[发明专利]一种半导体封装用聚氨酯改性酚醛树脂组合物的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚氨酯改性酚醛树脂的制备方法，制备所得聚氨酯改性酚醛树脂适用于半导体封装。本发明通过控制酚醛树脂中有机氟基团、聚氨酯基团在酚醛树脂中的配比，通过化学键将有机氟基团、聚氨酯基团键合在酚醛树脂化合物中，实现有机氟基团、聚氨酯基团在酚醛树脂中的有效分散，能有效调节聚氨酯改性酚醛树脂材料的力学性能和表面性能。应用本发明为固化剂改性环氧树脂组合物，能大幅降低了环氧树脂组合物的模量，同时又能够提高了环氧树脂组合物在半导体封装的工艺性和耐焊性。本发明的半导体封装用的聚氨酯改性酚醛树脂同时还具备了必要的流动性、填充性、阻燃性。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体地说涉及一种半导体封装用聚氨酯改性酚醛树脂组合物的制备方法。

背景技术

环氧树脂作为三大通用型热固性树脂之一，一直以来受到人们的持续重视，并在各个领域得到广泛应用。环氧树脂中含有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能，广泛地用作半导体封装材料、涂料、粘合剂、模塑材料、纤维增强复合材料的基体树脂等，是目前应用最多的高性能复合材料基体树脂。为满足材料对新的的使用环境的特殊要求，人们开始开发特种环氧树脂。

酚醛树脂作为环氧树脂固化剂，原料易得价格低廉，固化产物具有优良的耐热、耐水性和较高的机械强度，应用较为广泛。而将氟元素引入酚醛树脂中，可以发挥氟本身的疏水疏油、耐腐蚀、耐热等，是为一种改性酚醛树脂的新方法。CN1962713公开了一种含氟酚醛树脂衍生物及其组合物与制备方法，该法在酚醛环氧树脂中引入含氟基团，与固化剂、填料等组分热固化形成的树脂具有本征型阻燃性能；但是，由于引入的氟元素的含量均不高，导致氟元素对环氧树脂的综合性能的提高不够明显。

在半导体行业的应用方面，封装用的环氧树脂组合物用酚醛树脂作为固化剂时，由于环氧树脂和酚醛树脂本身结构原因，高温固化后，刚性强、模量高；在半导体封装方面，尤其是贴片型封装，需要经过近240-265℃的回流焊焊接到电路板上，高的刚性或模量容易造成在高温回流焊过程中，环氧树脂组合物与芯片或框架间应力太大而影响整个半导体器件的可靠性。

传统的改善方式是添加具有降低应力的弹性体，从而降低模量，但是添加这类低应力弹性体有众多问题需要解决，如树脂组合物本体强度降低，弹性体与酚醛树脂体系相容性差，在封装过程中容易出现工艺性问题等等。往往是在降低应力的同时，牺牲其他性能来补偿，无法做到同是满足既降低应力，又基本不影响其他性能；从而相对制约了半导体封装用的酚醛树脂组合物的发展，甚至整个半导体的发展。

有机氟化合物，是有机化合物分子中与碳原子连接的氢原子被氟原子取代的一种有机化合物。氟原子具有强电负性，使得C-F键的键能大、键长短，因而赋予有机氟化合物优异的化学稳定性、低表面能、耐高低温度、耐老化、耐腐蚀、抗粘、抗污介电和自润滑等特点。其中，由于有机氟化合物具有优越的低表面能的特点，使其与有机聚合物结合后能有效改善聚合物的各种性能尤其是表面性能，进而广泛应用于宇宙航空、无电子技术、涂料和图层等领域。所以将含氟基团引入酚醛树脂可以明显降低材料的介电常数和吸水率，提高酚醛树脂的表面性能，并且可弥补酚醛树脂的韧性等力学性能。但单纯依靠外加有机氟或单相酚醛固化的方式制备，材料中有机氟与酚醛两相界面张力过大、相容性较差、不能兼顾材料的其他性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种半导体封装用聚氨酯改性酚醛树脂的材料。

本发明通过有机氟基团、聚氨酯基团在酚醛基体中的有效分散，申请人意外地发现，将聚氨酯的柔弹性性能引入到酚醛树脂体系中，降低了酚醛树脂体系的模量，而将含氟基团引入酚醛树脂可以明显降低材料的介电常数和吸水率，提高酚醛树脂的表面性能，并且弥补了酚醛树脂的韧性等力学性能，且本发明通过化学键将有机氟基团、聚氨酯基团与酚醛基团化合物键合，实现有机氟基团、聚氨酯基团在制备的酚醛树脂体系中的有效分散，根据相似相容原理，改性的酚醛树脂与酚醛树脂体系相容性好，即在保持酚醛树脂体系本身的强度外，又能降低体系模量，并最终减少酚醛树脂组合物固化后的应力。