化学功能材料 第七章 环氧塑封料.docx
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化学功能材料第七章环氧塑封料
环氧塑封料
按包封材料分类的封装类型：
•陶瓷封装：
气密性封装
•金属封装：
气密性封装
•塑料封装：
非气密性封装,>90%,民用产品
塑料封装用树脂选择原则：
•优良的介电性能
•耐热、耐寒、耐湿、耐大气、耐辐射，散热性能好
•CTE匹配好，粘结性能好
•固化收缩率小，尺寸稳定
•不污染半导体器件表面
•加工性能好
环氧塑封料的组分与性能
环氧塑封料是由环氧树脂及其固化剂酚醛树
脂等组分组成的模塑粉，在热和固化促进剂作用
下,环氧树脂与固化剂发生反应,产生交联固化作
用,成为热固性树脂。
•优良的粘结性
•优异的电绝缘性能
•机械强度高
•耐热性、耐化学腐蚀性良好
•吸水率低
•成型收缩率低,成型工艺性能良好
•应用范围宽
环氧塑封料组成
环氧树脂
固化剂
10-30%
6%
固化促进剂
惰性填充剂
阻燃剂
<1%
60-90%
<8%
痕量
脱模剂
偶联剂
痕量
着色剂
<2%
<2.5%
<2%
释放应力添加剂
其它
1.环氧树脂
•作为基体树脂将其它成分结合到一起；
•决定塑封料成型时的流动性和反应性;
•决定固化物的机械、电气、耐热性能。
环氧当量是环氧树脂最重要技术指标。
环氧当量低（官能团密度高），交联密度高，Tg
高，塑封料弯曲强度高，耐热性及介电性能好。
若交联密度过高，材料变脆。
选择合适的基质树脂分子量、环氧当量和交
联密度是制备模塑料的关键。
2.固化剂
与环氧树脂发生化学反应形成交联结构的化
合物。
固化剂与环氧树脂共同影响塑封料的流动
性、热性能、机械性能、电性能。
环氧交联剂：
胺、酸酐、酚类
微电子封装常用：
苯酚酚醛树脂、邻甲酚醛树脂
成型性、电学性能、热学性能和抗潮性良好。
3.促进剂
提高聚合反应速度，缩短在模固化时间。
常见促进剂：
胺类、咪唑、有机磷酸盐，Lewis酸及盐
重要性质：
反应性增强程度，反应时间，电性能
Lewis酸及盐
适中
胺类有机磷酸盐
反应性好
好
短
好
好
固化时间短
电学性能差
抗潮性差
理想
理想
理想
4.填充料
改善环氧塑封料的参数与性能：
材料粘性、
固化时收缩、CTE、热导率、弹性模量、成本等
•使用填充料的优点：
减少收缩，增强韧性，增强耐磨性，减少吸
水性，提高热形变温度，提高热导率，减少
CTE。
•使用填充料的缺点：
增加重量，增加粘度，提高介电常数
填充料选择：
大小，机械性能，化学稳定性，导热性，抗
潮性，放射性（存储器），磨蚀性（磨具寿命）
常见填充剂及其对塑封料特性的改进
填充剂
特性
AlO耐磨性,电阻率,尺寸稳定性,韧性,热
23
导率
SbO
阻燃性
热导率
23
BeO
CaSiO抗拉强度,抗弯强度
3
Cu电导率,热导率,抗拉强度
SiO耐磨性,电性能,尺寸稳定性,热导
2
率，抗潮性
Ag电导率,热导率
SiO（硅微粉）
2
介电性能优异，CTE低，导热系数高，价格低
降低：
CTE,吸水率，成型收缩率，成本
提高：
耐热性，机械强度，介电性能，导热率
SiO在塑封料中含量：
60-90%，其性能优劣
2
影响塑封料的品质。
SiO的粒径：
10-25um较合适，<125um
2
增加填充料含量，可降低CTE，改善失配，
但粘度增加，带来流动性、成型问题，如空洞增
加。
5.阻燃剂
•溴代环氧树脂
溴代双酚A环氧树脂，溴代酚醛环氧树脂
溴离子有锈蚀性
•锑化物SbO
23
成本高
•其它阻燃剂
氯化石蜡，Al（OH），磷衍生物
3
使用非水溶性化合物及离子吸收剂，可控制
阻燃剂的锈蚀效应
6.应力释放添加剂
应力释放添加剂：
降低热收缩应力，降低诱导
和扩展在塑封料或芯片钝化层内产生的裂纹，
降低弹性模量，增加柔韧性，降低CTE。
增塑剂：
降低张力系数，提高塑封料的可延展
性，减少收缩，改进粘附特性。
主要应力释放剂：
硅树脂，丙烯腈-丁二烯橡胶，聚丁烯丙烯酸盐
7.着色剂
遮盖封装器件的设计，防止光透过。
高色素碳黑：
<0.5%
含有机染料的塑封料，热稳定性不及无机添加
剂。
光阻器件用白色塑封料。
8.脱模剂
使固化后的产品容易地从磨具中取出。
脱模剂的选择：
由模具材料和封装类型而定
•保证模块可从磨具中脱离
•芯片、框架材料和塑封料间有很好的粘性
可通过控制脱模剂的活性（与温度有关）实现
环氧塑封料中的脱模剂：
烃腊（巴西棕榈蜡）、硅树脂、碳氟化合物、有机
酸盐
9.离子捕获剂
减少封装体内部金属与包封料界面处水气的
导电性，从而延缓电化学锈蚀降解过程。
电化学锈蚀条件：
水、迁移离子
•吸潮性：
难克服
•降低离子含量或降低离子的可迁移性
离子捕获剂：
金属氧化物水合物粉末
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