本發明涉及環氧樹脂材料領域，具體涉及一種高粘接環氧塑封料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、環氧塑封料有許多優異的性能，在封裝領域已經得到了廣泛的應用，是半導體元器件、集成電路封裝的主流材料。近年來，半導體向高集成化發展，進而導致其芯片更大，結構更為復雜，因此，需要對封裝體內部塑封料與芯片、各種框架表面的粘接力提出更高要求以保證器件的可靠性。

2、半導體封裝用環氧塑封料的組分一般包括環氧樹脂、固化劑、固化促進劑、填料阻燃劑、脫模劑、偶聯劑、著色劑、力學改性劑等等。傳統偶聯劑有kh550、kh560等同時具有甲(或乙)氧基基團和另一特殊官能團，如環氧基、氨基等；甲(或乙)氧基基團經過水解形成羥基與填料或無機材料表面羥基結合，環基、氨基與有機樹脂或金屬界面反應結合，以改善樹脂體系與填料的界面相容性，提高結合力。但是，由于單一偶聯劑分子鏈小，而封裝結構與材料界面的復雜性，其界面改善所依賴的化學反應幾率不高，難于滿足高粘接力的需求。

技術實現思路

1、本發明的目的是為了克服現有技術存在的環氧樹脂塑封料與金屬界面之間粘接力難以滿足應用需求的問題，提供了一種高粘接環氧塑封料及其制備方法和應用。該高粘接環氧塑封料與半導體器件中的芯片以及框架均具有優異的粘接力，同時還具備良好的耐焊性和成型性。

2、為了實現上述目的，本發明第一方面提供了一種高粘接環氧塑封料，以所述高粘接環氧塑封料的總重量為基準，該高粘接環氧塑封料含有5-18重量％的環氧樹脂，2.5-10重量％的酚醛樹脂，0.05-0.5重量％固化促進劑，60-90重量％的填料，0.1-2重量％的改性劑，0.1-1.5重量％的脫模劑和0.1-1重量％的偶聯劑；

3、其中，所述偶聯劑為第一偶聯劑與第二偶聯劑的組合，且所述第一偶聯劑與所述第二偶聯劑的重量之比為1：1-6，所述第一偶聯劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷，所述第二偶聯劑為γ-環氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

4、優選地，所述偶聯劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的組合，且γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的重量之比為1：(0.1-3)：(0.1-3)。

5、優選地，所述環氧樹脂選自鄰甲酚醛環氧樹脂、雙酚a型環氧樹脂、雙酚f型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂和雜環型環氧樹脂中的至少一種。

6、優選地，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戊二烯與苯酚的共聚物中的至少一種。

7、優選地，所述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至少一種。

8、優選地，所述咪唑化合物選自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)咪唑中的至少一種。

9、優選地，所述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[5,4,0]十一碳-7-烯中的至少一種。

10、優選地，所述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)膦中的至少一種。

11、優選地，所述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至少一種。

12、優選地，所述二氧化硅微粉選自改性二氧化硅、結晶型二氧化硅、熔融型二氧化硅和結晶型二氧化硅與熔融型二氧化硅的組合中的至少一種。

13、優選地，所述脫模劑選自巴西棕櫚蠟、合成蠟和礦物質蠟中的至少一種。

14、優選地，所述改性劑為液體硅油和/或硅橡膠。

15、優選地，以所述高粘接環氧塑封料的總重量為基準，所述高粘接環氧塑封料還含有0.1-10重量％阻燃劑和0.1-3重量％著色劑。

16、優選地，所述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-氮系阻燃劑和氫氧化物阻燃劑中的至少一種。

17、優選地，所述著色劑選自鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白和炭黑中的至少一種。

18、本發明第二方面提供了一種制備前文所述的高粘接環氧塑封料的方法，該方法包括：將環氧樹脂、酚醛樹脂、固化促進劑、填料、改性劑、脫模劑、偶聯劑以及可選的阻燃劑和著色劑進行熔融混煉，接著將得到的混合物進行成型。

19、優選地，所述熔融混煉的條件包括：溫度為60-110℃，優選為70-100℃；時間為3-8min，優選為4-7min。

20、本發明第三方面提供了一種前文所述的高粘接環氧塑封料在半導體芯片封裝過程中的應用。

21、本發明所述的高粘接環氧塑封料在高溫條件下，巰基偶聯劑分子中的巰基(-sh)和硅氧烷(si-o)基團與無機材料表面的羥基(-oh)反應，形成化學鍵，從而將材料表面與巰基偶聯劑分子之間形成強的化學鍵合，同時提升材料的表面潤濕性和抗氧化性能，進而提高材料的綜合性能，實現改善環氧塑封料中樹脂、填料兩大主體組分分別與半導體器件中的芯片、金屬框架之間界面的結合力；同時所述高粘接環氧塑封料還具備良好的耐焊性和成型性，能夠滿足半導體器件封裝過程中對塑封料的應用需求。

技術特征：

1.一種高粘接環氧塑封料，其特征在于，以所述高粘接環氧塑封料的總重量為基準，該高粘接環氧塑封料含有5-18重量％的環氧樹脂，2.5-10重量％的酚醛樹脂，0.05-0.5重量％固化促進劑，60-90重量％的填料，0.1-2重量％的改性劑，0.1-1.5重量％的脫模劑和0.1-1重量％的偶聯劑；

2.根據權利要求1所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，所述偶聯劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的組合，且γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的重量之比為1：(0.1-3)：(0.1-3)。

3.根據權利要求1或2所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，所述環氧樹脂選自鄰甲酚醛環氧樹脂、雙酚a型環氧樹脂、雙酚f型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂和雜環型環氧樹脂中的至少一種。

4.根據權利要求1或2所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，所述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戊二烯與苯酚的共聚物中的至少一種。

5.根據權利要求1或2所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，所述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至少一種；

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，所述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至少一種；

7.根據權利要求1-6中任意一項所述的高粘接環氧塑封料，其特征在于，以所述高粘接環氧塑封料的總重量為基準，所述高粘接環氧塑封料還含有0.1-10重量％阻燃劑和0.1-3重量％著色劑；

8.一種制備權利要求1-7中任意一項所述的高粘接環氧塑封料的方法，其特征在于，該方法包括：將環氧樹脂、酚醛樹脂、固化促進劑、填料、改性劑、脫模劑、偶聯劑以及可選的阻燃劑和著色劑進行熔融混煉，接著將得到的混合物進行成型。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述熔融混煉的條件包括：溫度為60-110℃，優選為70-100℃；時間為3-8min，優選為4-7min。

10.權利要求1-7中任意一項所述的高粘接環氧塑封料在半導體芯片封裝過程中的應用。

技術總結
本發明涉及環氧樹脂材料領域，公開了一種高粘接環氧塑封料及其制備方法和應用。以所述高粘接環氧塑封料的總重量為基準，該高粘接環氧塑封料含有5?18重量％的環氧樹脂，2.5?10重量％的酚醛樹脂，0.05?0.5重量％的固化促進劑，60?90重量％的填料，0.1?2重量％的改性劑，0.1?1.5重量％的脫模劑和0.1?1重量％的偶聯劑；其中，所述偶聯劑為第一偶聯劑與第二偶聯劑的組合，且所述第一偶聯劑與所述第二偶聯劑的重量之比為1：1?6。該高粘接環氧塑封料與半導體器件中的芯片以及框架均具有優異的粘接力，同時還具備良好的成型性和耐焊性。

技術研發人員：付壯,梅胡杰,楊云旭,周偉,朱洵,王善學,盧緒奎
受保護的技術使用者：江蘇中科科化新材料股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24