一种环保型环氧树脂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环保型环氧树脂组合物及其制备方法，特别是一种具有高流动 性、成型工艺性能良好，良好的储存性能，适用于QFN封装的环保型环氧树脂组合物。
【背景技术】
[0002] 随着半导体行业的快速发展，电子封装的结构也有早期的通孔安装的封装形式， 如双列式封装(DIP)、单列式封装(SIP/SIP)及针栅阵列封装(PGA)等，发展到表面贴装式的 四边引线扁平封装(QFP)、小外形封装(S0P/S0J)，薄形小外形封装(TS0P)、无引线片式载体 (LCC)、方形扁平无引脚封装(QFN)、球栅阵列封装(BGA)等以及更高级直接粘结式的芯片直 接焊接(C0B)、带式载带封装(TCP)等，而以芯片尺寸级封装、三维叠层封装以及全硅圆片型 封装的新型封装工艺也正逐步登陆市场。
[0003] 其中，QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积 裸露焊盘用来导热，围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连结的导电焊盘。由于QFN封装 不像传统的S0P与TS0P封装那样具有鸥翼状引线，内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感 系数以及封装体内布线电阻很低，所以它能提供卓越的电性能。此外，它还通过外露的引线 框架焊盘提供了出色的散热性能。由于体积小、重量轻、加上杰出的电性能和热性能，这种 封装特别适合任何一个对尺寸、重量和性能都有的要求的应用。作为中高端市场的主流，在 封装工艺与市场日趋成熟的条件下，竞争也日益激烈，不仅仅要求环氧模塑料要满足260°C 的回流焊条件，使用环保阻燃剂等，低成本已经成为参与竞争的的必不可少的砝码。因此开 发低成本、绿色环保高可靠性的环氧树脂组合物势在必行。
[0004]在公开的技术当中，采用硅烷偶联剂对无机填料进行表面处理而增加无机填料的 含量(例如，参照特开平8-20673号公报），可以保持成型时的低粘度和高流动性。然而，该方 法中使用的传统硅烷偶联剂分子量较小，与无机填料之间的结合力较差，起不到一定的增 韧效果，从而使得环氧树脂组合物熔融粘度还不够小，因此需要进一步改进技术。日本特开 2002-220515中公开了一种环氧树脂组合物，填料量达到80%，熔融黏度较高，螺旋流动长 度较低。成型工艺性能不好，塑封料封装器件表面有气孔。为了提高封装材料的耐焊性，填 料量会达到85-90%，使用低粘度的树脂体系时，熔融粘度也可以很低，螺旋流动长度也可 以做到很长。但是使用现有的封装体系和固化促进剂，封装材料的固化速度较慢，容易造成 脱模困难，影响QFN封装器件的可靠性。尤其是绿色封装体系情况下，普遍储存期不好。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种用于半导体器件封 装的环氧树脂组合物及其制备方法，通过添加新型固化促进剂，改善树脂组合物的固化性、 储存性和流动性能，能够满足QFN的要求。
[0006]本发明的环保型环氧树脂组合物，包含环氧树脂、酚醛树脂、填料和固化促进剂， 还包含有阻燃剂、脱模剂、无机离子捕捉剂、硅烷偶联剂、着色剂和低应力改性剂中的一种 或几种，所述的环氧树脂在组合物的重量百分含量为4~6wt%，所述的酚醛树脂在组合物 的重量百分含量为3.5~6wt%，所述的无机填料在组合物的重量百分含量为85~89wt% ; 所述的固化促进剂在组合物的重量百分含量为〇. 1~lwt%;
[0007]所述的固化促进剂中，含式（1)和式(2)所示结构的化合物的混合物的总含量占固 化促进剂总重量的50%以上，式（1)和(2)化合物的摩尔比为2:1，其余的固化促进剂选自咪 唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物中的一种或几种，
[0010] 所述的咪挫化合物选自2 -甲基咪唑、2，4一二甲基咪唑、2 -乙基一4一甲基咪唑、 2 -苯基咪唑、2 -苯基一4一甲基咪唑和2 -（十七烷基)咪唑等中的一种或几种。
[0011] 所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-（二甲胺基甲 基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1，8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯一7等中的 一种或几种。
[0012] 所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯 基)膦和三(壬基苯基)膦等中的一种或几种。
[0013]所述的环氧树脂选自下述式(3)和式(4)所示的环氧树脂中的一种或两种：
[0014]
[0015] 上述各式中，n为卜5中任意一个整数。
[0016]所述的酚醛树脂选自下述式(5)和式(6)所示的酚醛树脂中的一种或两种：
[0019] 上述各式中，η为卜5中任意一个整数。
[0020] 所述的阻燃剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0-3.lwt%;本发明的包含 环保型环氧树脂组合物中所使用的是不含溴锑的阻燃剂，可用金属氢氧化物、水和金属化 合物、金属氧化物、钼酸盐、硼酸盐、磷酸盐、含膦化合物含氮化合物，这些化合物可单独使 用或两种以上混合使用。
[0021] 所述的脱模剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.01~lwt%;选自巴西棕 榈蜡、合成蜡和矿物质蜡中的一种或几种。
[0022] 所述的无机离子捕捉剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.05~0.5wt%; 包括但不限于选自水合金属氧化物（如Bi2〇3 · 3H20)、酸性金属盐（如：Zr(HP〇4)2 ·H20)及 铝镁的化合物(如:Mg6Al2(C03)(0H)16 · 4H20)中的一种或几种。
[0023]所述的硅烷偶联剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.3~lwt%;选自γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和 γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0024]所述的着色剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.2~0.8wt% ;如炭黑。 [0025]所述的低应力改性剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.1~2wt% ;如液体 硅油、硅橡胶粉末或它们的混合物等。
[0026] 优选地，
[0027] 所述的脱模剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.5wt% ;
[0028] 所述的无机离子捕捉剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.4wt%;
[0029] 所述的硅烷偶联剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.5wt% ;
[0030] 所述的着色剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为0.5wt% ;
[0031] 所述的低应力改性剂在环氧树脂组合物中的重量百分含量为lwt%。
[0032] 所述的填料为球形二氧化硅粉填料，其表面使用硅烷偶联剂进行表面处理。
[0033]所述的填料为球形二氧化硅粉填料，其中位径D50为10~30微米。
[0034] 本发明的包含环保型环氧树脂组合物的制备方法:将环氧树脂、酚醛树脂、球形二 氧化硅粉填料和固化促进剂，如包含其它成分时将其它成分与上述成分同时混合均匀，然 后在温度为70~100°C的双辊筒混炼机上熔融混炼均匀，将混合均匀的物料从双辊筒混炼 机上取下自然冷却、粉碎得到所述的包含环保型环氧树脂组合物的粉状料;进一步预成型 为饼料，获得包含环保型环氧树脂组合物的成型材料。
[0035] 本发明采用上述组合物和制备方法后，其有益效果为:本发明的包含环保型环氧 树脂组合物是一种储存性及固化性优良的半导体封装用材料，该组合物同时还具备了必要 的流动性、高可靠性、阻燃性、耐翘曲性。改进树脂组合物能满足QFN封装的要求。
【具体实施方式】
[0036] 以下结合实施例进一步说明本发明，但这仅是举例，并不是对本发明的限制。
[0037] 本发明中涉及到的各成分及代号如下：
[0038] A1:环氧树脂（日本化药制"NC3000P"）
[0039] A2:环氧树脂（日本三菱化学制"YX-4000H"）
[0040]B1:联苯苯酚线性酚醛树脂（日本明和化成制"MEH7851SS"）
[0041 ]B2:苯酚烷基酚醛树脂（日本明和化成制"MEH7800SS"）
[0042] C1:固化促进剂KM-188(日本曹达公司制），是式（1)和式(2)所示结构的化合物的 混合物；
[0043]C2:固化促进剂TPP-BQ(三苯基膦与对苯二酚的混合物）
[0044]C3:固化促进剂2-苯基-4-甲基咪唑（日本四国化成制）
[0045]C4:固化促进剂2-乙基-4甲基咪唑（日本四国化