国外大力提升环氧树脂电子封装水平
2004-05-27 阅读 5 次
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| 为了适应半导体技术飞速发展对封装材料提出的越来越高的要求，国外对用于电子封装的环氧树脂的生产技术大力进行改进，以提升其技术档次，满足电子产业的要求。 低粘度化是目前全球环氧树脂改进的重要方向。用环氧树脂封装成型的半导体器件是由不同的线膨胀系数的材料组成的。在封装器件内部，由于成型固化收缩和热收缩而产生的热应力，是强度下降、老化开裂、封装裂纹、空洞、钝化、离层等缺陷的主要原因。低粘度化主要目的就是降低封装树脂的内应力，使其具有高填充性和可靠性，以使封装器件具有高可靠性。实现这一目标主要有3个途径：一是降低封装材料玻璃化温度，二是降低封装材料模量，三是降低封装材料线膨胀系数。前两种方法在降低玻璃化温度的同时也降低了封装材料的耐热性，最后的结果是封装器件的可靠性也降低了；因此最后一种方法已成为降低内应力主要方法。该方法通常在环氧树脂中添加大量二氧化硅之类的无机填充剂粉末，大幅度降低封装材料线膨胀系数，达到降低内应力目的。为使填充的大量无机填充剂均匀，要求环氧树脂粘度低或熔融粘度低，只有这样才能使封装材料具有优良流动性，使封装器件实现小型、薄型化，既具有高性能，又具有低应力。 在提高耐热性的同时降低吸水率成为第二个发展方向。近年来，随着电子领域高密度安装技术的迅速发展，采用薄型化封装的越来越多。但是当这种薄型封装器件安装到印刷线路板上时，要把封装件整体放到锡浴中浸渍，这种焊接工艺要经受200℃以上的高温，此外在航天航空、国防等高科技领域，由于使用环境的恶劣，要求封装材料必须具备高耐热性。为了提高封装材料的耐热性，一般是要提高封装材料的交联度。另外，在环氧树脂的结构中导入奈环、恿环等多环基，或者在二聚环戊二烯骨架中导入酚基也可达到提高耐热性的目的。很显然多官能团型的环氧树脂是有利于提高封装材料的交联度的。 随着封装器件的高性能化，要求环氧树脂不仅要具有高耐热性，还必须具有低吸水率。如果所用环氧树脂封装材料的耐湿性不好，则封装件金属配线易被腐蚀钝化；另一方面如果封装件处在高温高湿环境中，则水分易从封装材料和引出线框界面或孔隙处浸入，使配线结构产生松动等不良缺陷。为了降低封装材料的吸水率，在环氧树脂结构中尽量减少经基和醚基等极性大的基团浓度，导入极性小的C-H键和憎水性较大的含硅和含氟结构。提高耐热性和降低吸水率是一对矛盾。因为提高封装材料的耐热性一般是要提高封装材料的交联度。但是封装材料的自由体积也增加了，导致吸水率也提高了。这就需要在两者中找到最佳平衡值，既使封装材料具有高耐热性又具有低吸水率。经实验证明：最好采用官能团数多，分子量大的原料与环氧氯丙烷反应后形成缩水甘油醚，这类原料包括联苯、荣和脂肪族多环化合物(如二聚环戊二烯)。此外，添加填料对防止水分渗透是有利的，但是增加填料含量是有限度的，太多的填料容易引起塑封料熔融粘度上升，影响到塑封料的成型性能。 环氧树脂在电子封装材料中有着极其重要的作用，但是为了适应半导体技术的飞速发展，封装材料技术也在不断地进步。目前国内环氧树脂业也在紧紧追踪国外高性能封装材料的需求和开发的最新动向。开发低粘度或熔融粘度低的二官能团型的环氧树脂，通过填充高含量无机填充剂，大幅度降低封装器件的内应力，减少钝化开裂、配线松动和导线断裂等不良缺陷；开发多宫能团型的环氧树脂，同时在环氧树脂中导入耐热和耐湿结构的化合物，使封装器件既具有高耐热性，又具有低吸水率和低的内应力。使国内环氧树脂业尽快跟上国际发展前沿。 | ||
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