一种封装用油墨及其制备方法和应用、器件及设备与流程

本发明涉及半导体封装，尤其是涉及一种封装用油墨及其制备方法和应用、器件及设备。

背景技术：

1、为增进半导体封装构造的电学特性，会在该半导体封装构造中设置电容、电阻或电感等被动元件。其中，电阻一般用于分压、分流，滤波和阻抗匹配，主要使用的电阻类型是片式电阻(chip resistor)，亦称贴片电阻(smd resistor)。片式电阻是金属玻璃釉电阻器中的一种，将金属银浆和玻璃釉粉分别用丝网印刷的方法印刷在基板上制成的电阻器，最外层再印刷一层绝缘油墨保护涂层。片式电阻一般可划分为常规系列厚膜贴片电阻与高精度高稳定性贴片电阻。其中，常规系列厚膜贴片电阻主要用于一般消费性产品；高精度稳定性贴片电阻主要用于医疗设备、精密量测仪器、电子通讯、车载设备等。

2、集成电路产业的高速发展，对被动元件的性能越来越高，尤其是对高精度稳定性片式电阻的油墨保护涂层的结构密度、耐候要求越来越高。因为结构密度较差就会导致使用时出现涂层密封性不良。耐候性较差会存在有硫及硫化物的条件下封装油墨会被硫和水分子侵入，进而导致电阻被破坏。耐水性较差会在油墨使用过程中导致与基材附着力变差而脱落。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种封装用油墨，所述封装用油墨的制备原料按重量份数计包括以下组分：第一环氧树脂20～35份、第二环氧树脂1～10份、固化剂3～7份、固化促进剂0.15～7份、填料10～35份；其中，所述第一环氧树脂包括有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物；其中，所述第二环氧树脂包括酚醛环氧树脂。本发明通过优化封装油墨的组成，有效改善了油墨产品的稳定性和耐受性，从而满足了在生产环境和应用在的适应性，保障产品是使用寿命。

2、本发明的目的之二在于提供一种所述的封装用油墨的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将所述封装用油墨的各制备原料混合后，依次进行搅拌分散、研磨、过滤，得到所述封装用油墨。本发明通过优化封装油墨的工艺，有效改善了油墨产品的稳定性和耐受性，从而满足了在生产环境和应用在的适应性，保障产品是使用寿命。

3、本发明的目的之三在于提供一种所述的封装用油墨在半导体被动元件封装中的应用。

4、本发明的目的之四在于提供一种半导体器件，所述半导体器件包括上述的封装用油墨所形成的堆积体。

5、本发明的目的之五在于提供一种设备，所述设备包括由所述的封装用油墨所形成的堆积体、或如所述的半导体器件。

6、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

7、第一方面，本发明提供一种封装用油墨，所述封装用油墨的制备原料按重量份数计包括以下组分：

8、第一环氧树脂20～35份、第二环氧树脂1～10份、固化剂3～7份、固化促进剂0.15～7份、填料10～35份；

9、其中，所述第一环氧树脂包括有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物；

10、其中，所述第二环氧树脂包括酚醛环氧树脂。

11、需要注意的是，有机硅型环氧树脂的环氧基团官能度大于2，普通双酚a型环氧树脂的环氧基团官能度为2，因此有机硅型环氧涂料比普通双酚a型环氧涂料有更好的交联密度和更好的韧性、耐水性和耐冷热冲击能力。有机硅型环氧树脂一般不单独使用，而是与其它类型树脂或预聚物共混搭配使用。

12、在本发明中，选择有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物共混搭配使用，是因为核壳结构酚醛环氧预聚物具有极强的增韧效果、降低吸水性和优异的体系易分散能力等性能，通过共混这两种材料能有效的防止树脂结晶，提高树脂流动性，易于加工过程中物料分散，不同环氧树脂的共混同时赋予了油墨优异的耐冷热冲击性、阻水性能和膜层韧性。

13、在所述封装用油墨的制备原料中，第一环氧树脂的含量为20～35份，例如可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份等。

14、在所述封装用油墨的制备原料中，第二环氧树脂的含量为1～10份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。

15、在所述封装用油墨的制备原料中，固化剂的含量为3～7份，例如可以是3份、4份、5份、6份、7份等。

16、在所述封装用油墨的制备原料中，固化促进剂的含量为0.15～7份，例如可以是0.15份、0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。

17、在所述封装用油墨的制备原料中，填料的总含量为10～35份，例如可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份等。

18、优选地，所述有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物的质量比为(1～2.5):(1～2.5)，例如可以是1:1、1:2.5、2:1.5、2:1、1.5:2、1:2、2.5:1等。

19、进一步地，在所述第一环氧树脂中，所述有机硅型环氧树脂的含量为10～25份，例如可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、21份、22份、23份、24份、25份等。

20、进一步地，在所述第一环氧树脂中，所述核壳结构酚醛环氧预聚物的含量为10～25份，例如可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、21份、22份、23份、24份、25份等。

21、优选地，所述有机硅型环氧树脂的环氧当量为230～250g/eq，例如可以是230g/eq、232g/eq、234g/eq、236g/eq、238g/eq、240g/eq、242g/eq、246g/eq、248g/eq、250g/eq等。

22、优选地，所述核壳结构酚醛环氧预聚物中橡胶的含量为30～45wt％，例如可以是30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％、45wt％等。

23、需要注意的是，此处橡胶指的是预聚物里起到增韧作用的橡胶(例如可以是聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶等)，而30～45wt％指的是增韧作用的橡胶在所述核壳结构酚醛环氧预聚物中的质量比例。

24、优选地，所述核壳结构酚醛环氧预聚物的环氧当量为260～280g/eq，例如可以是260g/eq、262g/eq、264g/eq、266g/eq、268g/eq、270g/eq、272g/eq、276g/eq、278g/eq、280g/eq等。

25、优选地，所述酚醛环氧树脂的环氧当量为185～195g/eq，例如可以是185g/eq、186g/eq、187g/eq、188g/eq、189g/eq、190g/eq、191g/eq、192g/eq、193g/eq、194g/eq、195g/eq等。

26、优选地，所述酚醛环氧树脂的分子量为500～700g/mol，例如可以是500g/mol、520g/mol、540g/mol、560g/mol、580g/mol、600g/mol、620g/mol、640g/mol、680g/mol、700g/mol等。

27、优选地，所述酚醛环氧树脂的总氯含量≤1200ppm，例如可以是1200ppm、1100ppm、1000ppm、900ppm、800ppm、600ppm、500ppm、400ppm、200ppm、100ppm等。

28、优选地，所述酚醛环氧树脂的熔融温度＜90℃，例如可以是89℃、88℃、87℃、86℃、85℃、84℃、82℃、80℃、75℃、70℃等。

29、优选地，所述固化剂为含活泼氢的潜伏型胺类固化剂。

30、优选地，所述固化剂的胺值≥50，例如可以是50、52、54、56、58、60等。

31、优选地，所述固化剂的活泼氢的当量为140～145，例如可以是140、140.5、141、141.5、142、142.5、143、143.5、144、144.5、145等。

32、优选地，所述潜伏型胺类固化剂选自双氰胺、二氨基二苯基砜或己二酸二酰肼中的任意一种或至少两种的组合。

33、优选地，所述固化促进剂选自脲类促进剂、苯酚类促进剂、咪唑类促进剂或酰肼类促进剂中的任意一种或至少两种的组合。

34、进一步地，所述脲类促进剂包括但不限于n-(2-羟基苯基)-n',n'-二甲基脲、n-(2-羟基-4-硝基苯)-n',n'-二甲基、n-(5-氯-2-羟基苯)-n',n'-二甲基脲、n-(4-氯苯基)-n',n'-二甲基脲或n-(4-氯-2-羟基苯)-n',n'-二甲基脲中的任意一种或至少两种的组合。

35、进一步地，所述苯酚类促进剂包括但不限于2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。

36、进一步地，所述咪唑类促进剂包括但不限于1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-十二烷基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、1-甲基咪唑-苯基水甘油醚加成物、2-乙基-4-甲基咪唑羧酸盐、2-甲基咪唑基-1-乙基脲或双(2-甲基咪唑基-1-乙基)脲中的任意一种或至少两种的组合。

37、进一步地，所述酰肼类促进剂包括但不限于琥珀酸酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼或间苯二甲酸酰肼中的任意一种或至少两种的组合。

38、优选地，所述填料包括第一填料和第二填料；

39、在上述填料中，所述第一填料的粒径≤12μm，例如可以是12μm、11μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm等，第二填料的粒径≤15μm，例如可以是15μm、14μm、13μm、12μm、11μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm等。

40、优选地，所述第一填料和第二填料的质量比为(10～20):(1～15)；

41、其中，“10～20”例如可以是10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20等；“1～15”例如可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15等。

42、进一步地，在所述封装用油墨的制备原料中，所述第一填料的含量为10～20份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等。

43、进一步地，在所述封装用油墨的制备原料中，所述第二填料的含量为1～15份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等。

44、优选地，所述第一填料选自硫酸钡、滑石粉、云母粉、碳酸钙或二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合，优选为二氧化硅。

45、优选地，所述第二填料选自硫酸钡、滑石粉、云母粉、碳酸钙或二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合，优选为云母粉。

46、需要注意的是，本发明所述第一填料选自二氧化硅，而第二填料选自云母粉，云母粉的韧性可以改善单纯用二氧化硅导致的脆性，同时二氧化硅也可以提供成膜硬度。

47、优选地，所述封装用油墨的制备原料中还包括1～8份的助剂，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份等。

48、优选地，所述助剂选自消泡剂、流平剂、成膜助剂、增稠剂或润湿分散剂中的任意一种或至少两种的组合。

49、进一步地，所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂或矿物油类消泡剂中的任意一种或至少两种的组合；例如可以是byk-1790、ks66、byk-052n、byk-066n等。

50、进一步地，所述流平剂选自有机硅类流平剂和/或非有机硅类流平剂；例如可以是233a。

51、进一步地，所述成膜助剂选自醇醚类成膜助剂和/或二价酸酯类成膜助剂；例如可以是bdg。

52、进一步地，所述增稠剂选自云母粉和/或气相二氧化硅。

53、进一步地，所述润湿分散剂选自聚醚类润湿分散剂、聚羧酸盐类润湿分散剂、磷酸酯类润湿分散剂、羧酸盐类润湿分散剂或非离子型聚环氧乙烷嵌段共聚物分散剂中的任意一种或至少两种的组合；例如可以是p-193、680u。

54、优选地，所述封装用油墨的制备原料中还包括4～8份的颜料，例如可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份等。

55、优选地，所述封装用油墨的制备原料中还包括10～20份的溶剂，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等。

56、优选地，所述溶剂选自醚类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂或酮类溶剂中的任意一种或至少两种的组合。

57、进一步地，所述醚类溶剂选自甲醚、乙醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、石油醚或二乙二醇单丁醚中的任意一种或至少两种的组合。

58、进一步地，所述酯类溶剂选自丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯或己二酸二甲酯中的任意一种或至少两种的组合。

59、进一步地，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。

60、进一步地，所述酮类溶剂选自丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、2-丁酮或环丙酮中的任意一种或至少两种的组合。

61、作为本发明一优选实施方案，所述溶剂为二元酸酯，亦称dbe，其主要成分是丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯。其显著特点是气味轻微和蒸汽压低。沸点高、溶解能力强，整个涂层干燥过程中的挥发速率很均匀，这一特性有利于涂层获得较好的流平性和光泽，消除发雾、针孔、缩孔等表面缺陷。

62、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的封装用油墨的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

63、将所述封装用油墨的各制备原料混合后，依次进行搅拌分散、研磨、过滤，得到所述封装用油墨。

64、优选地，所述搅拌分散的转速为300～500rpm，例如可以是300rpm、320rpm、340rpm、360rpm、380rpm、400rpm、420rpm、440rpm、460rpm、480rpm、500rpm等，所述搅拌分散的时间为1～1.5h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h等。

65、优选地，所述研磨为采用三辊研磨浆料研磨1～5次，例如可以是1次、2次、3次、4次、5次等。

66、优选地，所述过滤的滤网目数为200～400目。

67、优选地，所述封装用油墨的粘度为35000～45000cp，例如可以是35000cp、36000cp、37000cp、38000cp、39000cp、40000cp、41000cp、42000cp、43000cp、44000cp、45000cp等。

68、在本发明中，所述封装用油墨的制备方法中还包括第一环氧树脂的制备步骤：

69、将有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物混合，进行共混分散，得到共混物，即所述第一环氧树脂。

70、优选地，所述共混分散的转速为400～600rpm，例如可以是400rpm、420rpm、440rpm、460rpm、480rpm、500rpm、520rpm、540rpm、560rpm、580rpm、600rpm等，共混分散的时间为10～30min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min等。

71、作为本发明一优选技术方案，所述封装用油墨由以下步骤制备得到：

72、s1、将有机硅型环氧树脂和核壳结构酚醛环氧预聚物混合后，以400～600rpm的转速搅拌分散10～30min，得到第一环氧树脂；

73、s2、将第一环氧树脂、第二环氧树脂、固化剂、固化促进剂、第一填料、第二填料、助剂、颜料和溶剂混合后，先以300～500rpm的转速搅拌分散1～1.5h，再采用三辊研磨进行研磨后过滤，得到所述封装用油墨。

74、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的封装用油墨在半导体被动元件封装中的应用。

75、第四方面，本发明提供一种半导体器件，所述半导体器件包括由第一方面所述的封装用油墨所形成的堆积体。

76、其中，堆积体为油墨定型后形成的结构体。

77、第五方面，本发明提供一种设备，所述设备包括由第一方面所述的封装用油墨所形成的堆积体、或如第四方面所述的半导体器件。

78、其中，设备可以为至少有封装后的半导体器件与电路或者线缆等连接，能够实现一种基本功能即可。

79、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

80、本发明所述封装用油墨通过优化组成及配比，包括以通过第一环氧树脂、第二环氧树脂、固化剂、固化剂促进剂、第一填料、第二填料、助剂、颜料和溶剂混合，显著提高了油墨的耐冷热冲击性、耐水性和抗折粒崩裂性，实现更为优秀的应用性能。