[发明专利]用于填充的环氧树脂制剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产半导体电子封装材料的环氧树脂制剂，以及更具体的说是毛细填充密封剂。

背景技术

环氧树脂普遍用于制造半导体封装材料的电子工业中。目前用于半导体封装材料的环氧树脂制剂包括，例如，双酚F的高纯二缩水甘油醚或者双酚A的二缩水甘油醚以及像萘二酚的二缩水甘油醚或对氨基苯酚的三环氧化物的高性能或多功能树脂。为了可接受的加工性和后续的可靠性需要平衡已知环氧树脂的关键性能。这些性能包括粘度，总氯含量，填料用量(为了热膨胀系数(CTE)和系数修正)，粘附力，焊剂相容性，韧性，点胶性能，流动性，以及包括预处理、温度循环或震动、强加速应力测试(HAST)的封装等级可靠性。

传统的填充制剂研究高纯双酚F或双酚A环氧树脂以及高性能或多功能树脂的混合。高性能树脂的加入会提高混合产物的粘度，对制剂的加工性产生不利的影响，限制了制剂中微粒填料的可加入量和尺寸。电子封装设计趋向于更小，层叠以及高度线路布局对电子封装材料的热机械性能和加工性能提出了更高的要求。例如，用于电子封装的新型填充材料需要具有更低的CTE以抗衡热疲劳，而且新型热界面材料(TIMs)需要具有更强的导热性以冷却热源，在增加填料含量的同时保持低粘度。

许多电子封装材料是高填充材料。填充材料的性能主要取决于填料的类型和用量(或者说是填料在材料中的量)。通常，增加填料的用量会降低CTE，同时模数和导热性会提高。不幸的是，随着填料用量的增加材料的粘度也会升高。在这些填充材料用于电子封装的过程中，填充封装剂需要具有低粘度(例如，在点胶温度下低于0.7Pa-s)以满足加工以及实现无空隙的模具填充。因此，需要相对更高的使用温度以确保传统的高填充制剂具有足够的流动性。

典型的毛细填充制剂是将双酚A或双酚F的二缩水甘油醚和调节剂混合以改善，例如固化体系的玻璃化转变温度(Tg)的热机械性能。例如，美国专利No.7,482,201教导了使用862和828(哈雄专业化学公司(Hexion Specialty Chemicals))，以及MY-0510(哈特使满先进材料公司(Huntsman Advanced Materials))作为纳米填充密封剂。862是一种双酚F型环氧树脂。828是一种双酚A型环氧树脂，MY-0510是三缩水甘油基对氨基苯酚(4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)-N，N-二(环氧乙烷-2-基甲基)苯胺)。美国专利No.7,279,223公开了许多脂肪族的、脂环族的以及芳香族的环氧树脂。传统的低至不含氯的脂环族树脂的使用由于主要是酐或路易斯酸固化剂的相配的固化化学而具有局限性。美国专利No.7,351,784教导了使用脂环族胺和碳烯作为毛细无流动填充制剂。所引用的具体脂肪族胺的结构为4-(2-氨丙基-2-基)-1-甲基环己胺和4，4′-亚甲基双(2-甲基环己胺)。

前述的环氧树脂是利用与酚羟基基团或者芳香胺的氨基反应的表氯醇生产得到的。在偶合过程中，不完全闭环的发生会导致产生非水溶性或水溶性氯。

树脂中的水解氯含量对设备或元件在可靠性测试过程中的性能有不利的影响，特别是在高湿度和高温度测试中，例如压力炉暴露测试(PCT)121℃/15psi蒸气压。在暴露于高湿度的测试中，水解氯会从固化的聚合物中分离并且形成引起设备腐蚀的高酸性物质。因此，在填充应用中使用碱性树脂并且不使用表氯醇或其它卤素反应物以得到期望的环氧树脂。

相对于传统的填充材料，用于毛细填充的电子封装材料需要具有低粘度和改进的热机械性能(CTE，Tg，模数，和某些情况下，导热性)的高填充材料。这种材料应当最好具有改善的加工性能和后续封装可靠性。另外，这种材料应当具有小于100ppm，更优选小于5ppm的总氯含量。

最终，电子工业上需要的制剂材料具有低CTE(例如，小于30ppm/℃)，高导热性(例如，大于0.7W/mK)，适中的模数(例如，3GPa-15GPa)以及填充密封剂适当的流动性(在20μm的缝隙中15-100秒穿过15mm)，特殊用途下在固化后调节Tg的能力(例如由25-300℃)，同时保持可接受的在25℃下小于10Pa-s以及在30℃-100℃之间小于1.0Pa-s的流变性能。

发明内容

因此，本发明的目的之一是开发出一种即使在含有相对大量的填料时也具有低粘度的环氧填充组合物，并且其可以使用众多环氧固化剂固化。更优选的是，这种填充组合物含有非常低的总氯含量。