[发明专利]一种用于半导体器件封装三元热固性树脂组合物

说明书

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种用于半导体器件封装三元热固性树脂组合物。所述三元热固性树脂组合物包含多官能环氧树脂、芳烷基酚醛树脂、二胺型苯并噁嗪树脂、固化促进剂、无机填料和鞣酸衍生物。该三元热固性树脂组合物可在160～190℃下快速固化成型，且所需后固化的温度较低、时间较短；固化物具有高的弯曲强度、玻璃化转变温度和热稳定性，同时具有较低的介电常数和介电损耗，适用于第三代半导体功率器件封装。

技术领域：

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种用于半导体器件封装三元热固性树脂组合物。

背景技术：

近年来，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、氧化镓(Ga₂O₃)、金刚石等为代表的第三代半导体材料发展迅速。与第一代(Si)和第二代(GaAs)半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，未来在各个现代工业领域包括5G通信、物联网、自动驾驶、新能源汽车等将发挥重要革新作用，应用前景和市场潜力巨大。高温、高频、大功率器件是第三代半导体材料重要的应用场景，甚至有望在高达300～500℃的温度范围内使用，这对封装技术及材料提出了新的要求。环氧模塑料作为主要的电子封装材料之一，在起到机械支撑作用的同时，可以保护芯片不受外界灰尘、潮气、离子、辐射和机械冲击等影响，对电子电路起到非常重要的保护作用。传统塑封料在温度达到175～200℃时，已不能胜任新一代半导体封装的需求。因此，针对第三代半导体开发高耐热、高耐湿、低应力的塑封料产品具有重要研究意义和应用价值。

经对现有科技文献的检索发现，苯并噁嗪树脂作为一种新型的热固性树脂，是由酚类化合物、伯胺类化合物和醛为原料脱水缩聚制得，在加热和(或)催化剂作用下发生开环聚合，生成含氮类似于酚醛树脂的交联网络。苯并噁嗪有着传统环氧树脂和酚醛树脂无法比拟的优异性能，如在成型固化过程中没有小分子放出，制品孔隙率低，接近零收缩，高玻璃化转变温度，低介电常数和介电损耗等；并且苯并噁嗪树脂聚合固化后，结构中含有大量的分子内和分子间氢键，表现出极低的吸湿性。因此，把苯并噁嗪引入环氧模塑料树脂体系，有望提高塑封料的耐湿热性能，使其满足第三代半导体器件封装的性能要求。然而，苯并噁嗪的开环聚合温度往往高达230～260℃，将其与环氧树脂、酚醛树脂组合形成三元热固性树脂体系目前仍存在固化成型温度过高、与现有成型工艺不匹配的问题。

鞣酸作为一种生物质多酚化合物，已有研究报道对苯并噁嗪树脂的开环聚合反应有较为明显的促进作用。然而，鞣酸分子结构中具有大量酚羟基，存在较强分子内/分子间氢键相互作用，使其熔点高达218℃，与环氧树脂等基体树脂之间的相容性较差，其直接应用受到限制。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于半导体器件封装三元热固性树脂组合物包括多官能环氧树脂、芳烷基酚醛树脂、二胺型苯并噁嗪树脂、固化促进剂、无机填料和鞣酸衍生物；

所述多官能环氧树脂和二胺型苯并噁嗪树脂的质量比为1:4～1:1；

所述芳烷基酚醛树脂的含量为多官能环氧树脂、芳烷基酚醛树脂、二胺型苯并噁嗪树脂总量的5～25wt％；

所述无机填料的用量为所述用于半导体器件封装三元热固性树脂组合物的70～90wt％，优选75～85wt％；

所述无机填料包括球形熔融二氧化硅，球形熔融二氧化硅的含量为无机填料总量的50～100wt％，优选90～100wt％；

所述鞣酸衍生物的用量为多官能环氧树脂、芳烷基酚醛树脂、二胺型苯并噁嗪树脂三种树脂总量的0.5～5wt％，优选0.5～2wt％。