环氧封装模塑料

alexwtt

集成电路封装模塑料</B><p></p></B></P>
王天堂 王立刚  沈伟 陆士平<p></p></P>
（上海富晨化工有限公司   200233）</P>
摘要：</B>本文阐述了集成电路封装模塑料的研制、应用及发展，着重介绍了上海富晨公司新型封装绝缘树脂的优异性能。</P>
关键词：</B>集成电路  超低收缩   封装   模塑料</P>
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1、前言</P>
集成电路的封装就是将封装材料和半导体芯片结合在一起，形成一个以半导体为基础的电子功能块器件。封装材料除了保护芯片不受外界灰尘、潮气、机械冲击外，还起到了机械支撑和散热的功能。当今约有90%的芯片用模塑料进行封装。</P>
    随着IC高度集成化、芯片和封装面积的增大、封装层的薄壳化以及要求价格的进一步降低，对于模塑料提出了更高且综合性的要求，具体如下。</P>
（以下均要修改，调整语辞）</P>
（1）成型性  流动性、固化性、脱模性、模具玷污习性、金属磨耗性、材料保存性、封装外观性等。</P>
（2）耐热性  耐热稳定性、玻璃化温度、热变形温度、耐热周期西、耐热冲击性、热膨胀性、热传导性等。</P>
（3）耐湿性  吸湿速度、饱和吸湿量、焊锡处理后耐湿性、吸湿后焊锡处理后耐湿性等。</P>
（4）耐腐蚀性  离子性不纯物及分解气体的种类、含有量、萃取量。</P>
（5）粘接性  和元件、导线构图、安全岛、保护模等的粘接性，高湿、高湿下粘接强度保持率等。</P>
（6）电气特性 各种环境下电绝缘性、高周波特性、带电性等。</P>
（7）机械特性  拉伸及弯曲特性（强度、弹性绿高温下保持率）、冲击强度等。</P>
（8）其他  打印性（油墨、激光）、难燃性、软弹性、无毒及低毒性、低成本、着色性等。</P>
    从基材的综合特性来看，目前IC封装用邻甲酚甲醛型环氧树脂体系的较多，但由于环氧树脂的特性，使它在耐温性、工艺性、固化条件、封装流动性、固化物收缩等存在一些应用缺点。针对这些问题上海富晨化工公司开发了新型封装绝缘树脂，这种树脂具有工艺性好、固化方便、流动性好、固化收缩低的特点，目前已广泛替代环氧树脂成为这一行业的新宠。  </P>
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2、集成电路封装用树脂的要求</P>
2．1高纯度</P>
IC封装用模塑料的主要原料是树脂，由于IC封装时模塑料直接和蚀刻得十分精细的硅芯片及铝引线相接触，因此就对作为原材料的树脂的纯度有一定的要求，IC的集成度越高，对树脂纯度要求越高，因为树脂中残留的Na+、K+、以及HCOO-、CH3COO-对芯片及引线都有腐蚀作用，尤其是树脂中可水解氯离子遇水和湿气会生成盐酸，它的腐蚀作用很大。封装后的IC例行试验中其中有一项就是高压水蒸煮试验（PCT），一旦树脂中可水解氯值超过标准，该项试验就通不过，树脂按可水解氯的含量不同分成4个等级，详见表1</P>
表1   </B>各级封装用树脂含氯水平（</B>×106</B>）</B></P>
分级<p></p></P>标准品<p></p></P>高纯品<p></p></P>超高纯品<p></p></P>最先进品<p></p></P>可水解氯值 [1]<p></p></P>
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可水解氯值 [2]<p></p></P>
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总氯值<p></p></P>50<p></p></P>
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500<p></p></P>
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1 000~1 200<p></p></P>30<p></p></P>
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250~350<p></p></P>
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600~800<p></p></P>20<p></p></P>
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100~200<p></p></P>
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400~500<p></p></P>10<p></p></P>
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100以下<p></p></P>
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300~400<p></p></P>由于新型封装绝缘树脂独特的结构特点，决定了其水解氯含量一般都在超高纯品（总氯值《400—500》以上，具有更经济，更高纯的特性。<p></p></P>
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2．2 高功能化</P>
IC封装用的树脂除了要求高纯度化外，随着高集成化封装的大型、薄壳化，目前要求解决的是低收缩性（低应力化）、耐热冲击和低吸水性等技术瓶颈。而新型封装绝缘树脂具有大分子高交联结构，从而使树脂具有收缩性低，耐热冲击性好，吸水率低的特性，可以拥有比同类产品更好的功能性。具体性能如下：</P>
2．2．1低收缩性</P>
近年来，对于IC封装用模塑料最为关心的技术是模塑料固化后的内部应力问题。一旦内部应力的存在会使硅芯片表面的钝化膜产生裂缝、自身龟裂或连接线切断等现象。在目前超大规模集成电路产业化的时代，随着铝配线图的细微化、硅片大型化、封装的薄壳化，对树脂的低收缩特性要求就提出更高的要求。</P>
    内部应力发生的原因如下：模塑料热收缩与硅片热收缩有差异，即二者线膨胀系数不同，一般模塑料比硅片、引线的线膨胀系数要大一个数量级，同时加上模塑料在固化过程中生产的固化收缩，所以在成型加热到冷却至室温过程中会在硅片上残留应力。</P>
  热应力可以用下式来表示：</P>
                    σ＝K·E·α·ΔT<p></p></P>
式中  σ—</I>热应力；<p></p></P>
      K－</I>常数（固定值）；<p></p></P>
      E－</I>弹性模量；<p></p></P>
     ΔT－</I>模塑料T</I>g和室温的差；</P>
     α－</I>热膨胀系数。<p></p></P>
    从该公式中可以看出降低树脂的弹性模量（E）和T</I>g，以及减少树脂的固化收缩率是减少热应力的有效途径。</P>
新型封装绝缘树脂的最大特点是该树脂具有超低的固化线收缩率，从而使各种制品具有较低的固化后内应力，能够保证制品在冷热冲击环境中保证形状不变。表2是新型封装绝缘树脂与国内一知名品牌封装绝缘树脂的收缩性比较表。另外，美国密歇根州立大学的美国复合材料工程技术中心对该树脂的测试结果（ASTM标准下）也表明，该树脂的固化收缩率极低，该中心是选择了一美国著名的树脂供应商的产品作为对照，具体见表3。<p></p></B></P>
表2  </B>新型封装绝缘树脂与国内一知名品牌封装绝缘树脂的收缩性比较表<p></p></B></P>
固化条件</P>固化线收缩率*</P>新型封装绝缘树脂<p></p></P>对比树脂</P>常温固化</P>0.015%</P>2.8%</P>常温固化后，80℃2hr后固化处理</P>0.16%</P>3.6%</P>*根据HG/T2625-94《环氧浇铸树脂线性收缩率测定》进行试验。</P>
表3  </B>新型封装绝缘树脂体收缩率测试结果<p></p></B></P>
（美国密歇根州立大学的美国复合材料工程技术中心对该树脂的测试结果）<p></p></B></P>
固化条件</P>固化体收缩率</P>新型封装绝缘树脂</P>美国产对比树脂</P>CHP固化体系</P>—</P>7.18%</P>MEKP固化体系</P>1.73%</P>8.10%</P>    具体见www.fuchem.com </P>