技术资料应用环氧绿色封装环氧塑封料研究

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1、专题报道绿色封装环氧塑封料研究成兴明（江苏中电华威电子股份有限公司）摘要：为了保护生态环境，2003年2月13日，欧盟公布了两个指令：WEEE（废弃的电气和电子装置）、RoHS（在电气和电子装置中限制使用其废弃物会产生有害物质的某些材料），指令规定必须在废弃的电气或电子器材：大型家用电器、小型家用电器、IT器材、通讯器材、收音机、电视机、电声设备、音乐器具、照明装置、医疗设备系统、监控及控制器械、玩具、电气或电子工具、自动售货机等电子产品中，将限期禁止使用六种有害材料：铅（阴极射线管中的铅除外）、

2、6价铬、镉、多氯联苯、卤化阻燃剂、放射性物质、石棉等物质。2006年7月1日为最后执行日期。为了遵守欧盟两个指令，必须对IC封装过程及封装材料加以改变或改进。关键词：绿色封装；环氧塑料；环境保护1无铅焊工艺对环氧塑封料性2.1阻燃机理分析能要求一般高分子材料燃烧机理：在热源的作用下，有机物进行热分解，分解产生的可燃性气体(主要对于IC封装本身而言，立法对其产生的最大的生成物)向材料内部及外部扩散，遇到外部火焰或影响就是禁止使用铅和卤化型阻燃剂。就封装过程热辐射而燃烧，燃烧的高分子材料又成为新的热源

3、而言，在回流焊过程中要避免使用铅焊接。至于无从而引起燃烧的连锁反应，阻燃剂的作用是阻止该卤封装材料，必须将溴代环氧和氧化锑阻燃剂清连锁反应的发生。除，原因是溴阻燃剂在燃烧过程中产生：二恶英、●燃烧过程示意图：溴化二苯并二恶英、多溴二苯并呋喃等有害物质；氧化锑重金属会引起地下水污染等。这对于环氧塑封料而言，作为阻燃剂的溴代环氧和氧化锑必须由其它的新型材料来代替。为了避免使用含铅焊料，回流焊的温度必须由240℃升高到260℃甚至更高（取决于所使用的焊接材料）。回流焊温度的升高将导致一系列有关可靠性的问

4、题的产生，其中包括环氧塑封料与硅片/框架/基底之间的爆米花现象，由于应力过大而引起的塑封料或硅片的裂缝等问题。对于环氧塑封料材料本身而言，除了不能使用溴代环氧和氧化锑外，还要求能够通过260℃回流焊温度条件下的更为严格的耐湿性、耐焊性考核。2开发绿色环氧塑封料的技术根据高分子材料燃烧过程机理分析，阻燃剂的路线综述作用就是切断燃烧连锁反应过程中的某一个环节，2半导体技术第29卷第8期二OO四年八月专题报道阻止燃烧连锁反应的发生，达到阻燃的目的。阻燃③在热分解过程中，产生不燃烧气体，稀释剂主要从以下几

5、个方面机理来达到阻燃目的（作用氧气及可燃性气体浓度，以达到阻燃的效果；于燃烧反应过程中的环节见上图）：④在热分解过程中形成不燃烧的薄膜，隔断氧①在加热过程中，阻燃剂发生吸热脱水反应，气的进入，以达到阻燃的效果；阻止温度的升高，以达到阻燃效果；⑤在热的的作用下产生能够妨碍与燃烧有关的②　在熔融热分解过程中，使固体残渣生产物自由基产生及链增长反应，以达到阻燃的效果；增大，减少可燃性气体生成，以达到阻燃效果；●各种阻燃剂及其阻燃机理（表1）表1各种阻燃剂及其阻燃机理阻燃剂类型阻燃机理金属氢氧化物·吸热脱

6、水反应2Al(OH)→AlO+3HO3232·促进碳化·稀释氧气浓度磷化合物→PO→偏磷酸→原磷酸25磷化合物·促进碳化↑↑↑·隔绝氧气OOHOH（碳化膜形成）O222氮化合物·稀释氧气浓度NO、NO生成2硼化合物·吸热脱水反应2HBO→BO+3HO43232·隔绝氧气锡化合物·促进碳化SnO+4HCl→SnCl+2HO（和锑具有同样的效果）222·隔绝氧气硅化合物·隔绝氧气碳化硅生成阻燃触媒·促进碳化→交联结构改进·促进碳化交联度增高→分解能量增大→低分子化难→碳化物增加有机过氧化物·燃烧反应停

7、止燃烧自由基减少卤素系列化合物·稀释氧气浓度HCl、HBr产生燃烧自由基减少R·+Br·→RBr·燃烧反应停止硅化合物·隔绝氧气SbO→SbBr燃烧自由基减少H·+SbX·→HX+Sb2332.2绿色环氧塑封料阻燃剂选择清除氢基：H.+PO.→HPO阻燃剂从含卤型转变到无卤型，这将对环氧塑HPO+H.→H+PO.封料的物理性能产生影响，其中包括：流动长度、2磷阻燃剂共有两种类型：有机体系与无机体胶化时间、粘度、飞边/溢料、硬度、玻璃化温系。对于无机体系，通常使用红磷。红磷阻燃效度、热膨胀系数、弯曲

8、模量及弯曲强度。果好，使用量较少。当燃烧发生时，塑料表面开从表2可以看出，阻燃剂中氮、磷类及金属氢始燃烧，红磷生成磷酸，凝结成固体的磷酸将燃烧氧化物可以作为绿色环氧塑封料阻燃剂，目前用在的塑料表面的氢和氧清除并将塑料转变成碳层。虽绿色环氧塑封料主要选择表3中所示阻燃剂类型：然红磷作为阻燃剂很有效，但是由于其纯度很难达●磷型阻燃剂到一定的要求，可能会产生负面影响，有可能降低含磷型材料阻燃剂的机理是在塑料的表面形成塑料的可靠性、固化性及防潮性能。目前正在研究碳层将氧隔绝。对红磷颗粒表面