[发明专利]一种第三代半导体功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物

说明书

本发明涉及电子封装材料技术领域，具体涉及一种第三代半导体功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物及其制备方法。该树脂组合物包括双马来酰亚胺树脂、烯丙基醚化酚醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂，还包括固化促进剂和无机填料，适用于现有环氧模塑料的加工成型工艺；采用烯丙基醚化酚醛树脂与双马来酰亚胺树脂共混，二者有良好的热力学相容性，能在较低温度下(低于120℃)互溶得到均匀预混物；同时可以有效提高固化效率，缩短凝胶时间；有效解决传统双马来酰亚胺树脂熔点高、加工困难的问题；该树脂组合物的固化物具有高交联密度、高的玻璃化转变温度、优异的弯曲性能和热稳定性，适用于氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)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功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物。

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5G通信、物联网、自动驾驶、新能源汽车等各个现代工业领域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达到250℃以上，远高于目前传统功率器件，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，在对芯片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的工作温度通常为175～200℃，这已不能适应新一代半导体的封装需求。因此，针对第三代半导体功率器件开发出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。双马来酰亚胺树脂(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℃，且固化温度较高，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基于马来酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂的热固性树脂组合物，用于第三代半导体器件封装，所制备模塑料固化后具有高的玻璃化转变温度、热稳定性及良好韧性。然而，为了降低马来酰亚胺树脂的熔点，使其符合电子封装模塑料的螺杆捏合加工工艺，该专利需要将马来酰亚胺树脂与部分酚醛树脂在较高的温度下(120～180℃)进行熔融预混合得到软化点较低的预混物，混合条件较为苛刻。此外，该树脂组合物的凝胶时间仍然过长，固化成型性仍不够理想。

因此，有必要提供一种新的第三代半导体功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物，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功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物。本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种第三代半导体功率器件封装用双马来酰亚胺树脂组合物，包括双马来酰亚胺树脂、烯丙基醚化酚醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、固化促进剂和无机填料；

所述烯丙基醚化酚醛树脂中酚羟基的醚化程度为10～70％，优选25～55％；

所述双马来酰亚胺树脂的马来酰亚胺基与烯丙基醚化酚醛树脂的烯丙基的摩尔比为1：1～1：0.5，优选1：0.8～1：0.5；