本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料及其制造方法，屬于微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域。該環(huán)氧模塑料以低熱導(dǎo)的環(huán)氧模塑料０．５ｍｍ～１ｍｍ的團(tuán)粒為骨架，高導(dǎo)熱的環(huán)氧模塑料圍繞低熱導(dǎo)環(huán)氧模塑料團(tuán)粒形成導(dǎo)熱路徑；其中環(huán)氧模塑料團(tuán)粒與高導(dǎo)熱的環(huán)氧模塑料重量份數(shù)比為１∶４～２∶１。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)新穎的熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在顯著提高環(huán)氧模塑料導(dǎo)熱性能的同時(shí)，通過(guò)使用一些價(jià)格便宜的二氧化硅（結(jié)晶型）顆粒來(lái)降低該環(huán)氧模塑料的成本，從而達(dá)到了性能與成本的統(tǒng)一，可應(yīng)用于封裝各種半導(dǎo)體器件和集成電路，將會(huì)有良好的應(yīng)用前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種，屬于微電 子封裝
技術(shù)介紹
電子封裝伴隨著電路、器件和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨其發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在， 整個(gè)半導(dǎo)體器件90%以上都采用塑料封裝，而塑料封裝材料中90%以上是環(huán)氧 模塑料。環(huán)氧模塑料是由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、填充料、促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、改性劑、 脫模劑、阻燃劑和著色劑等組分組成的模塑粉，在熱的作用下交聯(lián)固化成為熱固 性塑料，在注塑成型過(guò)程中將半導(dǎo)體芯片包埋在其中，并賦予它一定結(jié)構(gòu)外形， 成為塑料封裝的半導(dǎo)體器件。用塑料封裝方法生產(chǎn)晶體管、集成電路(IC)、大規(guī) 模集成電路(LSI)、超大規(guī)模集成電路(VLSI)等在國(guó)內(nèi)外已廣泛使用并成為主流。隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，集成電路正向著高集成化、布線細(xì)微化、芯片大型化 及表面安裝技術(shù)發(fā)展，與此相適應(yīng)的電子封裝與基板材料的開(kāi)發(fā)趨勢(shì)是使材料具 有高純度、低應(yīng)力、低熱膨脹、高熱傳導(dǎo)率和高耐熱等性能特征。最早應(yīng)用于集 成電路封裝領(lǐng)域的塑料封裝材料是以環(huán)氧樹(shù)脂/二氧化硅微粉體系的環(huán)氧模塑 料，但是它已經(jīng)不能滿足飛速發(fā)展的半導(dǎo)體工業(yè)的需求，因此環(huán)氧模塑料也需要 不斷地進(jìn)行改進(jìn)與提高。為了滿足大功率分立器件、高熱量器件、特別是全包封 分立器件對(duì)散熱的要求，已經(jīng)研制出采用結(jié)晶型二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁和氮 化硼等高熱導(dǎo)填料，應(yīng)用高填充技術(shù)制備的高熱導(dǎo)型環(huán)氧模塑料為了滿足大規(guī) 模集成電路的封裝要求，產(chǎn)生了低應(yīng)力及低a射線型模塑料；為了滿足表面安裝 技術(shù)(SMT)的要求，又出現(xiàn)了低膨脹型、低吸水、高耐熱型模塑料；為了滿足球 珊陣列封裝(PBGA)的要求，出現(xiàn)了高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)、低翹曲率、高粘結(jié) 強(qiáng)度模塑料。顯然，微電子封裝與基板材料今后也必將隨著集成電路及半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展。目前己公開(kāi)的專(zhuān)利和資料報(bào)道都是采用添加高導(dǎo)熱的無(wú)機(jī) 填料或金屬粉、絲等方法來(lái)提高聚合物材料的熱導(dǎo)率，例如中國(guó)授權(quán)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利 0110755.4敘述了一種采用氧化鋁顆粒填充馬來(lái)海松酸縮水甘油酯的導(dǎo)熱電子灌 封膠的組成和性能；中國(guó)授權(quán)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利99815810.0介紹了一種采用長(zhǎng)寬比為10:1 和長(zhǎng)寬比為5:1的金屬絲填充液晶聚酯所得到的導(dǎo)熱系數(shù)為22W/m.K的高導(dǎo)熱 復(fù)合材料；中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)200610113307.8，介紹的也是采用高導(dǎo) 熱的(3-Si3N4作為無(wú)機(jī)填料與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合而成的高導(dǎo)熱電子封裝材料和制備方 法。上述專(zhuān)利中敘述的高導(dǎo)熱的電子封裝材料或高導(dǎo)熱的聚合物基復(fù)合材料，導(dǎo) 熱填料都是均勻分布在聚合物基體之中，導(dǎo)熱路徑的提高都是通過(guò)增加導(dǎo)熱填料 的體積分?jǐn)?shù)、導(dǎo)熱顆粒之間相互接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。《Composites, Part A: applied science and manufacturing (復(fù)合材料，應(yīng)用科學(xué)與加工工藝)》雜志2002年A33 巻第289-292頁(yè)，YuSuzhu等人的論文"聚苯乙烯/氮化鋁復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能" 公開(kāi)一種采用10微米的A1N顆粒與兩種不同粒度2mm和0.15mm的聚苯乙烯粒 子進(jìn)行復(fù)合，構(gòu)成了以A1N顆粒圍繞聚苯乙烯粒子所形成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，在AIN 體積含量比較低(<40%)的情況下獲得了接近l W/m.K的熱導(dǎo)率。《高分子材 料科學(xué)與工程》雜志2007年23巻第214頁(yè)，何洪等人的論文"氮化硅/聚苯乙烯復(fù)合電子基板材料制備及性能"也公開(kāi)了采用類(lèi)似的方法制備的具有Si3N3顆粒圍繞聚苯乙烯顆粒骨架所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中采用3mm的聚苯乙烯粒子為 骨架，在Si3N4體積填充量?jī)H為20。/。的情況下就獲得了大于2 W/m.K的熱導(dǎo)率。 上述公開(kāi)專(zhuān)利和公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道雖然都敘述了提高聚合物基復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的 方法和利用聚苯乙烯顆粒為骨架構(gòu)造導(dǎo)熱通道的方法，但都未見(jiàn)有導(dǎo)熱路徑的環(huán) 氧模塑材料和制備方法的內(nèi)容介紹和報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種可在固化成型的模塑料中構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)狀導(dǎo)熱路徑的 高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料及其制造方法。一種具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程(1) 、制備常規(guī)環(huán)氧模塑粉，其中成分為-鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù)脂固化劑、硅微粉、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、 硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化鎂或氫氧化鋁無(wú)磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其鹽類(lèi)脫模劑、 著色劑；(2) 、取第(1)步制備的環(huán)氧模塑粉經(jīng)熱壓、粉碎、過(guò)篩成0.5mm一mm的環(huán) 氧模塑料顆粒；(3) 、制備高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉，其中成分為 鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù)脂固化劑、高熱導(dǎo)的無(wú)機(jī)填料、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化鎂或氫氧化鋁無(wú)磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其 鹽類(lèi)脫模劑、著色劑；(4) 、取第(2)歩制備的環(huán)氧模塑料顆粒與第(3)制備的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉按 質(zhì)量份數(shù)l: 4 2: l混合均勻，獲得可構(gòu)造導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉或壓 塊；(5) 、將所獲得的環(huán)氧模塑粉或壓塊，按模塑工藝將所獲得的環(huán)氧模塑粉或壓塊 進(jìn)行固化成型即可獲得具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料。上述的方法得到的具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料，其特征在于 該環(huán)氧模塑料以低熱導(dǎo)的環(huán)氧模塑料0.5mm lmm的團(tuán)粒為骨架，高導(dǎo)熱的 環(huán)氧模塑料圍繞低熱導(dǎo)環(huán)氧模塑料團(tuán)粒形成導(dǎo)熱路徑；其中環(huán)氧模塑料團(tuán)粒與高導(dǎo)熱的環(huán)氧模塑料重量份數(shù)比為1: 4~2: 1;其中環(huán)氧模塑料團(tuán)粒的構(gòu)成，成分為鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù) 脂固化劑、硅微粉、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化鎂或氫氧化鋁無(wú) 磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其鹽類(lèi)脫模劑、著色劑；其中高導(dǎo)熱的環(huán)氧模塑料的構(gòu)成，成分為鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù)脂固化劑、高熱導(dǎo)的無(wú)機(jī)填料、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化 鎂或氫氧化鋁無(wú)磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其鹽類(lèi)脫模劑、著色劑。本專(zhuān)利技術(shù)提供的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料的制備方法包括多次混合、預(yù)固化、破碎 造粒、二次固化、后固化等工序。本專(zhuān)利技術(shù)提供的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料采用的固化方式是熱壓成型和真空無(wú)壓后固化相結(jié)合，這樣既能保證環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的交聯(lián)固化比較充分，同時(shí)也能使成品內(nèi)部的氣孔較少，不易吸水潮解。本專(zhuān)利技術(shù)提供的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料，采用具有高熱導(dǎo)率的氮化硅陶瓷粉末作為 無(wú)機(jī)填料，在顯著地提高了環(huán)氧模塑料導(dǎo)熱性能的同時(shí)，仍保持了較低介電常數(shù)、較低介電損耗、較小的熱膨脹系數(shù)以及良好的加工成型性。但是由于高導(dǎo)熱的陶 瓷顆粒例如氮化硅、氮化鋁和氮化硼等陶瓷粉末的價(jià)格較高，環(huán)氧模塑料的成本 將會(huì)大幅度提高，將會(huì)不利于該環(huán)氧模塑料的推廣使用。本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)新穎的熱傳 導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在顯著提高環(huán)氧模塑料導(dǎo)熱性能的同時(shí)，通過(guò)使用一些價(jià)格便宜的 二氧化硅(結(jié)晶型)陶瓷粉末來(lái)降低該環(huán)氧模塑料的成本，從而達(dá)到了性能與成 本的統(tǒng)一，可應(yīng)用于封裝各種半導(dǎo)體器件和集成電路，將會(huì)有良好的應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明圖l(a)為對(duì)比實(shí)例1制備樣品的宏觀形貌。 圖1 (b)為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)例1制備樣品的宏觀形貌。 圖1 (c)為對(duì)比實(shí)例2制備樣品的宏觀形貌。 圖2為樣品制備流程圖。具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例中，根據(jù)權(quán)利要求l中模塑料的配方組成進(jìn)行模塑料的配制。一、對(duì)比實(shí)驗(yàn)(一) 對(duì)比實(shí)例l:高導(dǎo)熱模塑顆粒為骨架、低熱導(dǎo)模塑粉為通道 步驟l:先將鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂50份加入線形酚醛樹(shù)脂30份混合均勻，然后加入4.2份二甲基咪唑、16本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程：（１）、制備常規(guī)環(huán)氧模塑粉，其中成分為：鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù)脂固化劑、硅微粉、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化鎂或氫氧化鋁無(wú)磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其鹽類(lèi)脫模劑、著色劑；（２）、取第（１）步制備的環(huán)氧模塑粉經(jīng)熱壓、粉碎、過(guò)篩成０．５ｍｍ～１ｍｍ的環(huán)氧模塑料顆粒；（３）、制備高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉，其中成分為：鄰甲酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂、線性酚醛樹(shù)脂固化劑、高熱導(dǎo)的無(wú)機(jī)填料、咪唑類(lèi)固化促進(jìn)劑、硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、氫氧化鎂或氫氧化鋁無(wú)磷無(wú)鹵阻燃劑、硬脂酸及其鹽類(lèi)脫模劑、著色劑；（４）、取第（２）步制備的環(huán)氧模塑料顆粒與第（３）步制備的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉按質(zhì)量份數(shù)１∶４～２∶１混合均勻，獲得可構(gòu)造導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑粉或壓塊；（５）、將所獲得的環(huán)氧模塑粉或壓塊，按模塑工藝將所獲得的環(huán)氧模塑粉或壓塊進(jìn)行固化成型即可獲得具有導(dǎo)熱路徑的高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：傅仁利，何洪，沈源，宋秀峰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：84[中國(guó)|南京]
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