属氢氧化物为氢氧化镁（MDH）或者氢氧化铝（ATH）。
10.根据权利要求8所述的一种对塑封基板具有高密着力的环氧塑封料，其特征在于：所述三聚氰胺及其盐类为三聚氰胺（MEL）、三聚氰胺磷酸盐（MP）、三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）中的任意一种或几种。
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