环氧树脂灌封料及其工艺取题目阐发

1、在电子封装技能范畴的两次庞大的厘革

第一次厘革显现在20世纪70年月前半期，其特性是由针脚插入式安置技能(如DIP)过渡到四边扁平封装的外貌贴装技能(如QFP)；第二次变化产生在20世纪90年月中期，其标记是焊球阵列，BGA型封装的显现，与此对应的外貌贴装技能与半导体集成电路技能一路跨入21世纪。

随着技能的进展，显现了很多新的封装技能和封装情势，如芯片直接粘接、灌封式塑料焊球阵列(CD-PBGA)、倒装片塑料焊球阵列(Fc-PBGA)、芯片尺寸封装(CSP)以及多芯片组件(MCM)等，在这些封装中，有相称一部门利用了液体环氧质料封装技能。

灌封，便是将液态环氧树脂复合物用机器或手工方法注意灌输装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为性能优秀的热同性高分子绝缘质料。

2、产物性能要求

灌封料应餍足如下根本要求:

性能好，实用期长，得当大批量主动生产线作业；

黏度小，浸渗性强，可满盈元件和线间；

在灌封和固化历程中，添补剂等粉体组分沉降小，不分层；

固化放热峰低，固化紧缩小；

固化物电气性能和力学性能优秀，耐热性好，对多种质料有精良的粘接性，吸水性和线膨胀系数小；

在某些场所还要求灌封料具有难燃、耐候、导热、耐崎岖温交变等性能。

在详细的半导体封装中，因为质料要与芯片、基板直接打仗，除餍足上述要求外，还要求产物一定具有与芯片装片质料雷同的纯度。

在倒装芯片的灌封中，因为芯片与基板间的间隙很小，要求灌封料的黏度极低。为了淘汰芯片与封装质料间孕育发生的应力，封装质料的模量不克不及太高。并且为了防备界面处水分渗入渗出，封装质料与芯片、基板之间应具有很好的粘接性能。

3、灌封料的重要组份及作用

灌封料的作用是强化电子器件的团体性，进步对外来打击、震惊的抗击力；进步内部元件、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；幸免元件、线路直接袒露，改进器件的防水、防潮性能。

环氧树脂灌封料是一多组分的复合体系，树脂、固化剂、增韧剂、添补剂等构成，对付该体系的黏度、反响活性、利用期、放热量等都必要在配方、工艺、铸件尺寸布局等方面作全面的设计，做到综合均衡。

3.1 环氧树脂

环氧树脂灌封料普通采纳低分子液态双酚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。

在倒装芯片下添补的灌封中，因为芯片与基板之间的间隙很小，是以要求液体封装料的黏度极低。故单独利用双酚A型环氧树脂不克不及餍足产物要求。

为了低落产物黏度，到达产物性能要求，我们可以采纳组合树脂：如参加黏度低的双酚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树脂环族环氧化物。此中，树脂环族环氧化物自己还具有活性稀释剂的作用。

3.2 固化剂

固化剂是环氧灌封料配方中的紧张身分，固化物性能很大水平取决于固化剂的布局。

(1)室温固化普通采纳脂肪族多元胺做固化剂，但这类固化剂毒性大、刺激性强、放热猛烈，固化和利用历程易氧化。是以，必要对多元胺举行改性，如使用多冗胺胺基上的生动氢，部门与环氧基合成为羟烷基化及部门与丙烯腈合成为氰乙基化的综合改性，可使固化剂到达低黏度、低毒、低熔点、室温固化并有必然韧性的综合改性成效。

(2)酸酐类固化剂是双组分加热固化环氧灌封料最紧张的固化剂。常用的固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，共同用量大，能在灌封料配方中起到固化、稀释双重作用，固化放热和缓，固化物综合性能优秀。

3.3固化促进剂

双组分环氧一酸酐灌封料，普通要在140℃左右永劫间加热才气固化。如许的固化条件，不但造成能源白费，并且多数电子器件中的元件、骨架外壳是难以蒙受的。配方中参加促进剂组分则可有用低落固化温度、收缩固化时间。

常用的促进剂有:卞基二胺、DMP-30等叔胺类。也可利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

为了增添二氧化硅和环氧树脂之间的密着性，需参加硅烷偶联剂。偶联剂可以改进质料的粘接性和防潮性。

实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。

3.5 活性稀释剂

单独利用环氧树脂，参加无机填料后黏度显着增大，倒霉于操纵和消泡，常需参加必然量的稀释剂，以增添其流淌性和渗入渗出性，并延伸利用期，稀释剂有活性和非活性之分。

非活性稀释剂不参加固化反响，参加量过多，易造成产物紧缩率进步，低落产物力学性能及热变形。活性稀释剂参加固化反响增添了反响物的粘性，对固化物性能影响较小。

灌封猜中选用的便是活性稀释剂，常用的有：正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、二乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚。

3.6 添补剂

灌封猜中填料的参加对进步环氧树脂成品的某些物理性能和低落本钱有显着的作用。它的添加不但能低落本钱，还能低落固化物的热膨胀系数、紧缩率以及增添热导率。

在环氧灌封猜中常用的添补剂有二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化硼等质料。二氧化硅又分为结晶型、熔融角型和球形二氧化硅。在电子封装用灌封猜中，因为产物要求，优选熔融球形二氧化硅。

3.7 消泡剂

为相识决液体封装料固化后外貌留有气泡的题目，可参加消泡剂。常用的是乳化硅油类乳化剂。

3.8 增韧剂

增韧剂在灌封猜中起偏重要作用，环氧树脂的增韧改性重要通过加增韧剂、增塑剂等来革新其韧性，增韧剂有活性和惰性两种，活性增韧剂能和环氧树脂一路到场反响，增添反响物的粘性，从而增添固化物的韧性。普通选择端羧基液体丁腈橡胶，在体系内形成增韧的"海岛布局"，增添质料的打击韧度和耐热打击性能。

3.9 其他组分

为餍足灌封件特定的技能、工艺要求，还可在配方中加人其他组分。如阻燃剂可进步质料的工艺性；着色剂用以餍足产物表面要求等。

4、灌封工艺

环氧树脂灌封有常态和真空两种工艺。图为手工真空灌封工艺流程。

5、常见题目及办理要领

5.1 放电、线间打火或击穿征象

因为灌封工艺不妥，器件在事情时会孕育发生放电、线间打火或击穿征象，这是由于这类产物高压线圈线径很小(普通只有0．02mm～0．04mm)，灌封料未能完全浸透匝间，造成线圈匝间存留清闲。

因为清闲介电常数远小于环氧灌封料，在交变高压条件下会孕育发生不匀称电场，引起局部放电，使质料老化剖析造成绝缘粉碎。从工艺角度来看，造成线间清闲有两方面缘故原由：

(1)灌封时真空度不敷高，线间氛围未能完全清除，使质料无法完全浸渗；

(2)灌封前产物预热温度不敷，注意灌输产物物料黏度不克不及敏捷低落，影响浸渗。对付手工灌封或先混淆脱泡后真空灌封工艺，物料混淆脱泡温度高、作业时间长或凌驾物料实用期以及灌封后产物未准时进入加热固化步伐，都市造成物料黏度增大，影响对线圈的浸渗。热同性环氧灌封质料复合物，肇始温度越高黏度越小，随时间延伸黏度增进也越敏捷。

是以，为使物料对线圈有精良的浸渗性，操纵上应细致做到灌封料复合物应连结在符合的温度范畴内，并在实用期内利用完毕。灌封前产物要加热到划定温度，灌封完毕应准时进入加热固化步伐，灌封真空度要切合技能范例要求。

5.2 器件外貌缩孔、局部凹陷、开裂

灌封料在加热固化历程中会孕育发生两种紧缩：由液态到固态相变历程中的化学紧缩和降温历程中的物理紧缩。

固化历程中的化学改变紧缩又有两个历程：从灌封后加热化学交联反响开始到微观网状布局开端形成阶段孕育发生的紧缩，称之为凝胶预固化紧缩；从凝胶到完全固化阶段孕育发生的紧缩我们称之为后固化紧缩。这两个历程的紧缩量是纷歧样的，前者由液态变化成网状布局历程中物理状态产生突变，反响基团斲丧量大于后者，体积紧缩量也高于后者。

如灌封产物接纳一次高温固化，则固化历程中的两个阶段过于靠近，凝胶预固化和后固化近乎同时完成，这不但会引起过高的放热峰、破坏元件，还会使灌封件孕育发生庞大的内应力造成产物内部和表面的缺损。为得到精良的产物，一定在灌封料配方设计和固化工艺订定时，重点存眷灌封料的固化速率与固化条件的立室题目。通常采纳的要领是遵照灌封料的性子、用途按差别温区分段固化。

在预固化温区段灌封料固化反响迟钝举行、反响热渐渐开释，物料黏度增添和体积紧缩平缓举行。此阶段物料处于流态，则体积紧缩体现为液面降落直至凝集，可完全消除该阶段体积紧缩内应力。

从凝胶预固化到后固化阶段升温应平缓，固化完毕灌封件应随加热设置装备摆设同步迟钝降温，多方面淘汰、调治产物内应力漫衍状态，可幸免产物外貌孕育发生缩孔、凹陷乃至开裂征象。

对灌封料固化条件的制定，还要参照灌封器件内元件的排布、饱满水平及产物巨细、形状、单只灌封量等。对单只灌封量较大而封埋元件较少的，得当地低落凝胶预固化温度并延伸时间是完全须要的。

5.3 固化物外貌不良或局部不固化

固化物外貌不良或局部不固化等征象也多与固化工艺相干。中国环氧树脂行业协会专家表现，其重要缘故原由是计量或混淆装置失灵、生产职员操纵失误；A组分永劫间存放显现沉淀，用前未能充实搅拌匀称，造成树脂和固化剂现实比例失调，B组分永劫间敞口存放，吸湿失效；热潮湿季候灌封件未准时进入固化步伐，物件外貌吸湿。

总之，要得到一个精良的灌封及固化工艺简直是一个值得高度器重的题目。

声明：文章泉源于网络，电子制造资讯站转载仅为分享差别技能内容，如有泉源标注错误或侵占了您的正当权柄，请作者持权属证明与小编联络，我们将准时改正、删除，感谢！

电子制造资讯站

每天禀享技能文章！