本发明涉及一种环氧树脂组合物，特别涉及一种具有超高热导性能，适用于导热率在2.6W/m.K以上的全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物。
背景技术：
全包封半导体器件主要是用于大功率电子产品。全包封半导体器件的背面(散热片一面)一般较薄，为0.5～0.7mm，如果厚度超过0.7mm，会严重影响全包封半导体器件的散热性。散热不良时，含有全包封半导体器件的电子产品在工作时，温度会达到70℃以上，高温将对封装的三极管的工作稳定性产生极大的影响，进而对整个电子产品的性能产生重大影响。因此，为了提高散热性，保证电子产品的工作可靠性，目前全包封半导体器件的背面厚度向薄型发展。由于全包封半导体器件特殊的结构，其封装是一种典型的不对称封装，器件在封装时，环氧树脂组合物在正面和背面流动的阻力不同，流速不同，容易造成背部针孔、正面台阶面豁口等缺陷；随着全包封半导体背部厚度的减小，这种流动差异变大，引起缺陷的几率增加，封装不良率大大增加。目前市场上的环氧塑封料的导热率一般在1.8～2.2W/m.K，随着大功率器件的发展，其功率增加，使用时的温度上升，要求提高散热性，所以环氧塑封料的导热性严重限制了全包封半导体的发展。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而一种用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物，通过在超高导热型环氧树脂组合物中添加三氧化二铝粉末，提高组合物的导热性能，能够满足全包封器件的背厚大于0.7mm时散热性的要求，以及要求导热率在2.6W/m.K以上的超高导热型环氧树脂组合物。
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物的组分 及含量为：
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物的导热系数(W/m.K)为2.6～2.9。
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物中所使用的环氧树脂为1个环氧分子内有2个以上环氧基团的单体、低聚物或聚合物，其分子量及分子结构无特别限定。上述的环氧树脂可以选自邻甲酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、开链脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型环氧树脂等中的一种或几种。
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物中所使用的酚醛树脂为1个酚醛分子内有2个以上羟基的单体、低聚物或聚合物，其分子量及分子结构无特别限定。上述的酚醛树脂可以选自苯酚线性酚醛树脂及其衍生物(衍生物如苯酚烷基酚醛树脂)、苯甲酚线性酚醛树脂及其衍生物、单羟基或二羟基萘酚醛树脂及其衍生物、对二甲苯与苯酚或萘酚的缩合物、双环戊二烯与苯酚的共聚物等中的一种或几种。
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物中所使用的三氧化二铝粉末为角型三氧化二铝粉末、球形三氧化二铝粉末或它们的混合物。角型三氧化二铝粉末或球形三氧化二铝粉末的中位径(D50)都为20～30微米。此外，所述的三氧化二铝粉末的表面可以使用硅烷偶联剂进行表面处理。
所述的阻燃剂为溴代环氧树脂与三氧化二锑配合的阻燃剂，其中，溴代环氧树脂与三氧化二锑的重量比为10：1。
所述的固化促进剂，只要能促进环氧基和酚羟基的固化反应即可，无特别限定。所述的固化促进剂可以选自咪唑化合物、叔胺化合物和有机膦化合物等中的一种或几种。
所述的咪唑化合物选自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)咪唑等中的一种或几种。
所述的叔胺化合物选自三乙胺卞基二甲胺、α-甲基卞基二甲胺、2-(二甲胺基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚和1，8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7等中的一种或几种。
所述的有机膦化合物选自三苯基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦和三(壬基苯基)膦等中的一种或几种。
所述的脱模剂可以选自巴西棕榈蜡、合成蜡和矿物质蜡中的一种或几种。
所述的无机离子捕捉剂包括但不限于选自水合金属氧化物(如Bi2O3·3H2O)、酸性金属盐(如：Zr(HPO4)2·H2O)及铝镁的化合物(如：Mg6Al2(CO3)(OH)16·4H2O)中的一种或几种。
所述的硅烷偶联剂可以选自γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
所述的着色剂为炭黑。
所述的低应力改性剂为液体硅油、硅橡胶粉末或它们的混合物等。
本发明的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物的制备方法：将占所述的超高导热型环氧树脂组合物总量的3～8wt％的环氧树脂、1.5～4wt％的酚醛树脂、85～94.5wt％的三氧化二铝粉末、0.3～0.9wt％的阻燃剂、0.01～0.04wt％的固化促进剂、0.1～0.3wt％的脱模剂、0.1～0.3wt％的无机离子捕捉剂、0.18～0.4wt％的硅烷偶联剂、0.1～0.3wt％的着色剂及0.2～0.8wt％的低应力改性剂混合均匀，然后将得到的混合物在温度为70～100℃的双辊筒混炼机上熔融混炼均匀，将熔融混炼均匀的物料从双辊筒混炼机上取下自然冷却、粉碎，得到所述的用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物的粉状料；进一步预成型为饼料，获得用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物的成型材料。
本发明通过在用于全包封半导体器件的超高导热型环氧树脂组合物中 添加三氧化二铝粉末，大大提高了超高导热型环氧树脂组合物的导热率，能够满足对全包封半导体器件的背面厚度大于0.7mm所使用的超高导热型环氧树脂组合物的要求，是一种导热性能优良的半导体封装用材料。本发明的超高导热型环氧树脂组合物同时还具备了必要的流动性、高可靠性、阻燃性。
以下结合实施例进一步说明本发明，但这仅是举例，并不是对本发明的限制。
具体实施方式
实施例1
邻甲酚醛环氧树脂A1(日本DIC Corporation制“N-665”)8wt％
苯酚线性酚醛树脂B1(日本DIC Corporation制“TD-2131”)4wt％
角型三氧化二铝粉末D1(D50为28微米)85wt％
溴代环氧树脂和三氧化二锑(溴代环氧树脂与三氧化二锑的重量比为10：1)0.9wt％
固化促进剂2-甲基咪唑C 0.04wt％
巴西棕榈蜡0.3wt％
无机离子捕捉剂(日本TOAGOSEI Co.,Ltd制IXE500(Bi2O3·3H2O))0.3wt％
γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷0.4wt％
炭黑0.3wt％
液体硅油0.36wt％
硅橡胶粉末0.4wt％(d50为1μm)
按照上述配比称量并混合均匀后，再在温度为70～100℃预热的双辊筒混炼机上熔融混炼均匀，将混合均匀的物料从双辊筒混炼机上取下自然冷却、粉碎得粉状料，预成型为饼料，获得超高热导型环氧树脂组合物成型材料，并用以下方法进行评价，结果见表1。
胶化时间：热板法，将电热板加热到175±1℃，取0.3～0.5g上述成型材料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。
螺旋流动长度：在传递模塑压机上借助EMMI-1-66螺旋流动金属模具测定，成型压力为70±2Kgf/cm2模具温度在175±2℃，取上述成型材料 样品20±5g进行测试。
熔融粘度：利用日本岛津公司的高化流动仪测定得到的超高热导型环氧树脂组合物的熔融粘度。测试条件：口模为0.5×1.0mm，载荷为10kg，温度为175℃。
导热系数：按照国标GB/T3139-82，利用导热仪测定得到的超高热导型环氧树脂组合物的导热系数。
阻燃性：把上述成型材料样品在175℃/25Mpa条件下制成1/16英寸厚度的样块，然后在175℃/6h的条件下进行后固化，最后通过垂直燃烧法按照GB4609-84进行阻燃测试。
成型工艺性能：塑封大功率全包封半导体器件TO-220F，内部气孔用超声扫描测定，正面台阶面气孔和背部气孔用目测。经检验后不合格器件的只数越少表明成型工艺性能越好。
温升性：将塑封大功率全包封半导体器件TO-220F(背厚0.7mm)通电，测试相同电压通电后全包封半导体器件背部的温度，恒定后的温度即为温升，温度越低说明温升越好，环氧塑封料的导热性越好。
实施例2～8
超高热导型环氧树脂组合物的组成见表1，制备方法同实施例1，评价方法同实施例1，评价结果见表1。
比较例1～4
组合物的组成见表2，制备方法同实施例1，评价方法同实施例1，评价结果见表2。
实施例2～8、比较例1～4组合物中采用的在实施例1以外的成分如下所示。
双环戊二烯型环氧树脂A2(日本DIC Corporation制“HP-7200”)
苯酚烷基酚醛树脂B2(Mitsui Chemicals,Inc.制“XLC-4L”)
球形三氧化二铝粉末D2(d50为25μm)
结晶角型二氧化硅粉末D3(d50为30μm)
表1：实施例组合物的组成及评价结果(以重量百分比计)
表2：比较例组合物的组成及评价结果(以重量百分比计)
由上述实施例及比较例可看出，全部使用三氧化二铝粉末的超高导热的环氧树脂组合物的导热性能明显优于只含有结晶角型二氧化硅粉末的环氧树脂组合物，且成型工艺性能更加稳定，温升更低。