环氧塑封料的性能和应用研究
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:450
(佛山市亿通电子有限公司, 广东 佛山 ,528251) | ||
关键词:环氧塑封料,性能,封装,缺陷 中图分类号:tq323.1 文献标识码:a 文章编号:1003-353x(2005)07-0043-04 1 前言 本世纪50年代,随着半导体器件、集成电路的迅速发展,陶瓷、金属、玻璃等封装难以适应工业化的要求,而且成本高。人们就想用塑料来代替上述封装,美国首先开始这方面的研究,然后传到日本,到1962年,塑料封装晶体管在工业上已初具规模。日、美等公司不断精选原材料和生产工艺,最终确定以邻甲酚环氧树脂为主体材料而制成的环氧塑封料。目前环氧塑封料主要生产厂家有日东电工、住友电木(包括新加坡、苏州分厂)、日立化成、松下电工、信越化学、台湾长春(包括常熟分厂)、台湾叶绪亚、台湾长兴大陆昆山工厂、东芝、dexter、hysol、plaskon、韩国三星、韩国东进等生产厂家。在我国大陆半导体封装材料的开发经历了酚醛树脂、硅酮树脂,1,2一聚乙丁二烯以及有机硅改性环氧等几个阶段后,最终形成以邻甲酚环氧树脂为主体材料的环氧塑封 料。其成分主要以环氧树脂为主体材料,酚醛树脂为固化剂,外加填料、脱模剂,阻燃剂、偶联剂、着色剂、促进剂等助剂,通过加热挤炼以得到b阶段的环氧塑封料,然后通过高温低压传递来封装分立器件、集成电路。我国大陆主要生产厂家有连云港华威电子、中科院化学所、佛山市亿通电子、浙江黄岩昆山工厂、成都奇创、无锡化工设计院、无锡昌达和宁波等。它作为新一代的非气密性封装材料,与气密性金属、陶瓷封装相比,便于自动化,提高封装效率,降低成本。它具有体积小、重量轻、结构简单、工艺方便、耐化学腐蚀性较好、电绝缘性能好、机械强度高等优点,目前已成为半导体分立器件、集成电路封装的主流材料,得到广泛的应用,现阶段环氧塑封料封装已占整个封装的90%以上,全球年用量8-11万吨,国内2-3万吨。 2 性能 环氧塑封料具有物理性能、机械性能、热性能、导热性能、电性能、化学性能、阻燃性能、贮存性能及封装性能。 2.1 未固化物理性能 ② 流动长度。塑封料在凝胶化时间,规定温度(175±2℃)、压力下物料在流动模内流动的路径,它反映环氧塑封料在成型模具内的充填性能,一般要求在40-110cm范围内。 ③ 凝胶时间。环氧塑封料在一定温度(175±2℃)从b阶段转变到c阶段初期,使塑封料从熔融流动状态到不熔不溶非流动状态的时间,它反映环氧塑封料在成型时的充填时间,一般要求在 10-30s范围,少数要求更长的凝胶时间。 ④ 熔融粘度。环氧塑封料在一定温度(150±1℃)的熔化粘度。它可以用日本岛津流动仪测定。通常情况,熔融粘度大,流动长度小;熔融粘度小,流动长度大,不同的半导体分立器件、集成电路,应用合适的熔融粘度,否则会引起其它不良情况,如非边、冲断金丝等。 2.2 固化后性能 ① 比重:采用玻璃钢比重试验方法。它主要与填充料有关,通常结晶型填料的比重大于熔融型填料的比重。②热硬度:通常在规定温度、规定时间内固化后取出立即测肖氏硬度。它反映了环氧塑封料在成型模具中,在一定温度下由b阶段到c阶段初期即凝胶后的表面性能和强度,它与配方有关,此外与温度和时间也有关系。 2.2.2 机械性能 ① 弯曲强度:它取决于环氧树脂、固化剂及填料的配方设计。表面处理过的填料,弯曲强度增大。另外,与生产工艺也有密切关系,它反映环氧塑封料的抗弯曲能力。此外,热弯曲强度反映了环氧塑封料快速成型起模的抗弯曲能力,表现材料的热脱模强度。②冲击强度:它反映材料的韧性。环氧塑封料韧性好能极大提高环氧塑封料的封装工艺性能。③ 弯曲模量:它可以与弯曲强度同时测定,弯曲模量大,材料脆性大,反之,材料脆性小,它与原材料的选取、生产工艺及交联密度有关。 2.2.3 热性能 ① 玻璃化温度:它取决环氧树脂及固化剂的配比,另外,生产工艺、促进剂对玻璃化温度影响很大。通常环氧塑封料的成型温度控制在玻璃化温度附近,它反映环氧塑封料的耐热性能。② 线膨胀系数:环氧塑封料主体成分确定后,它取决填料种类、含量及某些改性添加剂。环氧塑封料的线膨胀系数越小越好,这样,线膨胀系数接近芯片等材料的线膨胀系数以降低热应力,减小钝化层开裂,铝布线位移及断裂。 2.2.4 导热
关键词:环氧塑封料,性能,封装,缺陷 中图分类号:tq323.1 文献标识码:a 文章编号:1003-353x(2005)07-0043-04 1 前言 本世纪50年代,随着半导体器件、集成电路的迅速发展,陶瓷、金属、玻璃等封装难以适应工业化的要求,而且成本高。人们就想用塑料来代替上述封装,美国首先开始这方面的研究,然后传到日本,到1962年,塑料封装晶体管在工业上已初具规模。日、美等公司不断精选原材料和生产工艺,最终确定以邻甲酚环氧树脂为主体材料而制成的环氧塑封料。目前环氧塑封料主要生产厂家有日东电工、住友电木(包括新加坡、苏州分厂)、日立化成、松下电工、信越化学、台湾长春(包括常熟分厂)、台湾叶绪亚、台湾长兴大陆昆山工厂、东芝、dexter、hysol、plaskon、韩国三星、韩国东进等生产厂家。在我国大陆半导体封装材料的开发经历了酚醛树脂、硅酮树脂,1,2一聚乙丁二烯以及有机硅改性环氧等几个阶段后,最终形成以邻甲酚环氧树脂为主体材料的环氧塑封 料。其成分主要以环氧树脂为主体材料,酚醛树脂为固化剂,外加填料、脱模剂,阻燃剂、偶联剂、着色剂、促进剂等助剂,通过加热挤炼以得到b阶段的环氧塑封料,然后通过高温低压传递来封装分立器件、集成电路。我国大陆主要生产厂家有连云港华威电子、中科院化学所、佛山市亿通电子、浙江黄岩昆山工厂、成都奇创、无锡化工设计院、无锡昌达和宁波等。它作为新一代的非气密性封装材料,与气密性金属、陶瓷封装相比,便于自动化,提高封装效率,降低成本。它具有体积小、重量轻、结构简单、工艺方便、耐化学腐蚀性较好、电绝缘性能好、机械强度高等优点,目前已成为半导体分立器件、集成电路封装的主流材料,得到广泛的应用,现阶段环氧塑封料封装已占整个封装的90%以上,全球年用量8-11万吨,国内2-3万吨。 2 性能 环氧塑封料具有物理性能、机械性能、热性能、导热性能、电性能、化学性能、阻燃性能、贮存性能及封装性能。 2.1 未固化物理性能 ② 流动长度。塑封料在凝胶化时间,规定温度(175±2℃)、压力下物料在流动模内流动的路径,它反映环氧塑封料在成型模具内的充填性能,一般要求在40-110cm范围内。 ③ 凝胶时间。环氧塑封料在一定温度(175±2℃)从b阶段转变到c阶段初期,使塑封料从熔融流动状态到不熔不溶非流动状态的时间,它反映环氧塑封料在成型时的充填时间,一般要求在 10-30s范围,少数要求更长的凝胶时间。 ④ 熔融粘度。环氧塑封料在一定温度(150±1℃)的熔化粘度。它可以用日本岛津流动仪测定。通常情况,熔融粘度大,流动长度小;熔融粘度小,流动长度大,不同的半导体分立器件、集成电路,应用合适的熔融粘度,否则会引起其它不良情况,如非边、冲断金丝等。 2.2 固化后性能 ① 比重:采用玻璃钢比重试验方法。它主要与填充料有关,通常结晶型填料的比重大于熔融型填料的比重。②热硬度:通常在规定温度、规定时间内固化后取出立即测肖氏硬度。它反映了环氧塑封料在成型模具中,在一定温度下由b阶段到c阶段初期即凝胶后的表面性能和强度,它与配方有关,此外与温度和时间也有关系。 2.2.2 机械性能 ① 弯曲强度:它取决于环氧树脂、固化剂及填料的配方设计。表面处理过的填料,弯曲强度增大。另外,与生产工艺也有密切关系,它反映环氧塑封料的抗弯曲能力。此外,热弯曲强度反映了环氧塑封料快速成型起模的抗弯曲能力,表现材料的热脱模强度。②冲击强度:它反映材料的韧性。环氧塑封料韧性好能极大提高环氧塑封料的封装工艺性能。③ 弯曲模量:它可以与弯曲强度同时测定,弯曲模量大,材料脆性大,反之,材料脆性小,它与原材料的选取、生产工艺及交联密度有关。 2.2.3 热性能 ① 玻璃化温度:它取决环氧树脂及固化剂的配比,另外,生产工艺、促进剂对玻璃化温度影响很大。通常环氧塑封料的成型温度控制在玻璃化温度附近,它反映环氧塑封料的耐热性能。② 线膨胀系数:环氧塑封料主体成分确定后,它取决填料种类、含量及某些改性添加剂。环氧塑封料的线膨胀系数越小越好,这样,线膨胀系数接近芯片等材料的线膨胀系数以降低热应力,减小钝化层开裂,铝布线位移及断裂。 2.2.4 导热
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