[发明专利]一种第三代半导体器件封装用马来酰亚胺树脂基组合物

说明书

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种第三代半导体器件封装用马来酰亚胺树脂基组合物。该马来酰亚胺树脂基组合物包括苯甲烷马来酰亚胺寡聚物、多官能环氧树脂、芳香胺固化剂、固化促进剂、无机填料和丁香酚烯丙基醚聚硅氧烷，适用于现有环氧模塑料的加工和成型工艺；其固化物具有高的玻璃化转变温度，且在常温和250℃下均表现出高的弯曲强度，适用于碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等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，具体涉及一种第三代半导体器件封装用马来酰亚胺树脂基组合物。

背景技术

近年来，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)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。

基于第三代半导体制作的大功率器件的工作温度将远远高于目前传统功率器件，达到250℃以上，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。然而，传统环氧塑封料在温度达到175～200℃时，已不能胜任新一代半导体封装的需求。因此，针对第三代半导体功率器件开发具有高玻璃化转变温度(T_g)和热稳定性的塑封料产品具有重要研究意义和应用价值。

双马来酰亚胺(BMI)是由聚酰亚胺衍生的一类树脂体系，是以马来酰亚胺(MI)基团为活性端基的双官或多官能团化合物。双马来酰亚胺树脂固化物具有优良的耐热性(T_g通常高于250℃)、电绝缘性、阻燃性及力学性能。此外，双马来酰亚胺树脂有与环氧树脂相似的流动性和可模塑性，可用与环氧树脂相似的方法加工成型，将双马来先酰亚胺树脂用于电子封装模塑料体系中，有望改善模塑料的耐热性能，克服环氧树脂耐热性较低的缺点，满足第三代半导体器件封装的性能要求。然而，双马来酰亚胺树脂单体熔点通常高于150℃，固化温度较高，加工成型条件苛刻，不符合现有电子封装模塑料的加工成型工艺；此外，双马来酰亚胺树脂固化物的交联密度较高，固化物脆性较大，韧性不足，应用于电子封装材料中往往存在因内应力过大而造成的翘曲开裂等问题。

中国专利号为ZL 202010737297.5的发明专利提供了一种热固性树脂组合物，将马来酰亚胺树脂、环氧树脂与酚醛树脂进行共固化，制得加工和固化成型条件较为温和的热固性树脂固化物，介电常数和介电损耗较低，并在一定程度上提高了树脂组合物固化后的耐热性及韧性。然而，将现有环氧模塑料的固化成型工艺条件用于该热固性树脂组合物时，发现其在175℃下的凝胶时间仍然过长，且得到的固化物的T_g小于300℃，在250℃高温下的弯曲强度相比室温下的弯曲强度下降明显，如应用于第三代半导体大功率器件封装时仍不够理想。

因此，有必要通过研究提供一种第三代半导体器件封装用马来酰亚胺树脂基组合物，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种第三代半导体器件封装用马来酰亚胺树脂基组合物。本发明采用苯甲烷马来酰亚胺寡聚物，以克服传统双马来酰亚胺树脂单体熔点较高难以捏合加工的不足；同时，采用芳香胺作为固化剂，配合固化促进剂的使用，通过芳香胺与马来酰亚胺基团发生加成反应有效提高了树脂体系的固化反应活性，从而改善了成型工艺性，且固化后的树脂具有高T_g；此外，本发明在组合物中引入了一种丁香酚烯丙基醚聚硅氧烷，在基体树脂中具有良好相容性和分散性，能够在不牺牲固化物交联密度和T_g的情况下有效提高固化物的韧性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：