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半导体封装业占据了国内集成电路产业的主体地位,如何选择电子封装材料的问题显得更加重要。根据资料显示,90%以上的晶体管及 70%~80 %的集成电路已使用塑料封装材料,而环氧树脂封装塑粉是最常见的塑料封装材料。本文将对环氧树脂封装塑粉的成分、特性、使用材料加以介绍,希望对 IC封装工程师们在选择材料、分析封装机理方面有所帮助。 1、封装的目的半导体封装使诸如二极管、晶体管、IC等为了维护本身的气密性,并保护不受周围环境中湿度与温度的影响,以及防止电子组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。因此,封装的目的有下列几点: (1) 防止湿气等由外部侵入; (2) 以机械方式支持导线; (3) 有效地将内部产生的热排出; (4) 提供能够手持的形体。以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳,成本较高,适用于可*性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较差,但是成本低,因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用品的主流。 2、封装所使用的塑料材料半导体产品的封装大部分都采用环氧树脂。它具有的一般特性包括:成形性、耐热性、良好的机械强度及电器绝缘性。同时为防止对封装产品的特性劣化,树脂的热膨胀系数要小,水蒸气的透过性要小,不含对元件有影响的不纯物, 引线脚(LEAD) 的接着性要良好。单纯的一种树脂要能完全满足上述特性是很困难的,因此大多数树脂中均加入填充剂、偶合剂、硬化剂等而成为复合材料来使用。一般说来环氧树脂比其它树脂更具有优越的电气性、接着性及良好的低压成形流动性,并且价格便宜,因此成为最常用的半导体塑封材料。 3、环氧树脂胶粉的组成一般使用的封装胶粉中除了环氧树脂之外,还含有硬化剂、促进剂、抗燃剂、偶合剂、脱模剂、填充料、颜料、润滑剂等成分,现分别介绍如下: (EPOXY RE SIN) 使用在封装塑粉中的环氧树脂种类有双酚 A系(BISPHENOL-A) 、NOVOLAC EPOXY 、环状脂肪族环氧树脂(CYCLICALIPHATIC EPOXY) 、环氧化的丁二烯等。封装塑粉所选用的环氧树脂必须含有较低的离子含量,以降低对半导体芯片表面铝条的腐蚀,同时要具有高的热变形温度,良好的耐热及耐化学性,以及对硬化剂具有良好的反应性。可选用单一树脂,也可以二种以上的树脂混合使用。 (HARDENER) 在封装塑粉中用来与环氧树脂起交联(CROSSLINKING) 作用的硬化剂可大致分成两类:(1) 酸酐类(ANHYDRIDES); (2) 酚树脂(OVOLAC) 。以酚树脂硬化和酸酐硬化的环氧树脂系统有如下的特性比较: ●弗以酚树脂硬化的系统的溢胶量少,脱模较易,抗湿性及稳定性均较酸酐硬化者为佳; ●以酸酐硬化者需要较长的硬化时间及较高温度的后硬化(POSTCURE) ; ●弗以酸酐硬化者对表面漏电流敏感的元件具有较佳的相容性; ●费以酚树脂硬化者在 150 -175~C 之间有较佳的热稳定性,但温度高于 175~( 2 则以酸酐硬化者为佳。硬化剂的选择除了电气性质之外,尚要考虑作业性、耐湿性、保存性、价格、对人体安全性等因素。 (ACCELERATO ORCATALYST) 环氧树脂封装塑粉的硬化周期(CURING CYCLE) 约在 90-180 秒之间,必须能够在短时间内硬化,因此在塑