本发明属于电子封装用材料的技术领域，具体涉及一种具有高导热性能的环氧树脂组合物及其制备方法。
背景技术：
环氧模塑料用于半导体封装，该封装材料需具有优良的导热性能。随着电子封装行业的发展，封装技术日趋成熟，全包封形式的封装如表面贴装SOP(SmallOutlinePackage)16对封装材料散热性的要求也越来越高。通常，环氧模塑料选用熔融型和结晶型的二氧化硅作为填料，并通过增加结晶型二氧化硅的比例来提高环氧模塑料的导热性能。但是仅仅依靠增加结晶型二氧化硅的含量并不能完全满足微电子封装中对封装材料的散热要求，因此需要选用新型的填料对环氧模塑料的导热性进行改善。环氧模塑料的主要组分为环氧树脂、酚醛树脂和填料。通常，环氧模塑料的导热系数为0.5-2.0W/m·K，其中，环氧树脂和固化剂反应后的交联产物的导热系数为0.13－0.26W/m·K，熔融型二氧化硅的导热系数约为1.5W/m·K，结晶型二氧化硅的导热系数约为14W/m·K。而氧化铝的导热系数约为30W/m·K，碳化硅的导热系数约为80W/m·K。使用氧化铝和碳化硅作为填料，可大幅提高环氧模塑料的导热系数，从而大幅提高封装后器件的散热性。电子封装领域中使用的环氧模塑料除导热性能，还需要满足电性能及材料加工性能。本发明中高导热环氧模塑料在提高导热性能的同时，能保持材料的其他相关性能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有高导热系数的环氧树脂组合物及其制备方法，用于全包封形式的大功率电子器件的封装。上述环氧树脂组合物在固化后具有良好的导热性能（导热系数不低于2.7W/m·K）。为了实现上述技术效果，选用结晶型二氧化硅混合氧化铝和碳化硅作为环氧树脂组合物中的重要组分之一即填料。本发明提供的环氧树脂组合物的主要成分按重量份数计如下：上表中所述的重量份数基于环氧树脂组合物的总重量。采用球磨机将上述部分大颗粒物质球磨细化，再用高速搅拌机将上述物质高速搅拌混合，使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机将混合后的产物加热和混合，再将经混合的产物冷却并粉碎。即可得到本发明的终产物。通过用本发明的环氧模塑料封装电子元件，可以使用模塑方法使之固化和模塑，诸如传递成型法，压缩模塑法和注塑成型法。本发明所得到的环氧模塑料具有以下特点：高的热导系数，固化后的产物具有2.7W/m·K以上的导热系数，可用于各种全包封的大功率器件封装形式，在电子封装领域具有广阔的应用前景。具体实施方式下面通过实施例进一步描述本发明。实施例1将8份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，6份苯酚酚醛清漆型树脂，0.3份咪唑衍生物催化剂，70份平均粒径在20微米的结晶型二氧化硅，10.4份平均粒径在12微米氧化铝，3份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例2将8.4份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，6.1份苯酚酚醛清漆型树脂，0.3份咪唑衍生物催化剂，68份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，11.9份平均粒径在12微米氧化铝，3份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例3将9份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，6.6份苯酚酚醛清漆型树脂，0.3份咪唑衍生物催化剂，66.8份平均粒径在20微米的结晶型二氧化硅，10份平均粒径在12微米氧化铝，2份平均粒径在0.8微米的碳化硅，3份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例4将9.5份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份三苯基磷催化剂，65.9份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，9.1份平均粒径在12微米氧化铝，2.5份平均粒径在0.8微米的碳化硅，1.3份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，2份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例5将9.5份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份咪唑衍生物催化剂，63.9份平均粒径在20微米的结晶型二氧化硅，9.5份平均粒径在12微米氧化铝，3份平均粒径在0.8微米的碳化硅，1.3份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，2份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例6将10份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7.4份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份咪唑衍生物催化剂，59.5份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，14份平均粒径在12微米氧化铝，2.9份平均粒径在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，1.5份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例7将10份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7.4份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份三苯基磷催化剂，60份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，12.5份平均粒径在12微米氧化铝，3.9份平均粒径在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，1.5份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例8将10份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7.4份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份咪唑衍生物催化剂，58.5份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，13份平均粒径在12微米氧化铝，4.9份平均粒径在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，1.5份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例9将10份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，7.4份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份三苯基磷催化剂，56份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，14.5份平均粒径在12微米氧化铝，5.9份平均粒径在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，1.5份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。实施例10将10.6份邻甲酚醛清漆型环氧树脂，8份苯酚酚醛清漆型树脂，0.4份咪唑衍生物催化剂，53.4份平均粒径在25微米的结晶型二氧化硅，15份平均粒径在12微米氧化铝，6.5份平均粒径在0.8微米的碳化硅，2.5份氰尿酸三聚氰胺阻燃剂，1.3份氧化锌阻燃剂，1份偶联剂，1份脱模剂，0.3份炭黑，使用高速搅拌机搅拌均匀后，放入双螺杆挤出机进行加热混合，将混合后的产物冷却粉碎，得到产品并测试其性能，产品性能列于表1中。表征方法<凝胶化时间>:HW/ZL/JS015-HPGT将环氧模塑料放置在加热到175℃的固化盘上，用秒表计时，使用刮刀前段均匀搅拌试样，至试样凝胶时停止秒表，该时间为凝胶化时间。<螺旋流动长度>:HW/ZL/JS015-SF采用螺旋流动测量模具，在175℃模塑温度、70kg/cm2注塑压力和90s固化时间条件下进行测量。<导热系数>:GB10294-88使用Anter的热导率测试仪，型号为quickline-10,样块厚度为5mm，直径50mm，温度控制在43℃。<热膨胀系数和玻璃化转变温度>:HW/ZL/JS015-TMA使用TA热机械分析仪，型号为Q400，进行测试，测量参数为：10℃/min加热至280℃，载荷为0.1N。<粘度>:HW/ZL/JS027使用岛津毛细管流变仪，型号为CFT-500D，进行测试，测量参数：175℃，载荷为10Kgf。<阻燃性>:HW/ZL/JS015-UL使用垂直燃烧仪，型号为CZF-01,进行测试，样块厚度为6.5mm。表1性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5凝胶化时间（s）2930322826螺旋流动长度（inch）2528292625导热系数（W/m·K）2.752.792.862.842.93热膨胀系数（ppm/degC）1616161717玻璃化转变温度（℃）148150152157160粘度（Pa·s）6864615558UL-94@6.5mmV-0V-0V-0V-0V-0性能指标实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10凝胶化时间（s）2830283132螺旋流动长度（inch）2627232021导热系数（W/m·K）2.902.983.053.133.16热膨胀系数（ppm/degC）1616161616玻璃化转变温度（℃）157156154151148粘度（Pa·s）5551617264UL-94@6.5mmV-0V-0V-0V-0V-0根据本行业公认的标准，对于性能优良的环氧模塑料，其凝胶化时间须处于18～38s之间；螺旋流动长度须处于15～35英寸；导热系数须大于0.7W/m·K；热膨胀系数须小于20ppm/oC；玻璃化转变温度须大于135℃；粘度须大于20Pa·s；阻燃性须大于V-1。由表1可见，本发明的环氧树脂模模塑料的各项性能指标均非常优异，并且显著提高了环氧模塑料的导热性能，适用于全包封的大功率器件的封装。