一種環(huán)氧塑封料及其制備方法
【專利說(shuō)明】-種環(huán)氧塑封料及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路封裝領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)氧塑封料及其制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 本世紀(jì)五十年代，隨著半導(dǎo)體器件、集成電路的迅速發(fā)展，陶瓷、金屬、玻璃等封裝 難W適應(yīng)工業(yè)化的要求，而且成本高。人們就想用塑料來(lái)代替上述封裝，美國(guó)首先開(kāi)始該方 面的研究，然后傳到日本，到1962年，塑料封裝晶體管在工業(yè)上已初具規(guī)模。日、美等公司 不斷精選原材料、生產(chǎn)工藝，最終確定W鄰甲酯環(huán)氧樹(shù)脂為主體材料加工制成的環(huán)氧塑封 料。目前世界上環(huán)氧塑封料主要生產(chǎn)廠家國(guó)外有日東電工、住友電木（包括新加坡、蘇州 分廠）、日立化成、松下電工、信越化學(xué)、臺(tái)灣長(zhǎng)春（包括常熟分廠）、臺(tái)灣葉緒亞、臺(tái)灣長(zhǎng)興 中國(guó)昆山工廠、東芝、DEXTER、HYS0L、PLASK0N、韓國(guó)H星、韓國(guó)東進(jìn)等生產(chǎn)廠家。在我國(guó)半 導(dǎo)體封裝材料的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了酷酵樹(shù)脂、娃麗樹(shù)脂，1,2-聚己下二帰，有機(jī)娃改性環(huán)氧等幾個(gè) 階段，最終形成W鄰甲酯環(huán)氧樹(shù)脂為主體材料的環(huán)氧塑封料。其成份主要W環(huán)氧樹(shù)脂為主 體材料，酷酵樹(shù)脂為固化劑，外加填料、脫模劑，阻燃劑、偶聯(lián)劑、著色劑、促進(jìn)劑等助劑，通 過(guò)加熱擠煉W得到B階段的環(huán)氧塑封料，然后通過(guò)高溫低壓傳遞來(lái)封裝分立器件、集成電 路。國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有連云港華威電子、中科院化學(xué)所、佛山市億通電子、浙江黃巖昆山 工廠、成都奇創(chuàng)、無(wú)錫化工設(shè)計(jì)院、無(wú)錫昌達(dá)和浙江金華恒耀等。它作為新一代的非氣密性 封裝材料，與氣密性金屬、陶瓷封裝相比，便于自動(dòng)化，提高封裝效率，降低成本。它具有體 積小，重量輕，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝方便，耐化學(xué)腐蝕性較好，電絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高等 優(yōu)點(diǎn)。目前，已成為半導(dǎo)體分立器件、集成電路封裝的主流材料，越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn) 階段環(huán)氧塑封料封裝已占整個(gè)封裝的90% W上，全球年用量8-11萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)2-3萬(wàn)噸。
[0003] 微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，已成為一個(gè)國(guó)家綜合科技實(shí)力的一種衡量指標(biāo)。而材料 是發(fā)展微電子工業(yè)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，作為生產(chǎn)微小電子元件和集成電路的主要結(jié)構(gòu)材料-環(huán)氧 塑封料也始終處于飛速發(fā)展中，并且，由于現(xiàn)代電子封裝技術(shù)的發(fā)展，也大大地促進(jìn)了集成 電路和電子器件的發(fā)展；封裝對(duì)系統(tǒng)的影響已變得和芯片一樣重要。目前，國(guó)外的1C芯片 技術(shù)向高度集成化、布線細(xì)致化、芯片大型化及表面貼裝（SMT)方向發(fā)展。與此相適應(yīng)，各 國(guó)在進(jìn)一步加大對(duì)芯片制造投入的同時(shí)，競(jìng)相對(duì)封裝技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)注人大量的資金，電 子封裝技術(shù)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。而環(huán)氧塑封料的高可靠性、適應(yīng)性等特點(diǎn)，比較全面地 解決了微電子行業(yè)，尤其是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器值RAM)集成電路（1C)及其分立器件的封裝問(wèn) 題。
[0004] 為適應(yīng)現(xiàn)代電子封裝的要求，環(huán)氧塑封料研究的趨勢(shì)是向開(kāi)發(fā)兼顧高純度、高可 靠性、高導(dǎo)熱、高耐焊性、高耐濕性、高粘接強(qiáng)度、高玻璃化溫度、低有害雜質(zhì)、低應(yīng)力、低膨 脹、低粘度、環(huán)保、易加工等優(yōu)越性能的新型材料方向發(fā)展。用于塑料封裝的樹(shù)脂必須具備 W下優(yōu)點(diǎn)：（1)具有較好的耐寒性、耐濕性、耐熱性、耐大氣性、耐福射性W及散熱性；（2)具 有與金屬、非金屬材料基本相匹配的熱膨脹系數(shù)；（3)在寬的溫度、頻率范圍內(nèi)，具有良好 的介電性能；(4)固化過(guò)程中收縮率要小，粘接性好，尺寸要穩(wěn)定；(5)不能污染半導(dǎo)體器件 表面及具有較好的機(jī)械加工性能。
[0005] 用塑料封裝方法生產(chǎn)晶體管、集成電路（1C)、大規(guī)模集成電路（LIC)、超大規(guī) 模集成電路（VLIC)等在國(guó)內(nèi)外已廣泛使用并成為主流。如；中國(guó)專利CN1962752A、 CN102093669AXN102211984A W及CN102372899A中都公開(kāi)了一種不含漠、鍵阻燃劑的綠色 環(huán)保型環(huán)氧模塑料，燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，同時(shí)不添加P系、金屬氧化物阻燃劑， 達(dá)到化-94V-0級(jí)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)；CN101497774A中公開(kāi)了一種半導(dǎo)體芯片液體封裝料，固化收 縮率較小、膽存期較長(zhǎng)，和傳統(tǒng)的半導(dǎo)體芯片固體塑封相比，具有成本低、體積小、與基板粘 貼牢固、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)；CN102709257A中公開(kāi)了一種半導(dǎo)體塑封料及其制造方法，該塑 封料中包含一種高分子吸水樹(shù)脂，覆蓋在填充料的外表面上，可W吸附半導(dǎo)體封裝件中的 潮氣，從而提高半導(dǎo)體封裝件的可靠性。
[0006] 然而，目前的環(huán)氧塑封料的熱學(xué)性能、力學(xué)性能W及電學(xué)性能等不夠理想。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種環(huán)氧塑封料及其制備方法，從而可 W獲得較好的線膨脹系數(shù)和高的導(dǎo)熱系數(shù)、較高的彎曲強(qiáng)度和彈性模量、較低的介電常數(shù) 或介質(zhì)損耗。
[0008] -種環(huán)氧塑封料，包括W下組分：
[0009] 環(huán)氧樹(shù)脂、偶聯(lián)劑、固化劑、固化促進(jìn)劑W及填料；
[0010] 所述環(huán)氧樹(shù)脂是鄰甲酯酵環(huán)氧樹(shù)脂巧CN)，所述稀釋劑為環(huán)氧（類）活性稀釋劑； 所述偶聯(lián)劑是娃焼（類）偶聯(lián)劑，所述固化劑為潛伏性固化劑，所述固化促進(jìn)劑為潛伏性固 化促進(jìn)劑，所述填料是娃微粉。
[0011] ECN是一種多官能團(tuán)縮水甘油離型環(huán)氧樹(shù)脂，因其固化產(chǎn)物具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、 電絕緣性、熱穩(wěn)定性、耐熱性和耐腐蝕性，因此在電子工業(yè)中被廣泛用作半導(dǎo)體器件、集成 電路等封裝材料；己二醇二縮水甘油離，它是一種雙環(huán)氧活性稀釋劑，無(wú)色透明液體，氣味 小，反應(yīng)性及耐熱性優(yōu)良，固化時(shí)參與反應(yīng)，形成鏈狀及網(wǎng)狀，不會(huì)在樹(shù)脂固化后留下孔隙、 氣泡等缺陷；KH-550是目前應(yīng)用最廣泛的娃焼偶聯(lián)劑，具有兩種功能團(tuán)，即氨基和己氧基。 其中H個(gè)可水解基團(tuán)（己氧基），在反應(yīng)中先水解生成娃醇，由于娃醇不穩(wěn)定，極易與無(wú)機(jī) 物或金屬表面的羥基結(jié)合脫水，從而與無(wú)機(jī)物或金屬結(jié)合起來(lái)。氨基上帶有兩個(gè)活潑氨可 W和各種聚合物發(fā)生反應(yīng)，從而通過(guò)化學(xué)鍵將兩種性質(zhì)完全不同的材料緊密的結(jié)合起來(lái)； 線性酷酵樹(shù)脂固化鄰甲酯酵環(huán)氧樹(shù)脂用于半導(dǎo)體封裝，該是它的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在酷 酵樹(shù)脂中含有大量的酷羥基，在加熱條件下可W固化環(huán)氧樹(shù)脂，形成高度交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。該個(gè) 體系即保持了環(huán)氧樹(shù)脂良好的黏附性，又保持了酷酵樹(shù)脂的耐熱性，使酷酵樹(shù)脂/環(huán)氧樹(shù) 脂可W在26(TC下長(zhǎng)期使用，其耐熱性、耐水性、電性能均比較優(yōu)良，可用于成型材料，如集 成電路塊的包封，近年發(fā)展很快。另外，還廣泛用于印制線路板及粉末涂料方面；2,4,6-H (二甲氨基甲基）苯酷值MP-30)，其高溫反應(yīng)活性較大，常溫下混合料粘度上升速度卻相對(duì) 很慢，因而DMP-30是一種使用特性優(yōu)良的促進(jìn)劑。在DMP-30分子結(jié)構(gòu)中，除苯環(huán)外還有 立個(gè)-CH2-N(CH3)2基團(tuán)，空間位阻很大。常溫下DMP-30中叔N原子進(jìn)攻酷氧原子的機(jī)會(huì)較 少，線性酷酵樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)非常緩慢，因而混合料粘度上升速度也較慢；隨著混合 料溫度上升，體系粘度變低，分子運(yùn)動(dòng)加劇，叔N原子結(jié)合酷氧原子的機(jī)會(huì)大大提高，因而 表現(xiàn)出較高的反應(yīng)活性；
[0012] 烙融型娃微粉，其在環(huán)氧塑封料中發(fā)揮著極為重要的作用；可調(diào)節(jié)環(huán)氧樹(shù)脂基體 的固化收縮、熱膨脹率、熱導(dǎo)率并改善其力學(xué)性能和電學(xué)性能，對(duì)于減小熱膨脹系數(shù)來(lái)說(shuō)， 烙融二氧化娃具有重要的作用，而對(duì)于提高熱導(dǎo)率來(lái)說(shuō)，結(jié)晶二氧化娃較好。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述娃微粉是烙融型娃微粉、或經(jīng)二次燒成后的娃微粉。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述烙融型娃微粉的質(zhì)量占所述環(huán)氧塑封料的45% -55%之 間，優(yōu)選為50%。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述烙融型娃微粉的粒徑在0. 5 ym-2. Oym之間。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述偶聯(lián)劑的質(zhì)量占所述環(huán)氧塑封料的4. 0% -5. 0%之間，優(yōu) 選為5.0%。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，鄰甲酯酵環(huán)氧樹(shù)脂巧CN)90-110份；線性酷酵樹(shù)脂50-60份；固 化促進(jìn)劑1. 5-2. 5份；環(huán)氧類活性稀釋劑30-35份；娃焼偶聯(lián)劑4-6份；娃微粉50-60份。 [001引在一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)氧（類）活性稀釋劑為下基縮水甘油離、苯基縮水甘油 離、帰丙基縮水甘油醋、甲基丙帰酸縮水甘油離或己二醇二縮水甘油離，優(yōu)選為己二醇二縮 水甘油離。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述娃焼偶聯(lián)劑為甲基丙帰酸丙醋H甲氧基娃焼（KH-570)、己 帰基H己氧基娃焼（A-151)、y-氨丙基H己氧基娃焼（KH-550)、丙基縮水甘油離H甲氧基 娃焼（KH-560)或Y-琉丙基H甲氧基娃焼（KH-580)，優(yōu)選為KH-550。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述潛伏性固化劑為微包膠囊長(zhǎng)鏈咪哇衍生物、雙氯胺或線性 酷酵樹(shù)脂，優(yōu)選為線性酷酵樹(shù)脂。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述潛伏性固化促進(jìn)劑為2,4,6-H (二甲氨基甲基）苯酷 值MP-30)或猛的己醜丙麗絡(luò)合物，優(yōu)選為2,4,6-H (二甲氨基甲基）苯酷值MP-30)。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施