本发明涉及小型电子封装材料技术领域,特别是一种具有低应力的绿色环保型环氧模塑料。
背景技术:
随着集成电路封装小型化以及表面贴装技术的发展,人们对于环氧模塑料的要求也越来越高。其中,分层问题越来越受到半导体集成电路封装厂商以及整机厂商的关注和重视,同时,也是行业中普遍存在的一个难点。分层将影响封装电路的可靠性以及老化使用后的功能性。
导致分层的因素有很多,环氧模塑料的性能、芯片的材料、框架的结构设计和模塑工艺都可能会影响到最终封装器件的分层问题。就环氧模塑料而言,一般认为主要是由于内部应力的压力和高温回流焊时水分的蒸汽压力过大,以至于使它们的界面之间出现剥离现象,严重时甚至会导致塑封体或芯片出现裂纹。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种低应力、低吸湿性、高流动性、低膨胀系数的满足封装客户对小型封装电子产品的低应力要求的具有低应力的绿色环保型环氧模塑料。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的。一种具有低应力的绿色环保型环氧模塑料,其特点是:它是由以下重量配比的原料组成:
环氧树脂 3~15份
酚醛树脂 3~10份
无机填料 75~90份
偶联剂 0.5~2.5份
固化促进剂 0.2~1.2份
阻燃剂 0.1~1.5份
应力改性剂 0.1~1.2份
脱模剂 0.1~1.5份
着色剂 0.2~1.5份。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的环氧树脂是现有技术中公开的任何一种适合用于环氧模塑料的环氧树脂:优先选用双环戊二烯型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、萘环型环氧树脂、联苯型环氧树脂中的一种或多种混合使用。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的酚醛树脂是现有技术中公开的任何一种适合用于环氧模塑料的酚醛树脂:线型酚醛树脂、对二甲苯改性的酚醛树脂、联苯结构的酚醛树脂中的一种或多种的组合。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的无机填料优先选用熔融硅微粉。
高填料含量可有效降低环氧模塑料的热膨胀系数,从而达到降低热应力的目的;但同时过高的填料含量将增加环氧模塑料的杨氏模量,导致应力增加。本发明通过优化无机填料含量,使得环氧模塑料的热膨胀系数和杨氏模量达到一个很好的平衡,降低热应力。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的偶联剂是硅烷偶联剂。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的固化促进剂可以是2-甲基咪唑、2-甲基-4-苯基咪唑、三苯基膦中的任意一种或多种的组合。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的阻燃剂可以是硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种混合使用。这几种阻燃剂均无卤无锑,可满足绿色环保要求。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的应力改性剂优选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
研究表明,PMMA核壳结构弹性体含量的增加以及弹性体粒径的减小将使弹性体与环氧树脂间总界面面积增大,有利于链段在界面处的相互扩散从而降低环氧模塑料的杨氏模量,达到低应力的效果。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的脱模剂可以是硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺、褐煤蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡中的一种或多种混合使用。
本发明所述的环氧模塑料的制备方法,可以采用以下方法制备:将各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,便可制成成品,进行性能测试。
现有的技术相比,本发明通过优化无机填料含量,并引入特定的应力改性剂,各组分准确称量后,固化成型并粉碎后制得环氧模塑料。本发明的优点在于利用本发明制得的环氧模塑料,不仅符合绿色环保要求,且具有低应力、低吸湿性、高流动性、低膨胀系数的优点,可解决材料封装过程中出现的填充不全、操作性不好和分层等问题,满足封装客户对小型封装电子产品的低应力的要求。
具体实施方式
一种具有低应力的绿色环保型环氧模塑料,它是由以下重量配比的原料组成:
环氧树脂 3~15份
酚醛树脂 3~10份
无机填料 75~90份
偶联剂 0.5~2.5份
固化促进剂 0.2~1.2份
阻燃剂 0.1~1.5份
应力改性剂 0.1~1.2份
脱模剂 0.1~1.5份
着色剂 0.2~1.5份。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的环氧树脂是现有技术中公开的任何一种适合用于环氧模塑料的环氧树脂:优先选用双环戊二烯型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、萘环型环氧树脂、联苯型环氧树脂中的一种或多种混合使用。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的酚醛树脂是现有技术中公开的任何一种适合用于环氧模塑料的酚醛树脂:线型酚醛树脂、对二甲苯改性的酚醛树脂、联苯结构的酚醛树脂中的一种或多种的组合。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的无机填料优先选用熔融硅微粉。
高填料含量可有效降低环氧模塑料的热膨胀系数,从而达到降低热应力的目的;但同时过高的填料含量将增加环氧模塑料的杨氏模量,导致应力增加。本发明通过优化无机填料含量,使得环氧模塑料的热膨胀系数和杨氏模量达到一个很好的平衡,降低热应力。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的偶联剂是硅烷偶联剂。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的固化促进剂可以是2-甲基咪唑、2-甲基-4-苯基咪唑、三苯基膦中的任意一种或多种的组合。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的阻燃剂可以是硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种混合使用。这几种阻燃剂均无卤无锑,可满足绿色环保要求。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的应力改性剂优选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
研究表明,PMMA核壳结构弹性体含量的增加以及弹性体粒径的减小将使弹性体与环氧树脂间总界面面积增大,有利于链段在界面处的相互扩散从而降低环氧模塑料的杨氏模量,达到低应力的效果。
以上所述的环氧模塑料技术方案中:所述的脱模剂可以是硬脂酸钙、硬脂酸锌、芥酸酰胺、褐煤蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡中的一种或多种混合使用。
本发明所述的环氧模塑料的制备方法,可以采用以下方法制备:将各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,便可制成成品,进行性能测试。
以下进一步描述本发明的具体技术方案,以便于本领域的技术人员进一步理解本发明,而不构成对其权利的限制。
实施例1。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉774g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯4.5g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
实施例2。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉774g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯9g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
实施例3。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉720g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯4.5g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
实施例4。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉720g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯9g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
对比例1。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉774g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯0g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
对比例2。双环戊二烯型环氧树脂72克;线型酚醛树脂54克;无机填料熔融硅微粉630g:硅烷偶联剂8.1克;固化促进剂2-甲基咪唑2.7克;阻燃剂硼酸锌9克;应力改性剂聚甲基丙烯酸甲酯4.5g;脱模剂聚乙烯蜡2.7克;着色剂炭黑2.7克。上述配方中各组分准确称量后,在双辊混炼机上进行熔融混炼,混炼温度为90~110℃,混炼时间为2~20分钟,将混合材料压成1.5mm厚的薄片,经混合均匀后,冷却粉碎,压成料饼,进行性能测试。
实施例及对比实验中主要性能指标是使用下述方法进行测试的:
1、胶化时间:热板法,将电热板加热到175±1℃,取2-3g样品粉料放在电热板上,粉料逐渐由流体变成胶态时为终点,读出所需时间。
2、流动性:在传递模塑压机上借助EMMI-1-66螺旋流动金属模具测定,模具温度在175±2℃,取15g样品进行测试。
3、煮沸吸水率:将环氧模塑料制成样条,175℃条件下烘烤4h,取出称重G1;之后放入水浴中煮沸24h,样品取出冷却后擦干称重G2,计算其煮沸吸水率W=(G2-G1)/G1×100%。
4、玻璃化转变温度:使用热机械分析仪(TMA)测定。
5、线膨胀系数α1和线膨胀系数α2:使用热机械分析仪(TMA)测定。
杨氏模量(RT和260℃时):使用动态热机械分析仪(DMA)测定。