本發(fā)明屬于電子封裝用材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高導(dǎo)熱性能的環(huán)氧樹脂組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：
環(huán)氧模塑料用于半導(dǎo)體封裝，該封裝材料需具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。隨著電子封裝行業(yè)的發(fā)展，封裝技術(shù)日趨成熟，全包封形式的封裝如表面貼裝SOP(SmallOutlinePackage)16對封裝材料散熱性的要求也越來越高。通常，環(huán)氧模塑料選用熔融型和結(jié)晶型的二氧化硅作為填料，并通過增加結(jié)晶型二氧化硅的比例來提高環(huán)氧模塑料的導(dǎo)熱性能。但是僅僅依靠增加結(jié)晶型二氧化硅的含量并不能完全滿足微電子封裝中對封裝材料的散熱要求，因此需要選用新型的填料對環(huán)氧模塑料的導(dǎo)熱性進(jìn)行改善。環(huán)氧模塑料的主要組分為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和填料。通常，環(huán)氧模塑料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5-2.0W/m·K，其中，環(huán)氧樹脂和固化劑反應(yīng)后的交聯(lián)產(chǎn)物的導(dǎo)熱系數(shù)為0.13－0.26W/m·K，熔融型二氧化硅的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.5W/m·K，結(jié)晶型二氧化硅的導(dǎo)熱系數(shù)約為14W/m·K。而氧化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)約為30W/m·K，碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)約為80W/m·K。使用氧化鋁和碳化硅作為填料，可大幅提高環(huán)氧模塑料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而大幅提高封裝后器件的散熱性。電子封裝領(lǐng)域中使用的環(huán)氧模塑料除導(dǎo)熱性能，還需要滿足電性能及材料加工性能。本發(fā)明中高導(dǎo)熱環(huán)氧模塑料在提高導(dǎo)熱性能的同時(shí)，能保持材料的其他相關(guān)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的環(huán)氧樹脂組合物及其制備方法，用于全包封形式的大功率電子器件的封裝。上述環(huán)氧樹脂組合物在固化后具有良好的導(dǎo)熱性能（導(dǎo)熱系數(shù)不低于2.7W/m·K）。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，選用結(jié)晶型二氧化硅混合氧化鋁和碳化硅作為環(huán)氧樹脂組合物中的重要組分之一即填料。本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂組合物的主要成分按重量份數(shù)計(jì)如下：上表中所述的重量份數(shù)基于環(huán)氧樹脂組合物的總重量。采用球磨機(jī)將上述部分大顆粒物質(zhì)球磨細(xì)化，再用高速攪拌機(jī)將上述物質(zhì)高速攪拌混合，使用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)將混合后的產(chǎn)物加熱和混合，再將經(jīng)混合的產(chǎn)物冷卻并粉碎。即可得到本發(fā)明的終產(chǎn)物。通過用本發(fā)明的環(huán)氧模塑料封裝電子元件，可以使用模塑方法使之固化和模塑，諸如傳遞成型法，壓縮模塑法和注塑成型法。本發(fā)明所得到的環(huán)氧模塑料具有以下特點(diǎn)：高的熱導(dǎo)系數(shù)，固化后的產(chǎn)物具有2.7W/m·K以上的導(dǎo)熱系數(shù)，可用于各種全包封的大功率器件封裝形式，在電子封裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例1將8份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，6份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.3份咪唑衍生物催化劑，70份平均粒徑在20微米的結(jié)晶型二氧化硅，10.4份平均粒徑在12微米氧化鋁，3份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例2將8.4份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，6.1份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.3份咪唑衍生物催化劑，68份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，11.9份平均粒徑在12微米氧化鋁，3份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例3將9份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，6.6份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.3份咪唑衍生物催化劑，66.8份平均粒徑在20微米的結(jié)晶型二氧化硅，10份平均粒徑在12微米氧化鋁，2份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，3份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例4將9.5份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份三苯基磷催化劑，65.9份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，9.1份平均粒徑在12微米氧化鋁，2.5份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，1.3份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，2份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例5將9.5份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份咪唑衍生物催化劑，63.9份平均粒徑在20微米的結(jié)晶型二氧化硅，9.5份平均粒徑在12微米氧化鋁，3份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，1.3份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，2份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例6將10份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7.4份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份咪唑衍生物催化劑，59.5份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，14份平均粒徑在12微米氧化鋁，2.9份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，1.5份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例7將10份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7.4份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份三苯基磷催化劑，60份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，12.5份平均粒徑在12微米氧化鋁，3.9份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，1.5份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例8將10份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7.4份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份咪唑衍生物催化劑，58.5份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，13份平均粒徑在12微米氧化鋁，4.9份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，1.5份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例9將10份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，7.4份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份三苯基磷催化劑，56份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，14.5份平均粒徑在12微米氧化鋁，5.9份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，2份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，1.5份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。實(shí)施例10將10.6份鄰甲酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，8份苯酚酚醛清漆型樹脂，0.4份咪唑衍生物催化劑，53.4份平均粒徑在25微米的結(jié)晶型二氧化硅，15份平均粒徑在12微米氧化鋁，6.5份平均粒徑在0.8微米的碳化硅，2.5份氰尿酸三聚氰胺阻燃劑，1.3份氧化鋅阻燃劑，1份偶聯(lián)劑，1份脫模劑，0.3份炭黑，使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻后，放入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱混合，將混合后的產(chǎn)物冷卻粉碎，得到產(chǎn)品并測試其性能，產(chǎn)品性能列于表1中。表征方法<凝膠化時(shí)間>:HW/ZL/JS015-HPGT將環(huán)氧模塑料放置在加熱到175℃的固化盤上，用秒表計(jì)時(shí)，使用刮刀前段均勻攪拌試樣，至試樣凝膠時(shí)停止秒表，該時(shí)間為凝膠化時(shí)間。<螺旋流動(dòng)長度>:HW/ZL/JS015-SF采用螺旋流動(dòng)測量模具，在175℃模塑溫度、70kg/cm2注塑壓力和90s固化時(shí)間條件下進(jìn)行測量。<導(dǎo)熱系數(shù)>:GB10294-88使用Anter的熱導(dǎo)率測試儀，型號(hào)為quickline-10,樣塊厚度為5mm，直徑50mm，溫度控制在43℃。<熱膨脹系數(shù)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度>:HW/ZL/JS015-TMA使用TA熱機(jī)械分析儀，型號(hào)為Q400，進(jìn)行測試，測量參數(shù)為：10℃/min加熱至280℃，載荷為0.1N。<粘度>:HW/ZL/JS027使用島津毛細(xì)管流變儀，型號(hào)為CFT-500D，進(jìn)行測試，測量參數(shù)：175℃，載荷為10Kgf。<阻燃性>:HW/ZL/JS015-UL使用垂直燃燒儀，型號(hào)為CZF-01,進(jìn)行測試，樣塊厚度為6.5mm。表1性能指標(biāo)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5凝膠化時(shí)間（s）2930322826螺旋流動(dòng)長度（inch）2528292625導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）2.752.792.862.842.93熱膨脹系數(shù)（ppm/degC）1616161717玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（℃）148150152157160粘度（Pa·s）6864615558UL-94@6.5mmV-0V-0V-0V-0V-0性能指標(biāo)實(shí)施例6實(shí)施例7實(shí)施例8實(shí)施例9實(shí)施例10凝膠化時(shí)間（s）2830283132螺旋流動(dòng)長度（inch）2627232021導(dǎo)熱系數(shù)（W/m·K）2.902.983.053.133.16熱膨脹系數(shù)（ppm/degC）1616161616玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（℃）157156154151148粘度（Pa·s）5551617264UL-94@6.5mmV-0V-0V-0V-0V-0根據(jù)本行業(yè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，對于性能優(yōu)良的環(huán)氧模塑料，其凝膠化時(shí)間須處于18～38s之間；螺旋流動(dòng)長度須處于15～35英寸；導(dǎo)熱系數(shù)須大于0.7W/m·K；熱膨脹系數(shù)須小于20ppm/oC；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度須大于135℃；粘度須大于20Pa·s；阻燃性須大于V-1。由表1可見，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂模模塑料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均非常優(yōu)異，并且顯著提高了環(huán)氧模塑料的導(dǎo)熱性能，適用于全包封的大功率器件的封裝。