[發明專利]增韌環氧樹脂配制劑

有效

• 申請號: 201080049747.6
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102666637A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: S·L·波蒂塞克;M·B·威爾森
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08G59/22
• 分類號: C08G59/22;C08L63/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

發明背景

發明領域

本發明涉及用于制造熱固性聚合物的增韌環氧樹脂配制劑，所述熱固性聚合物用于電子封裝材料、其它的電子應用、復合材料或者工業應用。

背景和相關技術說明

環氧樹脂用來制造熱固性聚合物，熱固性聚合物又可以用于多種應用，包括復合材料、涂料、粘合劑和電子材料。例如，環氧樹脂通常用于制造半導體封裝材料的電子業。當前用于半導體封裝材料的環氧樹脂配制劑包括，例如，高純度的雙酚F二環氧甘油醚或雙酚A二環氧甘油醚結合高性能或多官能的樹脂如萘二酚二環氧甘油醚或對氨基苯酚三環氧化物。已知的環氧樹脂難在要平衡可接受的加工性和下游可靠性方面所需要的關鍵屬性。這些屬性包括粘度、總的和可提取的氯化物含量、填充劑載量(對于熱膨脹系數(CTE)和模量修正)、粘著性、通量相容性、韌性、分散性、流動和封裝水平可靠性性能包括預處理、溫度循環或沖擊、高加速應力試驗(HAST)。

傳統的配制劑方法將高純度雙酚F或雙酚A環氧樹脂與高性能或多官能環氧樹脂結合在一起。包含高性能樹脂會增加所生成的摻合物的粘度，從而對配制劑的加工性能有負面影響，限制了可以摻入配制劑的微粒填充劑的量和粒度。電子封裝設計向著更小、集成和高間距的趨勢提高了電子封裝材料需要更好的熱機械和加工性能的要求。例如，電子封裝的底部填充材料需要更進一步降低熱膨脹系數(CTE)來抵抗熱疲勞，而熱界面材料(TIMs)需要更高的導熱性以冷卻熱源同時隨著填充劑載量增加保持低粘度。

許多電子封裝材料是高度填充的材料。填充材料的性質很大程度上取決于使用的填充劑類型和填充劑載量水平。一般地，增加填充劑載量水平通常會降低CTE，卻提高了模量和導熱性。不幸的是，高度填充材料的粘度也隨著填充劑載量增加而趨于加大。

在這些填充材料應用于電子封裝期間，為了芯片的充分加工和完全沒有空隙的底部填充，需要具有低粘度(例如在實施溫度下小于0.7Pa·s)的底部填充密封劑。因此，鑒別具有低粘度和可接受的熱機械性能(CTE，Tg，模量，和某些情況下，導熱性)的基本配制劑成分，將是高度合乎需要的。最根本地，電子工業所需要的是開發下面這樣的配制劑材料：具有低CTE(例如小于30ppm/℃)、高導熱性(例如大于0.7W/mK)、中等模量(例如3和9GPa之間)和在具有底部填充密封劑時適當流動(在20μm間隙中，15-100秒穿過15mm)、特定應用中調整固化后Tg的能力(例如25-300℃)，所有這些材料同時保持可接受的流變性能(取決于應用)。

典型的毛細底部填充配制劑將雙酚A或雙酚F的二環氧甘油醚與改性劑結合在一起，以改善固化體系的熱機械性能，比如玻璃化轉化溫度(Tg)。例如，美國專利No.7,842,201公開了將Epon862和Epon828(Hexion?Specialty?Chemicals)與AralditeMY-0510(Huntsman?Advanced?Materials)一起用于納米填充的底部填充密封劑。Epon862是雙酚F基環氧樹脂。Epon828是雙酚A基環氧樹脂，AralditeMY-0510是4-(環氧乙烷-2-基甲氧基)-N，N-二(環氧乙烷-2-基甲基)苯胺。美國專利No.7,279,223公開了一些脂肪族的、環脂族的和芳香族的環氧樹脂。美國專利No.7,351,784公開了在毛細管和不流動的底部填充配制劑中環脂族胺和碳烯的應用。引用的具體脂族胺結構是4-(2-氨基丙烷-2-基)-1-甲基環己胺和4，4′-亞甲基雙(2-甲基環己胺)。

前面提到的環氧樹脂是利用與酚羥基起反應、或者在芳香胺存在時與氨基起反應的表氯醇制造，產生環氧樹脂。在偶聯過程期間，會發生環的不完全閉合，產生結合的或可水解的氯化物。

在可靠性測試、尤其是高溫高濕測試如壓力鍋暴露于(PCT)121℃/15psi蒸汽期間，樹脂的可水解氯化物含量對器件或元件的性能會產生負面影響。在暴露于高濕度測試期間，可水解的氯化物可以從固化聚合物中提取出來，并形成強酸性物質，造成器件內部腐蝕。因此，開發不使用表氯醇或其它鹵化反應物的基礎樹脂來制造環氧樹脂，將是高度合乎需要的。

期望提供一種為高度填充材料的電子封裝材料，這種高度填充材料具有低粘度和改善的熱機械性能以及改善的加工能力和下游封裝可靠性，并且總氯化物少于大約200ppm、更優選少于大約100ppm、最優選少于大約5ppm。

發明概要