【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料與制備方法。
技術(shù)介紹
1、環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料具有成本低廉、可靠性穩(wěn)定、適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，已占據(jù)電子封裝材料95％以上的市場(chǎng)份額，是集合電路、工業(yè)開(kāi)關(guān)、家用電器、新能源汽車等封裝領(lǐng)域的首選材料。
2、組成半導(dǎo)體器件的封裝材料中包含硅片、框架、錫膏等，這些材料與環(huán)氧樹(shù)脂成型材料的熱膨脹系數(shù)相差很大，封裝制程中會(huì)經(jīng)過(guò)高溫的焊接工序，由此會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，極易造成芯片受損及塑封體的開(kāi)裂，導(dǎo)致電性能失效。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體封裝技術(shù)朝微型化、多功能化、高可靠性等方向快速發(fā)展，尤其是新能源汽車領(lǐng)域的飛快發(fā)展，對(duì)車載用電子封裝材料的可靠性要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料的可靠性逐漸不能滿足要求，因此需要開(kāi)發(fā)新的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料。傳統(tǒng)的技術(shù)方案通常是在組合物中添加部分與環(huán)氧樹(shù)脂不相容的硅橡膠或者硅油作為低應(yīng)力改性劑以此來(lái)降低應(yīng)力水平，但該手段因?yàn)楦男詣┡c樹(shù)脂本身的不相容性，極易滲出，對(duì)應(yīng)力降低的水平有限，同時(shí)還會(huì)有粘結(jié)力下降帶來(lái)的界面分層問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)行技術(shù)方案的缺陷，提供一種超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料與制備方法，該環(huán)氧樹(shù)脂材料組合物包含特定種類比例的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，并通過(guò)合適種類及用量的固化促進(jìn)劑及增粘劑，使制備出的環(huán)氧組合物具有超低應(yīng)力、較高的玻璃化溫度(tg)、高結(jié)合力等性能，同時(shí)濕敏等級(jí)達(dá)到msl-1等級(jí)，可以滿足器件高可靠性要求。
2、本專利技
3、在本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，以原料組合物的總重量為100wt％計(jì)，用于制備所述成型材料的原料組合物包括環(huán)氧樹(shù)脂5-15wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-10wt％，無(wú)機(jī)填料70-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-1wt％，增粘劑0.05-1wt％，偶聯(lián)劑0.1-1wt％，脫模劑0.1-1wt％，離子捕捉劑0.1-1wt％，著色劑0.1-1wt％，應(yīng)力改性劑0.1-1wt％；
4、所述環(huán)氧樹(shù)脂采用如式(1)所示結(jié)構(gòu)的聚合物：
5、
6、式(1)中，n＝1-20，環(huán)氧當(dāng)量261～282g/eq。
7、所述酚醛樹(shù)脂固化劑為如式(2)所示結(jié)構(gòu)的聚合物：
8、
9、式(2)中，n＝1-20，羥基當(dāng)量201～220g/eq。
10、優(yōu)選地，所述成型材料的原料組合物包含環(huán)氧樹(shù)脂6-12wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-5wt％，無(wú)機(jī)填料80-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-0.5wt％，增粘劑0.05-0.3wt％，偶聯(lián)劑0.1-0.5wt％，脫模劑0.1-0.5wt％，離子捕捉劑0.2-0.8wt％，著色劑0.2-0.6wt％，應(yīng)力改性劑0.1-0.5wt％。
11、優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料為結(jié)晶型二氧化硅和/或熔融型二氧化硅。更優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料為熔融型二氧化硅。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)填料的中位粒徑為15-30μm。
12、優(yōu)選地，所述固化促進(jìn)劑為2-甲基咪唑、2乙基-4-甲基咪唑、三苯基膦、三苯基膦/對(duì)苯醌絡(luò)合物、三苯基膦/苯酚絡(luò)合物、四苯基磷鹽中的一種或兩種以上。更優(yōu)選地，所述固化促進(jìn)劑為三苯基膦/對(duì)苯醌絡(luò)合物和/或三苯基膦/苯酚絡(luò)合物。
13、優(yōu)選地，所述增粘劑為酸酐衍生物和/或三氮唑組合物。更優(yōu)選地，所述增粘劑為三氮唑組合物。
14、優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、雙-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、異腈酸鹽基硅烷中的一種或兩種以上。更優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷中的一種或兩種以上。
15、優(yōu)選地，所述脫模劑為礦物蠟和/或芥酸酰胺。更優(yōu)選地，所述脫模劑為芥酸酰胺。
16、優(yōu)選地，所述應(yīng)力改性劑選自環(huán)氧化有機(jī)硅縮水甘油基樹(shù)脂、含有機(jī)硅組分的三嵌段聚合物、硅樹(shù)脂、液體端羧基丁腈橡膠。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述應(yīng)力改性劑為液體端羧基丁腈橡膠。
17、優(yōu)選地，所述離子捕捉劑為陽(yáng)離子或陰離子捕捉劑，所述陽(yáng)離子捕捉劑為多價(jià)金屬酸性鹽和/或水合氧化物。陰離子捕捉劑選自氫氧化鎂鋁型和/或水滑石。
18、優(yōu)選地，所述著色劑為炭黑。
19、在本專利技術(shù)第二方面，提供一種如第一方面所述的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
20、(1)以酚醛樹(shù)脂總重量為100wt％計(jì)，將10-40wt％酚醛樹(shù)脂固化劑加熱熔化后，加入應(yīng)力改性劑，攪拌、冷卻和粉碎，制得中間體；
21、(2)將步驟(1)所得中間體，以及環(huán)氧樹(shù)脂、無(wú)機(jī)填料、偶聯(lián)劑、固化促進(jìn)劑、增粘劑、離子捕捉劑、脫模劑、著色劑和剩余酚醛樹(shù)脂利用混合機(jī)進(jìn)行混合；
22、(3)將步驟(2)所得高混料進(jìn)行擠出、冷卻、粉碎和成型，得到環(huán)氧樹(shù)脂成型材料。
23、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述加熱溫度為110-160℃。
24、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述擠出設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為90-115℃。
25、優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述成型設(shè)備為壓力打餅機(jī)。
26、在本專利技術(shù)第三方面，提供了如第一方面所述的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料作為功率器件封裝材料的應(yīng)用。
27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)環(huán)氧樹(shù)脂成型材料及其制備具有以下有益的效果：
28、(1)本專利技術(shù)提供的制備方法中，將應(yīng)力改性劑與部分酚醛樹(shù)脂固化劑形成中間體，進(jìn)而能夠顯著改善應(yīng)力改性劑在樹(shù)脂基體中的分散均勻性，顯著降低環(huán)氧樹(shù)脂組合物的內(nèi)部應(yīng)力的同時(shí)保持高粘接力。
29、(2)本專利技術(shù)中，通過(guò)特定種類比例的環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂固化劑，使制備得到的環(huán)氧樹(shù)脂組合物具備較高tg的同時(shí)，對(duì)比傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂成型材料具有更低的應(yīng)力水平。
30、(3)本專利技術(shù)中，通過(guò)在環(huán)氧組合物中添加合適種類及用量的固化促進(jìn)劑和增粘劑，進(jìn)一步拔高環(huán)氧材料與銅銀鎳不同金屬鍍層間的結(jié)合力，具有極高可靠性，滿足濕度敏感等級(jí)msl-1要求。
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1.一種超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，以原料組合物的總重量為100wt％計(jì)，用于制備所述成型材料的原料組合物包括環(huán)氧樹(shù)脂5-15wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-10wt％，無(wú)機(jī)填料70-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-1wt％，增粘劑0.05-1wt％，偶聯(lián)劑0.1-1wt％，脫模劑0.1-1wt％，離子捕捉劑0.1-1wt％，著色劑0.1-1wt％，應(yīng)力改性劑0.1-1wt％；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述成型材料的原料組合物包括包含環(huán)氧樹(shù)脂6-12wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-5wt％，無(wú)機(jī)填料80-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-0.5wt％，增粘劑0.05-0.3wt％，偶聯(lián)劑0.1-0.5wt％，脫模劑0.1-0.5wt％，離子捕捉劑0.2-0.8wt％，著色劑0.2-0.6wt％，應(yīng)力改性劑0.1-0.5wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料為結(jié)晶型二氧化硅和/或熔融型二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述固化促進(jìn)劑
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述增粘劑為酸酐衍生物和/或三氮唑組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、雙-(3-三乙氧基硅烷丙基)-四硫化物、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、異腈酸鹽基硅烷中的一種或兩種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述脫模劑為礦物蠟和/或芥酸酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述應(yīng)力改性劑選自環(huán)氧化有機(jī)硅縮水甘油基樹(shù)脂、含有機(jī)硅組分的三嵌段聚合物、硅樹(shù)脂或液體端羧基丁腈橡膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述離子捕捉劑為陽(yáng)離子或陰離子捕捉劑，所述陽(yáng)離子捕捉劑為多價(jià)金屬酸性鹽和/或水合氧化物，所述陰離子捕捉劑選自氫氧化鎂鋁型和/或水滑石。
10.如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料的制備方法，該方法包括以下步驟：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，
12.如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料以及如權(quán)利要求10所述方法制備的環(huán)氧樹(shù)脂成型材料作為功率器件封裝材料的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，以原料組合物的總重量為100wt％計(jì)，用于制備所述成型材料的原料組合物包括環(huán)氧樹(shù)脂5-15wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-10wt％，無(wú)機(jī)填料70-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-1wt％，增粘劑0.05-1wt％，偶聯(lián)劑0.1-1wt％，脫模劑0.1-1wt％，離子捕捉劑0.1-1wt％，著色劑0.1-1wt％，應(yīng)力改性劑0.1-1wt％；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述成型材料的原料組合物包括包含環(huán)氧樹(shù)脂6-12wt％，酚醛樹(shù)脂固化劑1-5wt％，無(wú)機(jī)填料80-90wt％，固化促進(jìn)劑0.1-0.5wt％，增粘劑0.05-0.3wt％，偶聯(lián)劑0.1-0.5wt％，脫模劑0.1-0.5wt％，離子捕捉劑0.2-0.8wt％，著色劑0.2-0.6wt％，應(yīng)力改性劑0.1-0.5wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料為結(jié)晶型二氧化硅和/或熔融型二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低應(yīng)力環(huán)氧樹(shù)脂成型材料，其特征在于，所述固化促進(jìn)劑為2-甲基咪唑、2乙基-4-甲基咪唑、三苯基膦、三苯基膦/對(duì)苯醌絡(luò)合物、三苯基膦/苯酚絡(luò)合物、四苯基磷鹽中的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊云旭，梅胡杰，王善學(xué)，盧緒奎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇中科科化新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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