环氧树脂灌封料及其工艺和常见问题

《环氧树脂灌封料及其工艺和常见问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、环氧树脂灌封料及其工艺和常见问题黄道生(汉高华威电子股份有限公司，江苏连云港222006)91引言在电子封装技术领域曾经出现过两次重大的变革。第一次变革出现在20世纪70年代前半期，其特征是由针脚插入式安装技术(如DIP)过渡到四边扁平封装的表面贴装技术(如QFP)；第二次转变发生在20世纪90年代中期，其标志是焊球阵列．BGA型封装的出现，与此对应的表面贴装技术与半导体集成电路技术一起跨人21世纪。随着技术的发展，出现了许多新的封装技术和封装形式，如芯片直接粘接、灌封式塑料焊球阵列(CD-PBGA)、倒装片塑料焊

2、球阵列(Fc-PBGA)、芯片尺寸封装(CSP)以及多芯片组件(MCM)等，在这些封装中，有相当一部分使用了液体环氧材料封装技术。灌封，就是将液态环氧树脂复合物用机械或手工方式灌入装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下同化成为性能优异的热同性高分子绝缘材料。2产品性能要求灌封料应满足如下基本要求：性能好，适用期长，适合大批量自动生产线作业；黏度小，浸渗性强，可充满元件和线间；在灌封和固化过程中，填充剂等粉体组分沉降小，不分层；固化放热峰低，固化收缩小；同化物电气性能和力学性能优异，耐热性好，对多种材料有良好

3、的粘接性，吸水性和线膨胀系数小；在某些场合还要求灌封料具有难燃、耐候、导热、耐高低温交变等性能。9在具体的半导体封装中，由于材料要与芯片、基板直接接触，除满足上述要求外，还要求产品必须具有与芯片装片材料相同的纯度。在倒装芯片的灌封中，由于芯片与基板间的间隙很小，要求灌封料的黏度极低。为了减少芯片与封装材料间产生的应力，封装材料的模量不能太高。而且为了防止界面处水分渗透，封装材料与芯片、基板之间应具有很好的粘接性能。3灌封料的主要组份及作用灌封料的作用是强化电子器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件

4、、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露，改善器件的防水、防潮性能。环氧树脂灌封料是一多组分的复合体系，它南树脂、固化剂、增韧剂、填充剂等组成，对于该体系的黏度、反应活性、使用期、放热量等都需要在配方、工艺、铸件尺寸结构等方面作全面的设计，做到综合平衡。3．1环氧树脂环氧树脂灌封料一般采用低分子液态双酚A型环氧树脂，这种树脂黏度较小，环氧值高。常用的有E．54、E-51、E-44、E-42。在倒装芯片下填充的灌封中，由于芯片与基板之间的间隙很小，因此要求液体封装料的黏度极低。故单独使用双酚A型

5、环氧树脂不能满足产品要求。为了降低产品黏度，达到产品性能要求，我们可以采用组合树脂：如加入黏度低的双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型树脂以及具有较高耐热、电绝缘性和耐候性的脂环族环氧化物。其中，脂环族环氧化物本身还具有活性稀释剂的作用。3．2固化剂9同化剂是环氧灌封料配方中的重要成分，固化物性能很大程度取决于固化剂的结构。(1)室温同化一般采用脂肪族多元胺做固化剂，但这类固化剂毒性大、刺激性强、放热激烈，同化和使用过程中易氧化。因此，需要对多元胺进行改性，如利用多冗胺胺基上的活泼氢，部分与环氧基合成为羟烷基化及部分与丙

6、烯晴合成为氰乙基化的综合改性，可使固化剂达到低黏度、低毒、低熔点、室温固化并有一定韧性的综合改性效果。(2)酸酐类同化剂是双组分加热固化环氧灌封料最重要的同化剂。常用的同化剂有液体甲基四氢邻苯二甲酸酐、液体甲基六氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐等。这类固化剂黏度小，配合用量大，能在灌封料配方中起到同化、稀释双重作用，固化放热缓和，同化物综合性能优异。3．3固化促进剂双组分环氧一酸酐灌封料，一般要在140℃左右长时间加热才能固化。这样的固化条件，不仅造成能源浪费，而且多数电子器件中的元件、骨架外壳是难

7、以承受的。配方中加入促进剂组分则可有效降低固化温度、缩短固化时间。常用的促进剂有：卞基二胺、DMP-30等叔胺类。也可使用咪唑类化合物和羧酸的金属盐，如2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑等。3．4偶联剂为了增加二氧化硅和环氧树脂之间的密着性，需加入硅烷偶联剂。偶联剂可以改善材料的粘接性和防潮性。适用于环氧树脂的常用硅烷偶联剂有缩水甘油氧丙基三氧基硅烷(KH-560)、苯胺基甲三乙氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、α-巯基丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、二乙烯二胺基丙基三甲氧基硅烷等。93．5活性稀释剂单

8、独使用环氧树脂，加入无机填料后黏度明显增大，不利于操作和消泡，常需加入一定量的稀释剂，以增加其流动性和渗透I生，并延长使用期，稀释剂有活性和非活性之分。非活性稀释剂不参与固化反应，加人量过多，易造成产品收缩率提高，降低产品力学性能及热变形。活性稀释剂参与固化反应增加了反应物的链节，对固化物性能影响较小。灌封料中选用的就是活性生稀释剂，常用的有：正丁基缩水甘油