双环戊二烯酚型环氧树脂的合成.doc

PAGE\*MERGEFORMAT20环氧树脂应用技术第27卷

第3期张健,程振朔,朱新宝,双环戊二烯酚型环氧树脂的合成PAGE\*MERGEFORMAT21

第27卷第3期2010年9月环氧树脂应用技术
Vol.27,No.3,Sep.,2010EpoxyResinAppliedTechnologyPAGE\*MERGEFORMAT17
材料研制与机理
双环戊二烯酚型环氧树脂的合成

张健1程振朔2朱新宝1
（1.南京林业大学化工学院，江苏南京210037；2.安徽恒远化工有限公司，安徽黄山245061）

摘要：简述了电子封装材料的发展及环氧树脂在电子封装材料中的特殊地位，介绍了双环戊二烯(DCPD)酚型环氧树脂的国内外进展。对双环戊二烯酚型树脂及环氧树脂的工艺条件进行了研究，制备出不同聚合度下的双环戊二烯酚型环氧树脂，并对产品进行了红外表征。
关键词：进展；电子封装；双环戊二烯；树脂；环氧树脂；聚合度

0前言
目前，IC产业的三大支柱为集成电路的设计、制造以及封装[1]。所谓封装就是将封装材料和半导体芯片结合在一起，形成一个以半导体为基础的电子功能块器件。通过封装不仅对芯片具有机械支持和环境保护作用，使其避免大气中的水汽、微尘及各种化学气体的污染和侵蚀。从而使集成电路芯片能稳定的发挥功能。当前电子封装材料主要有塑封料、陶瓷封装材料和金属封装材料等[2]。而塑封料用量最大。随着数字网络时代电子设备小、轻、薄高性能的发展趋势，电子元器件对封装材料提出了新的要求。符合电子封装要求的高性能环氧树脂必须具备以下特性：①由高纯材料组成，特别是离子型不纯物极少。②与器件及引线框架的粘附力好。③吸水性、透视率低。④内部应力和成形收缩率小。⑤热膨胀系数小，热导率高。⑥成形、硬化时间短，脱模性好。⑦流动性及填充性好。⑧具有良好的阻燃性。塑封料以其成本低、工艺简单而适用于大规模生产，在集成电路的封装中已独占鳌头[3]。
环氧树脂材料应用于电子封装起于1972年美国Morton化学公司成功研制出邻甲酚醛环氧-酚醛树脂体系模塑料，此后人们一直沿着这个方向不断的研究、改进、提高和创新，也不断出现很多新产品。1975年出现了阻燃型环氧模塑料，1977年出现了低水解氯的环氧模塑料，1982年出现了低应力环氧模塑料，1985年出现了有机硅改性低应力环氧模塑料，1995年前后分别出现了低膨胀、超低膨胀环氧模塑料、低翘曲环氧模塑料等。直到2003年，中电华威公司在国内率先成功研制了不含卤不含锑的绿色环保塑封料。随着环氧模塑料性能不断提高、新品种不断出现，产量也逐年增加[4]。目前,国际上塑封料已经形成完整的系列产品,包括适合于大型DPIP及PLCC的低应力塑封料;适合于DRAM封装的低应力、高纯度[5]、低α粒子含量的塑封料；还有适合大芯片尺寸、邻甲酚醛环氧（ECN）树脂作为塑封料的主要成份被广泛应用于电子工业。该树脂薄型封装的塑封料等[6]。

环氧树脂在电子封装中的应用及发展方向
国外二十世纪七十年代，为适应半导体和电子工业的高速发展，日本开发生产了超纯级邻甲酚醛环氧树脂的可水解氯含量达到了小于l00ppm的水平。而国内无法达到该纯度。ECN树脂分子结构中既有酚醛结构，又含有环氧基团，是一种多官能团缩水甘油醚环氧树脂。与通用的双酚A型环氧树脂相比具有以下特性：
环氧值高
通用型环氧树脂环氧值为0.20eq/100g左右，软化点为65-75℃，而相同软化点的邻甲酚醛环氧树脂的则高达0.48-0.50eq/100g，因此固化时可以提供2.5倍的交联点，极易形成高度交联的三维立体网状结构。
固化物具有酚醛骨架结构
固化物具有酚醛骨架结构表现出优异的热稳定性、机械强度、电气绝缘性、耐水性、低吸水性，以及耐化学药品性和较高的玻璃态转变温度[7]。
熔融粘度低
由于熔融粘度低，填料填充率可达80%以上，不仅可显著降低树脂固化物的线膨胀率、收缩率和吸水率，赋予树脂优异的工艺稳定加工性，且成本大大降低。
ECN树脂在性能上主要存在不耐潮、热膨胀系数高、不适应无铅化电镀焊锡的环保要求等缺点。随着电子设备向小型化、轻量化、高性能化和高功能化的发展，电子器材业相应向高集成化、薄型化、多层化方向发展，因此要求提高环氧封装材料的耐热性、介电能和韧性，同时降低树脂的吸水性和内应力。
由于纯环氧树脂具有高的交联结构，因而存在质脆、易疲劳，耐热性不好，抗冲击韧性差等缺点，加上集成电路的集成度越来越高，布线日益精细化，芯片尺寸小型化以及封装速度的提高，为了保证封装器件的可靠性，良好的热耗散能力和优异的电性能，目前电子封装用环氧树脂的技术改进主要集中在以下两个方面：
（1）低粘度化
低粘度化的主要目的就是降低封装树脂的内应力，可采用的方法主要有三种：降低封装材料