本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧塑封料，特別涉及到一種半導(dǎo)體封裝用提高與芯片、框架粘接力的環(huán)氧塑封料。
背景技術(shù)：
環(huán)氧塑封料有許多優(yōu)異的性能，在封裝領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，是半導(dǎo)體元器件、集成電路封裝的主流材料。近年來，半導(dǎo)體向高集成化發(fā)展，芯片更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，為保證器件的可靠性對封裝體內(nèi)部塑封料與芯片、各種框架表面的粘接力提出更高要求。
半導(dǎo)體封裝用環(huán)氧塑封料的組分一般包括環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進劑、填料、阻燃劑、脫模劑、偶聯(lián)劑、著色劑、力學(xué)改性劑等等。傳統(tǒng)最為常見偶聯(lián)劑有KH550、KH560等，同時具有甲(或乙)氧基基團和另一特殊官能團，如環(huán)氧基、氨基等，甲(或乙)氧基基團經(jīng)過水解形成羥基與填料或無機材料表面羥基結(jié)合，環(huán)氧基、氨基、巰基與有機樹脂或金屬界面反應(yīng)結(jié)合，以改善樹脂體系與填料的界面相容性，提高結(jié)合力。但是，由于單一偶聯(lián)劑分子鏈小，而封裝結(jié)構(gòu)與材料界面的復(fù)雜性，其界面改善所依賴的化學(xué)反應(yīng)幾率不高，難于滿足高粘接力的需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體封裝用提高與芯片、框架粘接力的環(huán)氧塑封料。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種半導(dǎo)體封裝用高粘接環(huán)氧塑封料，所述的環(huán)氧塑封料的主要組分及含量如下：
所述的環(huán)氧樹脂選自鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和雜環(huán)型環(huán)氧樹脂中的任意一種或幾種。
所述的酚醛樹脂選自苯酚線性酚醛樹脂及其衍生物、苯甲酚線性酚醛樹脂及其衍生物、單羥基或二羥基萘酚醛樹脂及其衍生物、對二甲苯與苯酚或萘酚的縮合物和雙環(huán)戊二烯與苯酚的共聚物中的任意一種或幾種。
所述的固化促進劑選自咪唑化合物、叔胺化合物和有機膦化合物中的任意一種或幾種；
所述的咪唑化合物選自2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-(十七烷基)咪唑中的任意一種或幾種；
所述的叔胺化合物選自三乙胺芐基二甲胺、α-甲基芐基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1,8-二氮雜雙環(huán)(5,4,0)十一碳烯-7中的任意一種或幾種；
所述的有機膦化合物選自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(對甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦等中的任意一種或幾種。
所述的填料選自氧化鋁微粉、氧化鈦微粉、氮化硅微粉、氮化鋁微粉和二氧化硅微粉中的任意一種或幾種；
所述的二氧化硅是結(jié)晶型二氧化硅、熔融型二氧化硅或者是它們的混合物，或者所述的二氧化硅是硅烷偶聯(lián)劑改性過的二氧化硅。
所述的粘接改性劑為聚硅氧烷低聚物，粘度在10-100cP，分子式如下：
其中，R1是甲氧基或聚硅氧烷鏈，R2是乙氧基或聚硅氧烷鏈，所述的聚硅氧烷鏈中含有甲氧基或乙氧基；
3個鏈段單元b/(a+b+c)≥0.5,a/(a+b+c)≥0.15，c/(a+b+c)≥0.05。
所述的脫模劑選自巴西棕櫚蠟、合成蠟和礦物質(zhì)蠟中的任意一種或幾種。
所述的偶聯(lián)劑選自γ-環(huán)氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一種或幾種。
所述的環(huán)氧塑封料中還包含有阻燃劑、著色劑和改性劑中的一種或幾種；
所述的阻燃劑在環(huán)氧塑封料中的含量為0～10％；
所述的著色劑在環(huán)氧塑封料中的含量為0～3wt％；
所述的改性劑在環(huán)氧樹脂組合物中的含量為0～5wt％。
所述的阻燃劑選自鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷-鹵系阻燃劑、磷-氮系阻燃劑中的任意一種或幾種，或者是氫氧化物阻燃劑；
所述的著色劑選自鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白、炭黑中的任意一種或幾種；
所述的改性劑選自液體硅油、硅橡膠或它們的混合物。
本發(fā)明的環(huán)氧塑封料的制備方法：將環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、固化促進劑、填料、粘接改性劑、脫模劑和偶聯(lián)劑混合均勻(如包含其它成分時將其它成分與上述成分同時混合均勻)，再在溫度為70～100℃的開放式煉膠機上熔融混煉均勻，將混合均勻的物料從開放式煉膠機上取下自然冷卻、粉碎得到所述的提高半導(dǎo)體器件中與芯片、框架粘接力環(huán)氧塑封料的粉狀料；進一步預(yù)成型為餅料，獲得其成型材料。
本發(fā)明的作用機理如下：在環(huán)氧塑封料高溫條件下中，粘接改性劑中的甲氧基(或乙氧基)通過脫甲醇(或乙醇)形成羥基并進一步與填料或芯片表面羥基發(fā)生縮水反應(yīng)生成化學(xué)鍵，同時巰基和硫氰基中孤對電子與金屬空軌道配位形成配位鍵，環(huán)氧基與固化劑反應(yīng)接入樹脂固化網(wǎng)格。如上所述，粘接改進劑同時實現(xiàn)改善環(huán)氧塑封料中樹脂、填料兩大主體組份分別于與芯片、金屬框架之間界面的結(jié)合力，且由于同時具備4種官能團，大大提高了改善界面結(jié)合力的反應(yīng)幾率。
本發(fā)明的環(huán)氧塑封料是一種可以提高半導(dǎo)體器件中與芯片、框架粘接力環(huán)氧塑封料，該組合物同時還具備了必要的流動性、成型性和阻燃性。
附圖說明
圖1為粘接力測試示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明，但這僅是舉例，并不是對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明中涉及到的各成分及代號如下：
A1：鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂(巴陵石化制“CYDCN-200H”)
A2：聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.制“YX-4000”)
A3：苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制“NC3000”)
A4：二環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂(日本DIC Corporation制“HP-7500”)
B1：苯酚線性酚醛樹脂(日本DIC Corporation制“TD-2131”)
B2：苯酚烷基酚醛樹脂(Mitsui Chemicals,Inc.制“XLC-4L”)
B3：苯酚芳烷基酚醛樹脂(Meiwa Plastic Industries,Ltd.制“MEH-7851ss”)
C1：2－甲基咪唑
C2：α－甲基卞基二甲胺
C3：三苯基膦
D：二氧化硅微粉(d50為22um)
E1：粘接改性劑(粘度25cP，a:b:c＝2:6:2)
E2：粘接改性劑(粘度100cP，a:b:c＝4:5:1)
E1：粘接改性劑(粘度65cP，a:b:c＝3:6:1)
E1：粘接改性劑(粘度10cP，a:b:c＝1.5:8:0.5)
E1-E4制備方法：3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷與適量的水混合，在常溫(20-30度)條件下攪拌2小時，靜置12小時后再加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和適量水繼續(xù)攪拌2小時，靜置12小時后鼓氣泡4小時，倒出液體即可。
巴蠟：巴西棕櫚蠟
偶聯(lián)劑KH560
阻燃劑硼酸鋅(d50為1μm)
實施例1～12
實施例1～12組合物的組成見表1，評價結(jié)果見表1。
實施例1～12組合物的制備方法如下：
按照配比稱量并混合各成分后，在溫度為60～110℃預(yù)熱的開放式煉膠機上熔融混煉均勻，將混合均勻的物料從開放式煉膠機上取下自然冷卻、粉碎得粉狀料，預(yù)成型為餅料，獲得環(huán)氧塑封料成型材料，并用以下方法進行評價，結(jié)果見表1。
實施例1～12組合物的評價方法如下：
粘接力測試
樣品制備——使用低壓傳遞模塑成型機在模具溫度為175℃，注射壓力為60bar，固化時間為110s條件下，將所得的環(huán)氧塑封料成型材料在樣片表面成型，如圖1所示。樣片分別選擇裸銅片和表面鍍銀層銅片。
粘接力測試——在20mm/min速度下沿樣片表面施以剪切作用力，測試塑封料與樣片脫開前的最大力值。粘接力測試以每個實施例(或比較例)測試5個樣品，將5個測試結(jié)果取平均值作為該實施例(或比較例)的粘接力測試結(jié)果。
耐焊性
使用低壓傳遞模塑成型機(上海日申機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)，SY-250T)在模具溫度為175℃，注射壓力為9.8MPa，固化時間為120s條件下，將所得環(huán)氧樹脂組合物成型材料成型為SOP8L，隨后在175℃溫度下后固化8小時。選取10個樣件，在溫度為85℃、相對濕度為60％的環(huán)境下儲存96小時，隨后進行260℃紅外回流焊處理3次。此后通過超聲波掃描裝置測試封裝樣件內(nèi)部是否存在剝離或裂紋，并統(tǒng)計不良樣件數(shù)量。當不良樣件數(shù)量為n時，表示為“n/10”。
評價結(jié)果見表1。
表1：實施例組合物組成及評價結(jié)果(以重量百分比計)
比較例1～12
比較例1～12組合物的組成見表2，制備方法同實施例1，評價方法同實施例1，評價結(jié)果見表2。
表2：比較例組合物組成及評價結(jié)果(以重量百分比計)
由上述實施例及比較例可看出，高粘接環(huán)氧塑封料在銅表面、銀表面粘接力改善明顯，同時保證了吸濕后耐焊性能。