一种高阻燃环氧塑封料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电子封装材料，尤其涉及一种高阻燃环氧塑封料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、为应对全球能源资源危机，世界节能、全球能源变革带动新能源汽车、光伏、风电等下游应用领域需求，功率设备(功率半导体)备受瞩目。同时，5g时代需要更高压、更高频的高功率组件。因此，高转换效率的碳化硅(sic)、氮化镓(gan)等化合物半导体研发成为了新的竞争研发方向。与传统si元件相比，sic、gan元件具有耐高压和工作温度高的特点，因此也要求封装材料具有高玻璃化转变温度(tg)和高阻燃性。

2、通常采用多官能团树脂、引入刚性结构可以提高环氧塑封料的tg，但是提高幅度有限且影响环氧塑封料的力学性能；为了进一步提高环氧塑封料的tg，高耐热苯并噁嗪树脂因其分子设计灵活、耐热性和阻燃性能优异，受到产业界和学术界的高度重视。但是苯并噁嗪固化物模量高、固化温度高，势必会影响环氧塑封料的工艺性和可应用性。因此，急需开发一种同时具有高tg、高阻燃、力学性能优异、成型温度满足工艺条件的环氧塑封料，以满足应用需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种高阻燃环氧塑封料及其制备方法和应用，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种高阻燃环氧塑封料，包括以下原料：环氧树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、无机填料、固化促进剂、硅烷偶联剂；

3、其中，所述苯并噁嗪树脂包括单环型苯并噁嗪、双酚型苯并噁嗪、二胺型苯并噁嗪、dopo型苯并噁嗪、超支化dopo型苯并噁嗪中的至少一种。

4、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，所述dopo型苯并噁嗪的结构式包括以下中的至少一种：

5、

6、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，所述超支化dopo型苯并噁嗪的结构式为：

7、

8、其中，x、y、z均为正整数，x、y、z之和为5～6。

9、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，所述环氧树脂包括苯酚酚醛型环氧树脂、邻甲苯酚酚醛型环氧树脂、烷基取代的或非取代的二缩水甘油醚型环氧树脂、1,2-二苯乙烯型环氧树脂、含有硫原子的环氧树脂、氢醌型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、双环戊二烯与苯酚类和/或萘酚类共缩合的环氧树脂、含萘环的环氧树脂、苯酚芳烷环氧树脂、三羟甲基丙烷型环氧树脂、酯环族环氧树脂、苯酚-芳烷基环氧树脂中的至少一种；

10、和/或，所述酚醛树脂包括苯酚酚醛树脂、联苯芳烷基型酚醛树脂、甲酚酚醛环氧树脂、联苯型酚醛树脂、三苯基甲烷型酚醛树脂、萘酚酚醛树脂和芳烷基酚醛树脂中的至少一种或多种；

11、和/或，所述无机填料包括二氧化硅、氧化铝、氮化铝、氮化硼、锆石、硅酸钙、碳酸钙、钛酸钡中的至少一种；

12、和/或，所述无机填料的平均粒径为0.1～45μm；

13、和/或，所述固化促进剂包括1,8-二氮杂-二环[5.4.0]十一碳烯-7、1,5-二氮杂-二环[4.3.0]壬烯、5,6-二丁基氨基-1,8-二氮杂-二环[5.4.0]十一碳烯-7、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2-苯基-4-甲基咪唑啉、三丁基膦、甲基二苯基膦、三苯基膦、三(4-甲基苯基)膦、二苯基膦、苯基膦中的至少一种；

14、和/或，所述硅烷偶联剂的结构式如下所示：

15、

16、其中，b为1～3之间的整数；a为0～3之间的整数；

17、r5选自h2n-、

18、hs-、中的一种；

19、其中，(x)j选自氢原子、碳原子数为1～6的烷基中的一种；r6和r7分别独立地选自甲基或乙基。

20、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，所述硅烷偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、三甲基氧基苯基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-苯胺基甲基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基甲基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基甲基甲基二甲氧基硅烷、γ-苯胺基甲基甲基二乙氧基硅烷、γ-苯胺基甲基乙基二乙氧基硅烷、γ-苯胺基甲基乙基二甲氧基硅烷中的至少一种。

21、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，还包括脱模剂和着色剂；

22、所述脱模剂包括线性饱和羧酸和/或氧化聚乙烯蜡；

23、所述着色剂包括炭黑着色剂。

24、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，按质量分数计，所述高阻燃环氧塑封料包括以下原料：3～25％的环氧树脂、2～15％的酚醛树脂、3～20％的苯并噁嗪树脂、60～91％的无机填料、0.05～2％的固化促进剂、0.05～5％的硅烷偶联剂、0.05～2％脱模剂、0.1～0.6％的着色剂。

25、优选的是，所述的高阻燃环氧塑封料，所述高阻燃环氧塑封料包括以下重量份原料：6.91～7.83份的环氧树脂、4.27～4.84份的酚醛树脂、6.33～7.82份的苯并噁嗪树脂、80.00份的无机填料、0.40份的固化促进剂、0.20份的硅烷偶联剂、0.10份脱模剂、0.30份的着色剂；

26、或，所述高阻燃环氧塑封料包括以下重量份原料：6.91～7.83份的环氧树脂、4.27～4.84份的酚醛树脂、1.56～4.69份的dopo型苯并噁嗪、3.13～6.26份的超支化dopo型苯并噁嗪、80.00份的无机填料、0.40份的固化促进剂、0.20份的硅烷偶联剂、0.10份脱模剂、0.30份的着色剂。

27、第二方面，本发明还提供了一种所述的高阻燃环氧塑封料的制备方法，包括以下步骤：将环氧树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、无机填料、固化促进剂、硅烷偶联剂、脱模剂和着色剂混合后，进行捏合混炼，得到高阻燃环氧塑封料。

28、第三方面，本发明还提供了一种所述的高阻燃环氧塑封料或所述的制备方法制备得到的高阻燃环氧塑封料在半导体装置封装中的应用。

29、本发明的一种高阻燃环氧塑封料及其制备方法相对于现有技术具有以下技术效果：

30、1、本发明的高阻燃环氧塑封料，包括环氧树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、无机填料、固化促进剂、硅烷偶联剂；通过引入苯并噁嗪树脂，进而提升环氧塑封料的玻璃化转化温度(tg)；通过引入含dopo的苯并噁嗪树脂，进而提高环氧塑封料的阻燃性，降低环氧塑封料的反应活化能；通过引入超支化含dopo的苯并噁嗪树脂，进而在不牺牲环氧塑封料tg的情况下，进一步提升环氧塑封料的力学性能；进一步，通过调节各组分含量获得良好的连续成型性，从而实现环氧塑封料在耐高温、高阻燃的同时具有良好的可靠性和连续成型性；本发明的环氧塑封料具有高tg、高阻燃性、良好的力学性能和满足现有工艺条件的成型温度；此外，与半导体嵌入部件间有良好的粘结力，使封装元器件具有更好的高温可靠性；

31、2、本发明的高阻燃环氧塑封料，当苯并噁嗪树脂采用dopo型苯并噁嗪和超支化dopo型苯并噁嗪复配时，玻璃化转化温度(tg)进一步提升，综合性能进一步提升。