树脂组合物.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102985486 A (43)申请公布日 2013.03.20 CN 102985486 A *CN102985486A* (21)申请号 201180034396.6 (22)申请日 2011.09.29 2010-223685 2010.10.01 JP C08L 63/00(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/28(2006.01) C08K 3/38(2006.01) H01L 23/29(2006.01) H01L 23/31(2006.01) (71)申请人 富士电机株式会社 地址 日本神奈川县 (72)发明人 雁部竜也

2、 竹松裕司 冈本健次 (74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 项丹 (54) 发明名称 树脂组合物 (57) 摘要 提供了一种树脂组合物， 其用于得到展现出 改善的耐热性和较高玻璃转化温度的固化的树脂 材料。本发明的树脂组合物包含 ： 树脂和平均颗 粒直径小于或等于 1000nm 的无机填料， 所述树脂 选自a)热固性树脂和固化剂或者b)热塑性树脂。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.01.11 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/072435 2011.09.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/043

3、751 JA 2012.04.05 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 1 页 按照条约第 19 条修改的权利要求书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 1 页 按照条约第19条修改的权利要求书 2 页 1/2 页 2 1. 一种树脂组合物， 其包含 ： 选自 a) 热固性树脂和固化剂或者 b) 热塑性树脂的树脂 ； 以及 平均颗粒直径小于或等于 1000nm 的无机填料。 2. 如权利要求 1 所述的树脂组合物， 其特征在于， 以该树脂组合物的总质量计， 该树脂 组合物中无机填料的混合比是

4、 0.1 至 10 重量 %。 3. 如权利要求 1 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述无机填料是选自 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 以及 Si3N4中的至少一种， 并且平均颗粒直径为 1 至 1000nm。 4. 如权利要求 1 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述树脂是热固性树脂和固化剂， 所 述热固性树脂是环氧树脂， 所述固化剂是酸酐固化剂或者含有分子结构中具有一个或多个 选自 NH3、 NH2和 NH 官能团的分子的固化剂， 所述无机填料的平均颗粒直径小于或等 于 100nm。 5. 如权利要求 4 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述环氧树脂是三官能环氧树脂。 6

5、. 一种固化的纳米复合树脂材料， 其是通过对权利要求 4 所述的树脂组合物进行热固 化得到的。 7.如权利要求6所述的固化的纳米复合树脂材料， 其特征在于， 其平均填料间距为1至 200nm。 8. 如权利要求 1 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述树脂是热塑性树脂， 所述热塑性 树脂是尼龙， 所述无机填料的平均颗粒直径小于或等于 1000nm。 9. 一种固化的纳米复合树脂材料， 其是通过对权利要求 8 所述的树脂组合物进行固化 得到的。 10. 如权利要求 9 所述的固化的纳米复合树脂材料， 其特征在于， 其平均填料间距为 1 至 2000nm。 11. 一种半导体模块， 其是通过用权

6、利要求 1 所述的树脂组合物密封组件得到的， 该半 导体模块包含 ： 金属块， 粘到该金属块一个表面上的绝缘层 ； 以及 安装在该金属块其他表面上的至少一个电路元件。 12. 如权利要求 11 所述的半导体模块， 其特征在于， 通过封装、 传递模塑和液体传递模 塑中的任一种来对树脂组合物进行密封。 13. 如权利要求 11 所述的半导体模块， 其特征在于， 所述绝缘层是绝缘材料， 该绝缘材料含有环氧树脂， 分散在环氧树脂中的平均颗粒直 径为 1 至 99nm 的第一无机填料， 以及分散在环氧树脂中的平均颗粒直径为 0.1 至 100 微米 的第二无机填料， 所述第一和第二无机填料分别独立地选自

7、 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 和 Si3N4中的至少一种， 以及 绝缘材料中所述第一和第二无机填料的混合比分别是 0.1 至 7 重量 % 和 80 至 95 重 量 %。 14. 一种用于制备半导体模块的方法， 其包括以下步骤 ： 将绝缘层粘到金属块的一个表面上的步骤 ； 将至少一个电路元件安装到所述金属块的其他表面上的步骤 ； 以及 权 利 要 求 书 CN 102985486 A 2 2/2 页 3 使用权利要求 1 所述的树脂组合物对通过安装电路元件得到的组件进行密封的步骤。 15. 如权利要求 14 所述的制备方法， 其特征在于， 通过选自封装、 传递模塑、 液体传递

8、模塑、 压塑和注塑的方法进行所述密封步骤。 16. 权利要求 1 所述的树脂组合物用于对电气部件进行绝缘和内部保护的用途， 所述 电气部件包含半导体模块和光伏电池。 17. 权利要求 1 所述的树脂组合物用于对半导体模块进行绝缘和密封的用途。 权 利 要 求 书 CN 102985486 A 3 1/9 页 4 树脂组合物 技术领域 0001 本发明涉及可以生产固化的树脂材料的树脂组合物， 所述固化的树脂材料具有改 善的耐热性和较高的玻璃转化温度。 技术背景 0002 近年来， IGBT（绝缘栅双极晶体管） 、 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管） 和 其他可以在高电压环境下以大容量运

9、行的能量模块广泛地用于消费器具和工业机械。 在一 些此类使用半导体元件的各种模块 （下文称作 “半导体模块” ） 中， 安装好的半导体元件产生 的热量可以达到高温。这会在以下几种情况下发生 ： 当半导体元件在高能级下运行 ； 当半 导体元件中的电路是高度集成的 ； 或者当电路具有高运行频率。 在所述情况下， 半导体模块 中的绝缘密封树脂的玻璃转化温度 （Tg） 必须大于或等于放热温度。为了使得用作绝缘密 封树脂的固化环氧树脂材料具有耐热性， 对常规环氧树脂的分子结构进行选择， 并增加交 联密度以提升固化材料的 Tg 并改善耐热性。但是， 通过改变环氧树脂的分子结构或者增加 交联密度来改善耐热性

10、的方法会对绝缘密封树脂的粘度特性、 吸湿性和其他必要特性产生 负面影响。 0003 还已知树脂组合物包含二氧化硅细颗粒、 双官能环氧树脂、 多官能环氧树脂以及 胺固化剂作为必要组分， 其是环氧树脂组合物， 用于为纤维强化复合物提供了高温环境中 的高机械强度 （专利文献1） 。 但是， 问题在于纤维强化复合物所需的物理特性是当树脂组合 物浸渍到强化纤维然后固化时得到的， 在该配置中对于密封半导体元件和其他电气部件不 能使用所述树脂组合物作为绝缘密封树脂组合物。 0004 那些具有绝缘特性的树脂还广泛地在燃料电池、 光伏电池和其他电气部件和产品 中用作绝缘和内部保护， 所述装置中产生的热量会达到高

11、温， 对于这些应用还需要高玻璃 转化温度。 0005 专利文献 1 ： 日本专利申请公开号 2009-292866。 发明内容 0006 本发明的一个目的是解决上述问题以提供树脂组合物， 从而可以得到具有改善的 耐热性和较高玻璃转化温度的固化的树脂材料， 所述固化的树脂材料具有树脂的原始分子 结构， 以及用该树脂组合物密封的半导体模块。 0007 为了实现该目的， 本发明的一个实施方式是树脂组合物， 其包含 ： 树脂和平均颗粒 直径小于或等于 1000nm 的无机填料， 所述树脂选自 a) 热固性树脂和固化剂或者 b) 热塑性 树脂。 0008 以树脂组合物的总质量计， 树脂组合物中无机填料的

12、混合比优选为 0.1 重量 % 至 10 重量 %。 0009 此外， 无机填料优选是选自平均颗粒直径为 1 至 1000nm 的 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 以 及 Si3N4中的至少一种。 说 明 书 CN 102985486 A 4 2/9 页 5 0010 此外， 树脂优选是热固性树脂和固化剂， 所述热固性树脂是环氧树脂， 而所述固化 剂是酸酐固化剂或者含有在分子结构中具有一个或多个选自 NH3、 NH2和 NH 官能团 的分子的固化剂， 所述无机填料的平均颗粒直径小于或等于 100nm。 0011 具体地， 所述环氧树脂优选是三官能环氧树脂。 0012 本发明的另一个方

13、面是通过对前述树脂组合物进行热固化得到的固化的纳米复 合树脂材料， 其中所述树脂是热固性树脂和固化剂。填料优选以 1 至 200nm 的平均填料间 距相互分开。 0013 树脂还优选是热塑性树脂， 所述热塑性树脂是尼龙， 所述无机填料的平均颗粒直 径小于或等于 1000nm。 0014 本发明的另一个方面是通过对前述树脂组合物进行固化得到的固化的纳米复合 树脂材料， 其中所述树脂是热塑性树脂。特别希望填料的平均填料间距为 1 至 2000nm。 0015 本发明的另一个方面是半导体模块， 该半导体模块通过如下步骤得到 ： 使用前述 的树脂组合物密封包含金属块、 粘贴在所述金属块的一个表面上的绝

14、缘层以及安装在所述 金属块的另一个表面上的至少一个电路元件的组件。 0016 优选通过封装、 传递模塑和液体传递模塑中的任一种对树脂组合物进行密封。 0017 绝缘层优选是绝缘材料， 该绝缘材料含有环氧树脂、 分散在环氧树脂中的平均颗 粒直径为 1 至 99nm 的第一无机填料以及分散在环氧树脂中的平均颗粒直径为 0.1 至 100 微米的第二无机填料， 其中所述第一和第二无机填料分别独立地选自Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN和 Si3N4中的至少一种， 绝缘材料中所述第一和第二无机填料的混合比分别是 0.1 至 7 重量 % 和 80 至 95 重量 %。 0018 本发明的另一个方

15、面是一种制备半导体模块的方法， 该方法包括以下步骤 ： 将绝 缘层粘到金属块的一个表面上的步骤 ； 将至少一个电路元件安装在金属块的另一个表面上 的步骤 ； 以及使用前述树脂组合物对通过安装电路元件得到的组件进行密封的步骤。优选 通过选自封装、 传递模塑、 液体传递模塑、 压塑和注塑的任意方法进行所述密封步骤。 0019 所述本发明的树脂组合物优选用作对包含半导体模块和光伏电池的电气部件进 行绝缘和内部保护， 特别优选对半导体模块进行绝缘和密封。 0020 本发明的另一个实施方式是用于半导体模块的绝缘密封树脂组合物， 其包含环氧 树脂、 酸酐固化剂或者含有在分子结构中具有一个或多个选自 NH3

16、、 NH2和 NH 官能团 的分子的固化剂、 以及平均颗粒直径小于或等于 100nm 的无机填料。 0021 以树脂组合物的总质量计， 所述树脂组合物中无机填料的混合比优选为 0.1 重 量 % 至 10 重量 %。 0022 无机填料优选选自平均颗粒直径为 1 至 100nm 的 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 以及 Si3N4中 的至少一种。 0023 环氧树脂优选是三官能环氧树脂。 0024 本发明还涉及通过对用于半导体模块的绝缘密封树脂组合物进行热固化得到固 化的纳米复合树脂材料。 0025 本发明还涉及半导体模块， 该半导体模块通过如下步骤得到 ： 使用用于半导体模 块的绝

17、缘密封树脂组合物密封包含金属块、 粘贴在所述金属块的一个表面上的绝缘层以及 安装在所述金属块的另一个表面上的至少一个电路元件的组件。 说 明 书 CN 102985486 A 5 3/9 页 6 0026 优选通过封装、 传递模塑或液体传递模塑中的任一种用绝缘密封树脂组合物对半 导体模块进行密封。 0027 绝缘层优选是绝缘材料， 该绝缘材料包含环氧树脂、 分散在环氧树脂中的平均颗 粒直径为 1 至 99nm 的第一无机填料以及分散在环氧树脂中的平均颗粒直径为 0.1 至 100 微米的第二无机填料， 其中所述第一和第二无机填料分别独立地选自Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN和 Si3N

18、4中的至少一种， 绝缘材料中所述第一和第二无机填料的混合比分别是 0.1 至 7 重量 % 和 80 至 95 重量 %。 0028 本发明还涉及一种制备半导体模块的方法， 该方法包括以下步骤 ： 将绝缘层粘到 金属块的一个表面上的步骤 ； 将至少一个电路元件安装在同一金属块的另一个表面上的步 骤 ； 以及使用前述绝缘密封树脂组合物对通过安装电路元件得到的组件进行密封的步骤。 0029 优选通过选自封装、 传递模塑和液体传递模塑的任意方法进行所述密封步骤。 0030 通过用本发明组合物的树脂组合物， 可以得到具有改善的耐热性和较高 Tg 的固 化的纳米复合树脂材料， 而不改变树脂的分子结构。

19、此外， 使用本发明的树脂组合物制备的 半导体模块、 燃料电池、 光伏电池或者其他制品可以实现高温运行。 0031 附图简要说明 0032 图 1 所示是本发明的半导体模块的一个实施方式的截面图及其制备方法。 0033 附图标记的说明 0034 1 固化的纳米复合树脂材料 0035 2 金属块 0036 3 绝缘层 0037 4 电路元件 0038 5 导线框架 0039 6 粘合配线 0040 10 半导体模块 0041 本发明最佳实施方式 0042 以下描述了本发明的实施方式。但是， 本发明不限于如下所述的实施方式。 0043 本发明的第一实施方式的树脂组合物包含热固性树脂、 固化剂和无机填

20、料。 0044 热固性树脂的类型未指明， 但是特别希望是环氧树脂。 0045 所述环氧树脂没有特别限制， 但是单独或者结合使用例如双酚 A 环氧树脂、 双酚 F 环氧树脂和其他双官能环氧树脂， 以及苯酚酚醛环氧树脂、 甲酚酚醛环氧树脂、 双酚 A 酚醛 环氧树脂、 双酚 F 酚醛环氧树脂、 萘环氧树脂、 联苯环氧树脂、 二环戊二烯环氧树脂以及其 他多官能环氧树脂。其中， 特别优选多官能环氧树脂， 最优选三官能环氧树脂。 0046 所述固化剂可以是通常用于环氧树脂的固化剂。具体地， 酸酐或者在分子结构中 具有一个或多个选自 NH3、 NH2和 -NH 官能团的分子可以用作固化剂。具体的例子包括

21、： 二氨基二苯基甲烷、 二氨基二苯基砜和其他芳族胺， 脂族胺、 咪唑衍生物、 双氰胺、 四甲基胍 和其他胍固化剂， 添加硫脲的胺、 己二酸二酰肼、 间苯二甲酸二酰肼、 十二烷二酰肼和其他 二酰肼固化剂， 2- 乙基 -4- 甲基咪唑和其他咪唑固化剂， 以及甲基四氢邻苯二甲酸酐、 四氢 邻苯二甲酸酐、 甲基拉迪奇 （methylnadic） 酸酐、 六氢邻苯二甲酸酐、 甲基六氢邻苯二甲酸 酐和其他酸酐固化剂及其异构体和改性形式。 可以单独使用它们中的一种或者两种或更多 说 明 书 CN 102985486 A 6 4/9 页 7 种的混合物作为固化剂。 0047 出于控制固化反应的目的， 除了固

22、化剂之外还可以加入固化助剂。固化助剂的例 子包括， 但不限于， 2- 乙基 -4- 甲基咪唑和其他咪唑、 苄基二甲基胺和其他叔胺、 三苯膦和 其他芳族膦、 三氟化硼单乙基胺和其他路易斯酸、 硼酸酯、 有机金属化合物以及有机酸的金 属盐等。 0048 无机填料可以选自 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 和 Si3N4中的至少一种， 但不限于此。特别 希望 SiO2作为无机填料。 0049 该实施方式的无机填料的平均颗粒直径为 1 至 1000nm， 优选为 1 至 100nm， 或者更 优选为 3 至 50nm， 或者最优选为 5 至 30nm。为了得到充分的 Tg 提升效果， 如上所述

23、， 该实 施方式中的无机填料优选使用平均颗粒直径为 1 至 100nm 的热固性树脂。在本说明书中， 平均颗粒直径是通过激光衍射测得的值。 0050 以固化前的树脂组合物的重量为 100% 计， 树脂组合物中的无机填料的混合比优 选为 0.1 至 10 重量 %， 或者更优选为 1.5 至 6 重量 %。如果无机填料的混合比小于 1.0%， 则 无法得到充分的 Tg 提升效果。另一方面， 如果无机填料的混合比超过 10 重量 %， 则组合物 会变成太粘而无法用作铸造材料。 0051 以固化前的树脂组合物的重量为 100 重量 % 计， 固化剂的混合比优选为 1 至 10 重 量%。 更具体地，

24、 可以通过环氧树脂的环氧当量和固化剂的胺当量或者酸酐当量确定固化剂 的混合比。即使使用热固性树脂而不是环氧树脂时， 本领域技术人员可以基于树脂和固化 剂的化学当量来适当地确定固化剂的量。当使用固化助剂时， 以固化前的树脂组合物的重 量为 100 重量 % 计， 固化助剂的混合比优选为 0.1 至 5 重量 %。上述讨论了该实施方式中树 脂组合物中各种原材料的混合比， 下述表示环氧树脂或者除了环氧树脂之外的热固性树脂 的混合比。 0052 制备该实施方式的树脂组合物的方法包括以下步骤 ： 以特定的混合比混合环氧树 脂和无机填料的步骤， 分散无机填料的步骤， 向分散有无机填料的混合物中加入特定混合

25、 比的固化剂的步骤， 以及还有对混合物进行捏合的步骤。 0053 可以通过例如使用加压孔通道型分散器完成对无机填料进行分散的步骤。 0054 通过热固化该实施方式的树脂组合物得到具有比过去高的玻璃转化温度的固化 的纳米复合树脂材料。 在此类固化材料中， 分散的填料的平均填料间距优选为1至200nm或 者更优选为 1 至 100nm。本文的填料间距表示透射电镜 （TEM） 下测得的相邻颗粒对的中心 点之间的距离的值。在该实施方式的固化的树脂材料中， 认为较小的平均填料间距通过产 生较大的分子间作用力起了提升 Tg 的作用。因此， 该树脂组合物可用于密封半导体元件， 即使当半导体元件中产生的热量达

26、到高温时仍产生有效的密封。 0055 本发明的树脂组合物不但可用于半导体元件， 还可用于光伏电池和断路器以及其 他电气部件和电子产品等的绝缘和内部保护。 可能的使用模式包括， 但不限于， 保护光伏电 池的电池的密封材料或者保护性膜， 以及断路器的覆盖材料。 0056 接下来， 对固化的纳米复合树脂材料进行描述。通过固化前述的树脂组合物得到 该实施方式的固化的纳米复合树脂材料。可以在两个阶段中完成固化。在如下所述的半导 体模块制备方法中制备此类固化的纳米复合树脂材料， 作为具有半导体模块的单元。 0057 本发明的第二实施方式的树脂组合物包含热塑性树脂和无机填料。 所述热塑性树 说 明 书 CN

27、 102985486 A 7 5/9 页 8 脂的类型没有限制， 但是优选为聚酰胺树脂， 特别优选为尼龙 6、 尼龙 6,6 或者尼龙 MXD。 0058 第二实施方式的树脂组合物使用热塑性树脂和有机溶剂代替第一实施方式的热 固性树脂、 固化剂和固化助剂。所述填料可以与第一实施方式中的类似。但是在该实施方 式中， 特别希望使用平均颗粒直径小于或等于 1000nm 的无机填料。以树脂组合物的总质量 计， 填料的加入量优选为 0.1 至 10 重量 %。 0059 第二实施方式的树脂组合物的制备包括以下步骤 ： 将热塑性树脂溶解在有机溶剂 中的步骤， 在溶于有机溶剂中的热塑性树脂中加入填料并进行分

28、散的步骤。取决于热塑性 树脂的类型， 可以使用苯酚或者甲酚等作为有机溶剂。特别是当使用尼龙作为热塑性树脂 时， 希望使用六氟异丙醇作为有机溶剂。有机溶剂的稀释倍数优选为 1 至 1000。 0060 可以通过从组合物中蒸发有机溶剂， 从第二实施方式的树脂组合物中制备固化的 树脂材料。在此类热塑性树脂的固化材料中， 填料分散的平均填料间距优选为 1 至 2000nm 或者更优选为 1 至 1000nm。 0061 接着对本发明的第三实施方式的半导体模块进行描述。图 1(e) 所示是该实施方 式的半导体模块的截面图。 半导体模块10主要由如下组件构成， 该组件由金属块2、 绝缘层 3 和电路元件

29、4 组成， 密封在通过固化树脂组合物得到的固化的纳米复合树脂材料 1 中。 0062 参考图1(a)至1(e)， 从制备方法的角度对该实施方式的半导体模块10进行描述。 制备半导体模块 10 的方法包括以下步骤 ： 将绝缘层 3 粘到金属块 2 的一个表面上的步骤， 将至少一个电路元件 4 安装到金属块 2 的另一个表面上的步骤， 用树脂组合物对通过安装 电路元件 4 得到的组件进行密封的步骤。 0063 如图 2(a) 所示， 首先对金属板进行冲压， 压实成例如正方形或者矩形的具体形状 来制备金属块 2。例如， Cu 或者 Mo 等可用作金属块 2。金属块 2 的厚度没有具体的限制， 但是优

30、选在 1.0 至 6.0mm 的范围内。 0064 如图 2(b) 所示， 在将绝缘层 3 粘到金属块 2 的一侧的步骤中， 将由绝缘材料构成 的绝缘层 3 放置在金属块 2 的一个表面上， 热压将两者固定在一起。通过对绝缘材料进行 模塑和固化得到绝缘层 3。在一个实施方式中， 该绝缘材料包含环氧树脂、 分散在环氧树 脂中的平均颗粒直径为 1 至 99nm 的第一无机填料以及分散在环氧树脂中的平均颗粒直径 为 0.1 至 100 微米的第二无机填料， 其中所述第一和第二无机填料分别独立地选自 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 和 Si3N4中的至少一种， 绝缘材料中所述第一和第二无机填

31、料的混合比分别是 0.1 至 7 重量 % 和 80 至 95 重量 %。以固化前的绝缘材料的整体重量作为 100% 计， 此处各 组分的混合比是重量 %。 0065 如图 2(c) 所示， 在将至少一个电路元件 4 安装到金属块 2 的另一个表面上的步骤 中， 将功率半导体元件、 驱动 IC 或者其他电路元件 4 焊接到金属块 2 的另一个表面上。优 选在氢可还原的炉子中使用球粒焊进行焊接。 使用氢可还原的炉子从而通过氢还原反应去 除金属块 2 表面上的氧化物膜， 从而活化表面并提升焊料的可湿性。使用高温焊料， 例如 SnPbAg 或者不含铅的焊料如 SnAgCu 作为焊接材料。根据焊料的熔

32、点设定焊接温度。如果 在功率半导体元件和金属块之间的焊料层 （未示出） 中持续存在空穴， 则增加了耐热性， 功 率半导体元件产生的热量不能被有效地散发。因此， 优选在小于或等于 10 托， 焊料为熔融 状态进行真空， 从而防止空穴的产生。 0066 如图 2(d) 所示， 在安装电路元件的步骤中， 通过粘合配线 6 将电路元件 4 与导线 说 明 书 CN 102985486 A 8 6/9 页 9 框架 5 连接， 以得到半导体元件组件。优选使用配线直径为 125 至 500 微米的 Al 配线作为 粘合配线 6。粘合配线 6 优选是超声粘合的。 0067 接着， 如图2(e)所示， 用固化

33、的纳米复合树脂材料1对该组件进行密封， 通过特定 的方法对本发明的一个实施方式的树脂组合物进行模塑和固化得到所述固化的纳米复合 树脂材料 1。通过选自封装、 传递模塑、 液体传递模塑、 压塑和注塑的任意方法进行所述密 封。 0068 当通过传递模塑完成密封时， 将图 2(d) 中所示的组件固定在与传递模塑器连接 的塑模中， 用活塞将球粒形式的树脂组合物注入到预加热的塑模中， 进行数十秒的固化， 然 后立即从塑模中取出并在恒温罐中进行后固化以完成密封过程。优选将塑模维持在 170 至 180 C 的温度。传递模塑的优势在于廉价和适用于大量生产， 因为可以在短时间内完成注 入和固化。 0069 通

34、过液体传递模塑完成密封时， 将图 2(d) 中所示的组件固定在高温塑模中， 注入 液体状态的树脂组合物并在塑模中注塑和热固化。将塑模维持在 170 至 180 C， 组合物在 模塑中固化， 并在恒温罐中后固化以完成密封过程。 液体传递模塑也具有高产率的优势， 因 为其可以在短时间内完成。 0070 通过封装完成密封时， 将图 2(d) 中所示的组件固定在容器中， 用分配器倒入液体 状态的树脂组合物对组件进行密封。 0071 通过本实施方式的半导体模块和制备方法， 可以使用本发明的一个实施方式的树 脂组合物对半导体元件组件进行密封， 从而提供高耐热性半导体模块。 实施例 0072 制备了本发明的

35、树脂组合物以及比较例的树脂组合物， 并进行热固化以制备固化 的纳米复合树脂材料。 0073 以表 1 所示的比例对环氧树脂与无机填料进行混合， 使用加压孔通道型分散器对 无机填料进行分散。以表 1 所示的比例向分散有无机填料的混合物中加入固化剂。对它们 进行进一步捏合以得到树脂组合物和比较例的组合物。 以固化前的树脂组合物的整体重量 作为 100% 计， 表 1 中的混合比 （重量 %） 表示各个组分的混合比 （重量 %） 。 0074 在表 1 所示的条件下分别对组合物各自加热固化， 以制备固化的纳米复合树脂材 料。 0075 通过差示扫描量热评价所得到的固化的纳米复合树脂材料的玻璃转化温度

36、。 使用 差示扫描量热计 （DSC6200， SII 公司） ， 在 25 至 270 C 的范围内以 10 C/ 分钟的升温速 率和 35ml/ 分钟的 N2气体评价玻璃转化温度。 0076 表 1 所示是实施例 1 和 2 以及比较例 1 和 2 中所用的树脂组合物的组成以及固化 条件和固化的树脂材料的物理特性的测量结果。 0077 表 1 0078 说 明 书 CN 102985486 A 9 7/9 页 10 0079 这些实施例和比较例中使用的原材料如下。 0080 环氧树脂 1（三菱化学公司 (Mitsubishi Chemical.)， 双酚 A 环氧树 脂， 环氧当量 194）

37、 0081 环氧树脂 2（三菱化学公司 (Mitsubishi Chemical.)， 多官能环氧树 脂， 环氧当量 105） 0082 无机填料 （200， 日本 Aerosil 公司 (Nippon Aerosil)， 二氧化硅， 平均 颗粒直径 12nm） 0083 固化剂 1（113， 三菱化学公司 (Mitsubishi Chemical.)， 变性的胺固 化剂） 0084 固化剂 2（307， 三菱化学公司 (Mitsubishi Chemical.)， 酸酐固化剂） 0085 固化助剂 1（三菱化学公司 (Mitsubishi Chemical.)， 咪唑固化加速 剂） 0086

38、 在实施例 1 和比较例 1 中都使用双酚 A 环氧树脂作为环氧树脂。不同之处是在实 施例 1 中配混了无机填料， 而在比较例 1 中没有。表 1 确认加入无机填料具有使得 Tg 上升 几摄氏度的作用。在实施例 2 和比较例 2 中都使用三官能环氧树脂作为环氧树脂。不同之 处是在实施例 2 中配混了无机填料， 而在比较例 2 中没有。表 1 确认加入无机填料具有使 得 Tg 上升 33 C 的作用。 0087 接着， 如上述实施例 1 和 2 以及比较例 1 和 2 使用酸酐固化剂作为固化剂制备树 脂组合物。然后对这些组合物进行热固化以得到固化的纳米复合树脂材料。该无机填料与 上述使用的无机填

39、料相同。如前述评价玻璃转化温度。表 2 所示是实施例 3 以及比较例 3 中所用的树脂组合物的组成以及固化条件和固化的树脂材料的物理特性的测量结果。 0088 表 2 说 明 书 CN 102985486 A 10 8/9 页 11 0089 0090 即使使用酸酐固化剂作为固化剂， 当加入无机填料时仍观察到固化的纳米复合树 脂材料的 Tg 的增加。 0091 无论环氧树脂的类型， 都观察到 Tg 提升作用， 但是当使用三官能环氧树脂时， 通 过加入有机填料得到的固化的纳米复合树脂材料的 Tg 的增加较大。 0092 接着， 将液体树脂涂覆在模拟填料的石英板上， 并固化以制备实施例 4 和实施

40、例 5 的样品。在实施例 4 中使用环氧树脂作为热固性树脂， 而在实施例 5 中使用尼龙作为热塑 性树脂。这些样品展现的特性模拟了本发明的固化的树脂材料中填料与树脂的相互作用。 也就是说， 石英板和与石英板间隔特定距离的树脂之间的相互作用在宏观水平上类似于本 发明的固化的树脂材料中填料和树脂之间的相互作用， 反映了前者的相互作用。 0093 具体地， 在实施例 4 的样品中， 用 110 重量份的固化剂 2 和 1 重量份的固化助剂 1 以及 100 重量份的实施例 1 中用作环氧树脂的环氧树脂 1 的混合物涂覆石英板得到样品。 在实施例 5 的样品中， 用溶于无机溶剂中的尼龙涂覆石英板制备样

41、品。使用尼龙 MXD6（三 菱气体化学公司 (Mitsubishi Gas Chemical.)） 作为尼龙， 而无机溶剂是六氟异丙醇。 0094 当环氧树脂和尼龙涂覆在石英板上之后， 通过加热到 80 至 100 C 对树脂进行固 化并蒸发有机溶剂， 从而在石英板上制备固化的树脂膜， 并对角线切割树脂以制备评价样 品。 0095 用精工仪器公司 （Seiko Instruments） 的纳米热显微镜测定实施例 4 和实施例 5 所得到的样品的玻璃转化温度和熔点。测定结果如表 3 和 4 所示。 0096 评价了环氧树脂的玻璃转化温度。测试结果见表 3 所示。当石英板上环氧树脂的 厚度从 20

42、0nm 下降到 40nm 的间距时， 玻璃转化温度上升了 17 C。该实施例 4 的样品中环 氧树脂的厚度对应本发明的固化的树脂材料中填料间距的中点。 0097 表 3 0098 石英板上环氧树脂的厚度 （nm）2001007040 环氧树脂的玻璃转化温度 （ C）70808087 0099 对尼龙的熔点进行评价， 测定结果如表 4 所示。当石英板上的尼龙的厚度从 4000nm 下降到 92nm 时， 确认熔点上升了 55.4。该实施例 5 的样品中尼龙的厚度对应本 说 明 书 CN 102985486 A 11 9/9 页 12 发明的固化的树脂材料中填料间距的中点。 0100 表 4 01

43、01 0102 工业应用 0103 使用本发明的树脂组合物可以有效地对即使产生的热量达到高温的半导体元件 进行密封， 从而特别适用于制备半导体模块， 并为各种电气部件和电子产品提供绝缘和内 部保护。 说 明 书 CN 102985486 A 12 1/1 页 13 图 1 说 明 书 附 图 CN 102985486 A 13 1/2 页 14 1.（修改后） 一种树脂组合物， 其包含 ： 选自 a) 热固性树脂和固化剂或者 b) 热塑性树脂的树脂 ； 以及 平均颗粒直径小于或等于 1000nm 的无机填料， 其中 所述树脂是热固性树脂和固化剂， 以及 所述热固性树脂是环氧树脂， 所述固化剂是

44、酸酐固化剂或者含有分子结构中具有一个或多个选自 NH3、 NH2 和 NH 官能团的分子的固化剂， 以及 所述无机填料的平均颗粒直径小于或等于 100nm。 2.（修改后） 如权利要求 1 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述环氧树脂是三官能环 氧树脂。 3.（修改后） 一种固化的纳米复合树脂材料， 其是通过对权利要求 1 所述的树脂组合物 进行热固化得到的。 4.（修改后） 如权利要求 3 所述的固化的纳米复合树脂材料， 其特征在于， 其平均填料 间距为 1 至 200nm。 5.（修改后） 一种树脂组合物， 其包含 ： 选自 a) 热固性树脂和固化剂或者 b) 热塑性树脂的树脂 ； 以及

45、 平均颗粒直径小于或等于 1000nm 的无机填料， 其中 所述树脂是热塑性树脂， 所述热塑性树脂是尼龙， 以及 所述无机填料的平均颗粒直径小于或等于 1000nm。 6.（修改后） 一种固化的纳米复合树脂材料， 其是通过对权利要求 5 所述的树脂组合物 进行热固化得到的。 7.（修改后） 如权利要求 6 所述的固化的纳米复合树脂材料， 其特征在于， 其平均填料 间距为 1 至 2000nm。 8.（修改后） 如权利要求 1 或 5 所述的树脂组合物， 其特征在于， 以该树脂组合物的总 质量计， 该树脂组合物中无机填料的混合比是 0.1 至 10 重量 %。 9.（修改后） 如权利要求 1 或

46、 5 所述的树脂组合物， 其特征在于， 所述无机填料是选自 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 以及 Si3N4中的至少一种， 并且平均颗粒直径为 1 至 1000nm。 10.（修改后） 一种半导体模块， 该半导体模块通过以下步骤得到 ： 使用如权利要求 1 或 5 所述的树脂组合物密封包含金属块、 粘贴在所述金属块的一个表面上的绝缘层以及安装 在所述金属块的另一个表面上的至少一个电路元件的组件。 11.（修改后） 如权利要求 10 所述的半导体模块， 其特征在于， 通过封装、 传递模塑或液 体传递模塑中的任一项来对树脂组合物进行密封。 12.（修改后） 如权利要求 10 所述的半导体

47、模块， 其特征在于， 所述绝缘层是绝缘材料的层， 该绝缘材料含有环氧树脂， 分散在环氧树脂中的平均颗 粒直径为 1 至 99nm 的第一无机填料以及分散在环氧树脂中的平均颗粒直径为 0.1 至 100 微米的第二无机填料， 所述第一和第二无机填料为分别独立地选自 Al2O3、 SiO2、 BN、 AlN 和 Si3N4中的至少一 种， 以及 按照条约第19条修改的权利要求书 CN 102985486 A 14 2/2 页 15 绝缘材料中所述第一和第二无机填料的混合比分别是 0.1 至 7 重量 % 和 80 至 95 重 量 %。 13.（修改后） 一种用于制造半导体模块的方法， 其包括以下

48、步骤 ： 将绝缘层粘到金属块的一个表面上的步骤 ； 将至少一个电路元件安装到所述金属块的其他表面上的步骤 ； 以及 使用权利要求1或5所述的树脂组合物对通过安装电路元件得到的组件进行密封的步 骤。 14.（修改后） 如权利要求 13 所述的制备方法， 其特征在于， 通过选自封装、 传递模塑、 液体传递模塑、 压塑和注塑的方法完成所述密封步骤。 15.（修改后） 权利要求 1 或 5 所述的树脂组合物用于对电气部件进行绝缘和内部保护 的用途， 所述电气部件包含半导体模块和光伏电池。 16.（修改后） 权利要求 1 或 5 所述的树脂组合物用于对半导体模块进行绝缘和密封的 用途。 17.（删除） 按照条约第19条修改的权利要求书 CN 102985486 A 15