一种无卤阻燃环氧模塑料及其制备方法与流程

本发明属于半导体封装材料，具体涉及一种半导体封装用的具有优异工艺操作性的无卤阻燃环氧模塑料及其制备方法。

背景技术：

1、半导体封装对于芯片发挥正常功能必不可少，直接影响着集成电路和器件的热、光、电和力学性能，还影响其可靠性和成本，无论在军用还是民用领域都有着举足轻重的地位。根据封装材料的不同，电子封装可分为塑料封装、陶瓷封装和金属封装三种。塑料封装因其成本低，又适合大规模自动化生产，已成为当前半导体封装市场采用的主流封装形式。环氧模塑料作为塑料封装中的主流材料，占据塑料封装90％以上的市场份额。

2、生产效率是工业生产中材料及工艺选用的重要考量因素，是企业竞争力和盈利能力的重要支撑，环氧模塑料凭借其极高的生产效率从众多封装材料中脱颖而出。在半导体器件连续封装成型过程中，环氧模塑料中的脱模剂和树脂等组分会在高温下与模具表面镀层产生粘附形成污垢，若不及时清除可能造成封装体发花和凹点等外观缺陷。现今的连续化塑封生产中，大多在连续生产300-800模即需要停机清模润模，不仅增加成本，更拉低了生产效率。为此，能长时间连续生产的环氧模塑料就显得尤为重要。

3、另外，阻燃是环氧树脂系列产品关乎安全的硬性要求，在环氧模塑料中，本征阻燃的树脂体系在高端产品中开始应用，在追求高性价比的产品中仍使用阻燃剂来实现。现该行业应用的无卤阻燃剂以添加型的有机磷系、无机氢氧化物和硼酸锌等为主，有机磷系多为添加型粉体，存在易团聚问题，且会影响环氧模塑料整体的流动性。无机阻燃剂因阻燃效率低，需要添加更多量才能保证阻燃效果，会造成粘度增大、耐热性下降、操作工艺性变差等一系列操作性和可靠性的劣化。

4、综上，保证环氧模塑料可长时间连续生产，并以更具性价比的方式满足ul94 v-0阻燃等级，是当下环氧模塑料提高竞争力的重要手段。

技术实现思路

1、针对当下的实际问题，申请人经过长期研究，发明出一种具有优异工艺操作性的无卤阻燃环氧模塑料。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种无卤阻燃环氧模塑料，其包括如下组分：

4、改性环氧树脂组合物2-13wt％；改性酚醛树脂组合物3-10wt％；无机填料75-89wt％；固化促进剂0.1-0.5wt％；偶联剂0.1-0.8wt％；着色剂0.05-0.50wt％；离子捕捉剂0.15-0.60wt％，应力吸收剂0.1-0.85wt％。

5、进一步地，所述改性环氧树脂组合物中包含15-60wt％式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂，还包含未改性的双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、bpa酚醛环氧树脂、磷改性环氧树脂、氮改性环氧树脂、双环戊二烯苯酚型环氧树脂、xylok酚醛环氧树脂、联苯苯酚型环氧树脂、多官能酚醛环氧树脂、二苯硫醚型环氧树脂、联苯结晶型环氧树脂及萘环环氧树脂中的任意一种或几种，优选联苯结晶型环氧树脂和二苯硫醚型环氧树脂。

6、

7、x选自自

8、r1、r2选自氢、甲基或叔丁基，r3、r4、r5和r6选自c2-c26的烷烃基，n为1-15之间的自然数；r1、r2相同或者不同；r3、r4、r5和r6相同或者不同。

9、进一步地，所述的式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂，由含活性反应基团的长碳链蜡与低粘度环氧树脂反应而成，该低粘度环氧树脂具有式(ⅰ)或式(ⅱ)中x为环氧丙烷所示结构，120℃的ici粘度≤100mpa·s。

10、

11、进一步地，所述的式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂，该树脂的制备方法为：

12、称取100份固体低粘度环氧树脂于反应釜中，缓慢搅拌升温至固体低粘度环氧树脂完全溶解，待升至150℃时开始在搅拌状态下缓慢加入10-20份含活性反应基团的长碳链蜡，3-5min加完，并逐步升温至170℃，待液体变成均一相后加入0.01-0.08份咪唑类固化促进剂，氮气保护条件下恒温170-180℃反应0.5-3h后出料冷却，粉碎后过40目筛网。

13、进一步地，所述含活性反应基团的长碳链蜡选自氧化聚乙烯蜡、蒙旦蜡、脂肪酸甘油酯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、卡那巴蜡、ptfe改性聚乙烯蜡中的任意一种或几种，优选氧化聚乙烯蜡。

14、进一步地，所述改性酚醛树脂组合物包含5-35wt％式(ⅲ)结构的p改性酚醛树脂，其余选自线性苯酚甲醛树脂、线性双酚a甲醛树脂、线性邻甲酚甲醛树脂、xylok酚树脂、联苯芳烷基酚树脂、含氮酚醛树脂、双环戊二烯酚树脂中的任意一种或几种，优选联苯芳烷基酚树脂和xylok酚树脂。

15、

16、y选自—h或

17、进一步地，所述无机填料选自二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硼、氮化铝等微粉中的任意一种或几种，最大粒径75μm。其中所述二氧化硅包括结晶型硅微粉和熔融型硅微粉的角形、圆角形和球形等各种形貌、以及经过偶联剂处理和未经偶联剂处理的任意形式材料，优选球形硅微粉。

18、进一步地，所述固化促进剂为咪唑及其衍生物、三苯基膦及其衍生物、有机胺类化合物及膦鎓盐化合物中的任意一种或几种，优选三苯基膦及其衍生物。

19、进一步地，所述偶联剂为硅烷类偶联剂，选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的任意一种或几种，优选γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。

20、进一步地，所述着色剂为炭黑、钛白粉、铁黄中的任意一种。

21、进一步地，所述离子捕捉剂为铝镁水滑石、阳离子捕捉剂和阴离子捕捉剂中的任意一种或几种，优选铝镁水滑石和水合金属氧化物。

22、进一步地，所述应力吸收剂选自有机硅、橡胶类微粉和硅油及改性硅油中的任意一种或几种，优选核壳橡胶。

23、进一步地，本发明的无卤阻燃型环氧模塑料的主要制备步骤如下：

24、将无机填料加入高速搅拌机中，喷洒定量偶联剂后高速搅拌混合均匀，而后将粉碎并过40目筛网的改性环氧树脂组合物(含改性环氧树脂和环氧树脂)、改性酚醛树脂组合物(含p改性酚醛树脂和酚醛树脂)、固化促进剂、着色剂、离子捕捉剂和应力吸收剂等依次加入高速搅拌机中，控温条件下高速搅拌获得均匀的预混粉料。将预混粉料经双螺杆挤出机充分混炼、挤出，挤出料经压片冷却、粉碎后得到环氧模塑料粉料，再按需冲压成特定规格的饼料。

25、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

26、该环氧模塑料能显著改善塑封后脱模效果和固化物表面花斑，可实现连续1000模生产，满足1mm环氧模塑料ul94 v-0阻燃等级，同时满足低吸水性并可保持模压过程中的流动性，在半导体封装领域有较大应用前景。

技术特征：

1.一种无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，包括如下组分：改性环氧树脂组合物2-13wt％；改性酚醛树脂组合物3-10wt％；无机填料75-89wt％；固化促进剂0.1-0.5wt％；偶联剂0.1-0.8wt％；着色剂0.05-0.50wt％；离子捕捉剂0.15-0.60wt％，应力吸收剂0.1-0.85wt％。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述改性环氧树脂组合物中包含15-60wt％式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂，还包含未改性的双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、bpa酚醛环氧树脂、磷改性环氧树脂、氮改性环氧树脂、双环戊二烯苯酚型环氧树脂、xylok酚醛环氧树脂、联苯苯酚型环氧树脂、多官能酚醛环氧树脂、二苯硫醚型环氧树脂、联苯结晶型环氧树脂及萘环环氧树脂中的任意一种或几种；

3.根据权利要求2所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述的式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂，由含活性反应基团的长碳链蜡与低粘度环氧树脂反应而成，该低粘度环氧树脂具有式(ⅰ)或式(ⅱ)的结构，且x为环氧丙烷，120℃的ici粘度≤100mpa·s。

4.根据权利要求3所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述的式(ⅰ)或式(ⅱ)结构的改性环氧树脂的制备方法为：

5.根据权利要求4所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述含活性反应基团的长碳链蜡选自氧化聚乙烯蜡、蒙旦蜡、脂肪酸甘油酯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、卡那巴蜡、ptfe改性聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述改性酚醛树脂组合物包含5-35wt％式(ⅲ)结构的p改性酚醛树脂，其余选自线性苯酚甲醛树脂、线性双酚a甲醛树脂、线性邻甲酚甲醛树脂、xylok酚树脂、联苯芳烷基酚树脂、含氮酚醛树脂、双环戊二烯酚树脂中的任意一种或几种；

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述无机填料选自二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硼、氮化铝中的任意一种或几种；所述偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、n-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述固化促进剂为咪唑及其衍生物、三苯基膦及其衍生物、有机胺类化合物及膦鎓盐化合物中的任意一种或几种。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃环氧模塑料，其特征在于，所述离子捕捉剂为铝镁水滑石、阳离子捕捉剂和阴离子捕捉剂中的任意一种或几种；所述应力吸收剂选自有机硅、橡胶类微粉和硅油及改性硅油中的任意一种或几种。

10.权利要求1-9任意一项所述无卤阻燃环氧模塑料的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种无卤阻燃环氧模塑料及其制备方法，属于半导体封装材料技术领域，将无机填料加入搅拌机中，喷洒偶联剂后搅拌混合均匀，而后将粉碎的改性环氧树脂组合物、改性酚醛树脂组合物、固化促进剂、着色剂、离子捕捉剂和应力吸收剂依次加入搅拌机中，搅拌获得均匀的预混粉料；将预混粉料经双螺杆挤出机充分混炼、挤出，得到无卤阻燃环氧模塑料。该环氧模塑料能显著改善塑封后脱模效果和固化物表面花斑，可实现连续1000模生产，满足1mm环氧模塑料UL94V‑0阻燃等级，同时具有低吸水性并可保持模压过程中的流动性，在半导体封装领域有较大应用前景。

技术研发人员：易强,周鸿飞,费小马,陆南平
受保护的技术使用者：绵阳惠利电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17