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:451
(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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