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FRP玻璃鋼復合材料論壇

標題: 環(huán)氧封裝模塑料 [打印本頁]

作者: alexwtt 時間: 2005-9-14 12:34
標題: 環(huán)氧封裝模塑料
集成電路封裝模塑料
王天堂王立剛 沈偉陸士平
（上海富晨化工有限公司 200233）
摘要：本文闡述了集成電路封裝模塑料的研制、應用及發(fā)展，著重介紹了上海富晨公司新型封裝絕緣樹脂的優(yōu)異性能。
關鍵詞：集成電路 超低收縮封裝模塑料
 
1、前言
集成電路的封裝就是將封裝材料和半導體芯片結合在一起，形成一個以半導體為基礎的電子功能塊器件。封裝材料除了保護芯片不受外界灰塵、潮氣、機械沖擊外，還起到了機械支撐和散熱的功能。當今約有90%的芯片用模塑料進行封裝。
隨著IC高度集成化、芯片和封裝面積的增大、封裝層的薄殼化以及要求價格的進一步降低，對于模塑料提出了更高且綜合性的要求，具體如下。
（以下均要修改，調(diào)整語辭）
（1）成型性 流動性、固化性、脫模性、模具玷污習性、金屬磨耗性、材料保存性、封裝外觀性等。
（2）耐熱性 耐熱穩(wěn)定性、玻璃化溫度、熱變形溫度、耐熱周期西、耐熱沖擊性、熱膨脹性、熱傳導性等。
（3）耐濕性 吸濕速度、飽和吸濕量、焊錫處理后耐濕性、吸濕后焊錫處理后耐濕性等。
（4）耐腐蝕性 離子性不純物及分解氣體的種類、含有量、萃取量。
（5）粘接性 和元件、導線構圖、安全島、保護模等的粘接性，高濕、高濕下粘接強度保持率等。
（6）電氣特性各種環(huán)境下電絕緣性、高周波特性、帶電性等。
（7）機械特性 拉伸及彎曲特性（強度、彈性綠高溫下保持率）、沖擊強度等。
（8）其他 打印性（油墨、激光）、難燃性、軟彈性、無毒及低毒性、低成本、著色性等。
從基材的綜合特性來看，目前IC封裝用鄰甲酚甲醛型環(huán)氧樹脂體系的較多，但由于環(huán)氧樹脂的特性，使它在耐溫性、工藝性、固化條件、封裝流動性、固化物收縮等存在一些應用缺點。針對這些問題上海富晨化工公司開發(fā)了新型封裝絕緣樹脂，這種樹脂具有工藝性好、固化方便、流動性好、固化收縮低的特點，目前已廣泛替代環(huán)氧樹脂成為這一行業(yè)的新寵。 
 
2、集成電路封裝用樹脂的要求
2．1高純度
IC封裝用模塑料的主要原料是樹脂，由于IC封裝時模塑料直接和蝕刻得十分精細的硅芯片及鋁引線相接觸，因此就對作為原材料的樹脂的純度有一定的要求，IC的集成度越高，對樹脂純度要求越高，因為樹脂中殘留的Na+、K+、以及HCOO-、CH3COO-對芯片及引線都有腐蝕作用，尤其是樹脂中可水解氯離子遇水和濕氣會生成鹽酸，它的腐蝕作用很大。封裝后的IC例行試驗中其中有一項就是高壓水蒸煮試驗（PCT），一旦樹脂中可水解氯值超過標準，該項試驗就通不過，樹脂按可水解氯的含量不同分成4個等級，詳見表1
表1 各級封裝用樹脂含氯水平（×106）
分級標準品高純品超高純品最先進品可水解氯值 [1]
 
可水解氯值 [2]
 
總氯值50
 
500
 
1 000~1 20030
 
250~350
 
600~80020
 
100~200
 
400~50010
 
100以下
 
300~400由于新型封裝絕緣樹脂獨特的結構特點，決定了其水解氯含量一般都在超高純品（總氯值《400—500》以上，具有更經(jīng)濟，更高純的特性。
 
2．2 高功能化
IC封裝用的樹脂除了要求高純度化外，隨著高集成化封裝的大型、薄殼化，目前要求解決的是低收縮性（低應力化）、耐熱沖擊和低吸水性等技術瓶頸。而新型封裝絕緣樹脂具有大分子高交聯(lián)結構，從而使樹脂具有收縮性低，耐熱沖擊性好，吸水率低的特性，可以擁有比同類產(chǎn)品更好的功能性。具體性能如下：
2．2．1低收縮性
近年來，對于IC封裝用模塑料最為關心的技術是模塑料固化后的內(nèi)部應力問題。一旦內(nèi)部應力的存在會使硅芯片表面的鈍化膜產(chǎn)生裂縫、自身龜裂或連接線切斷等現(xiàn)象。在目前超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)化的時代，隨著鋁配線圖的細微化、硅片大型化、封裝的薄殼化，對樹脂的低收縮特性要求就提出更高的要求。
內(nèi)部應力發(fā)生的原因如下：模塑料熱收縮與硅片熱收縮有差異，即二者線膨脹系數(shù)不同，一般模塑料比硅片、引線的線膨脹系數(shù)要大一個數(shù)量級，同時加上模塑料在固化過程中生產(chǎn)的固化收縮，所以在成型加熱到冷卻至室溫過程中會在硅片上殘留應力。
 熱應力可以用下式來表示：
 σ＝K·E·α·ΔT
式中 σ—熱應力；
 K－常數(shù)（固定值）；
 E－彈性模量；
 ΔT－模塑料Tg和室溫的差；
 α－熱膨脹系數(shù)。
從該公式中可以看出降低樹脂的彈性模量（E）和Tg，以及減少樹脂的固化收縮率是減少熱應力的有效途徑。
新型封裝絕緣樹脂的最大特點是該樹脂具有超低的固化線收縮率，從而使各種制品具有較低的固化后內(nèi)應力，能夠保證制品在冷熱沖擊環(huán)境中保證形狀不變。表2是新型封裝絕緣樹脂與國內(nèi)一知名品牌封裝絕緣樹脂的收縮性比較表。另外，美國密歇根州立大學的美國復合材料工程技術中心對該樹脂的測試結果（ASTM標準下）也表明，該樹脂的固化收縮率極低，該中心是選擇了一美國著名的樹脂供應商的產(chǎn)品作為對照，具體見表3。
表2 新型封裝絕緣樹脂與國內(nèi)一知名品牌封裝絕緣樹脂的收縮性比較表
固化條件固化線收縮率*新型封裝絕緣樹脂對比樹脂常溫固化0.015%2.8%常溫固化后，80℃2hr后固化處理0.16%3.6%*根據(jù)HG/T2625-94《環(huán)氧澆鑄樹脂線性收縮率測定》進行試驗。
表3 新型封裝絕緣樹脂體收縮率測試結果
（美國密歇根州立大學的美國復合材料工程技術中心對該樹脂的測試結果）
固化條件固化體收縮率新型封裝絕緣樹脂美國產(chǎn)對比樹脂CHP固化體系—7.18%MEKP固化體系1.73%8.10% 具體見www.fuchem.com

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