本发明涉及环氧树脂组合物，特别涉及具有高热导性能，且成型工艺性能良好的适用于全包封半导体器件的高导热型环氧树脂组合物。
背景技术：
近年来，全包封分立半导体器件由于组装方便，相对于半包封半导体器件得到了更快的发展，而对于半导体器件封装用的全包封用环氧树脂则要求材料具有高导热性能和优良的成型工艺性能，且具有优良的阻燃性能并且能够符合环保要求。全包封半导体器件主要是用于大功率的电子产品，并且由于全包封半导体器件特殊的结构要求，其封装是一种典型的不对称封装。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。目前市场上最薄的背面厚度为0.43mm。当背面厚度减小后，由于背面空间的狭小，半导体器件在进行包封时，会导致包装所用塑封料在其正面与背面流动时的阻力差别增大，从而造成流速差异也变大，容易造成塑封料在背面形成气孔，或者造成填充不满等塑封工艺缺陷。
在公开的现有技术当中，采用硅烷偶联剂对环氧树脂组合物中的无机填料进行表面处理而增加无机填料的含量(例如，日本特开平8-20673号公报)，此技术方案可以保持环氧树脂组合物成型时的低粘度和高流动性。然而，该方法中所使用的传统的硅烷偶联剂的分子量较小，与无机填料之间的结合力较差，起不到一定的增韧效果，从而使环氧树脂组合物的熔融粘度还不够小，因此需要进一步改进该技术方案。日本特开2002-220515中公开了一种环氧 树脂组合物，填料量达到80％，环氧树脂组合物的熔融粘度较高，螺旋流动长度较低，但该环氧树脂组合物的成型工艺性能不好，使用该环氧树脂组合物(塑封料)封装的半导体器件的表面有气孔。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供具有高热导性能、填充性能及成型工艺性能良好的用于全包封半导体器件的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高导热型环氧树脂组合物中所使用的无机填料为高热导的无机填料。所述的无机填料可以选自结晶型二氧化硅粉末、角型三氧化二铝粉末、氮化硅粉末、氮化铝粉末等中的一种或几种。上述结晶型二氧化硅粉末、角型三氧化二铝粉末、氮化硅粉末、氮化铝粉末可以单独使用或混合使用。此外，所述的无机填料的表面可以使用硅烷偶联剂进行表面处理。
所述的结晶型二氧化硅粉末、角型三氧化二铝粉末、氮化硅粉末、氮化铝粉末的中位径(D50)都为10～40微米。
所述的球形氧化铝粉末的中位径(D50)为5～30微米。
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高导热型环氧树脂组合物的制备方法：将占所述的高导热型环氧树脂组合物总量的5～10wt％的环氧树脂、5～8wt％的酚醛树脂、70～81wt％的无机填料、3～15wt％的球形氧化铝粉末、1～1.5wt％的阻燃剂、0.05～0.1wt％的固化促进剂、0.4～0.6wt％的脱模剂、0.4～0.6wt％的无机离子捕捉剂、0.4～0.6wt％的硅烷偶联剂、0.4～0.6wt％的着色剂及0.8～1wt％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高导热型环氧树脂组合物中添加球形氧化铝粉末，既改善了高导热型环氧树脂组合物的填充性能，又能够满足对全包封半导体器件的背面厚度小于0.5mm，特别是背面厚度为0.43mm所使用的高导热型环氧树脂组合物的要求，是一种填充性优良的半导体封装用材料。本发明的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”)10wt％
苯酚线性酚醛树脂B1(日本DIC Corporation制“TD-2131”)5wt％
结晶型二氧化硅粉末D1(d50为25μm) 75.5wt％
球形氧化铝粉末E1(D50为5微米) 5％wt％
阻燃剂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) 1.5wt％
固化促进剂2-甲基咪唑C 0.05wt％
巴西棕榈蜡 0.5wt％
无机离子捕捉剂(日本TOAGOSEI Co.,Ltd制IXE500(Bi2O3·3H2O)) 0.45wt％
γ-环氧丙基丙基醚三甲氧基硅烷 0.5wt％
炭黑 0.5wt％
液体硅油 0.5wt％
硅橡胶粉末 0.5wt％(d50为1μm)
按照上述配比称量并混合均匀后，将得到的混合物再在温度为70～100℃预热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，得到用于全包封半导体器件的高导热型环氧树脂组合物的粉状料；然后预成型为饼料，获得用于全包封半导体器件的高导热型环氧树脂组合物的成型材料。用以下方法对得到的用于全包封半导体器件的高导热型环氧树脂组合物的成型材料进行评价，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上述成型材料样品的粉料放在电热板上，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，模具温度为175±2℃，取上述成型材料样品的粉料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高导热型环氧树脂组合物成型材料的熔融粘度。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高导热型环氧树脂组合物成型材料的导热系数。
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：塑封大功率全包封器件TO-220F(背面厚度为0.43mm)，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。经检验后不合格的大功率全包封器件TO-220F的只数越少，表明成型工艺性能越好。
实施例2～8
高导热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
环氧树脂组合物的组成见表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的环氧树脂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”)
角型三氧化二铝粉末D2(d50为25μm)
球形氧化铝粉末E2(D50为15微米)
球形氧化铝粉末E3(D50为30微米)
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，包含球形氧化铝粉末的用于全包封半导体器件的高导热型环氧树脂组合物的填充性能明显优于不含球形氧化铝粉末的环氧树脂组合物。