电子元件的塑封和电子级环氧模塑料

1.电子封装的功能及类型

半导体微电子技能为当代科技、军事、国民经济和人们的日常事情与生活首创了前所未有的发展根本和条件，一贯保持着良好的发展势头，半导体工业的年产值一样平常均以10%以上的速率逐年递增。

电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生，伴随其发展而发展，终极发展成当今的封装行业。
在电子技能日月牙异的变革潮流下，集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展，因而，对集成电路的封装也提出了愈来愈高的哀求。
而集成电路封装技能的进步又极大地促进了集成电旅程度的提高，深刻地影响着集成电路提高的步伐。

半导体芯片只是一个相对独立的个体，为完成它的电路功能，必须与其他芯片、外引线连接起来。
由于当代电子技能的发展，集成度迅猛增加，一个芯片上引出线高达千条以上，旗子暗记传输韶光、旗子暗记完全性成为十分主要的问题。
集成度的增加，使芯片上能量急剧增加，每个芯片上每秒产生的热量高达10J以上，因而如何及时散热使电路在正常温度下事情，成为一个主要问题。
有些电路在恶劣的环境（水汽、化学介质、辐射、振动）下事情，这就须要对电路进行分外的保护。
由此可见，要充分发挥半导体芯片的功能，对半导体集成电路和器件的封装是必不可少的。
电子封装的四大功能为：①为半导体芯片供应旗子暗记的输入和输出通路；②供应热通路，散逸半导体芯片产生的热量；③接通半导体芯片的电流利路；④供应机器支撑和环境保护。

可以说，电子封装直接影响着集成电路和器件的电、热、光和力学性能，还影响其可靠性和本钱。
同时，电子封装对系统的小型化常起到关键浸染。
因此，集成电路和器件哀求电子封装具有优秀的电性能、热性能、力学性能和光性能，同时还必须具有高的可靠性和低的本钱。
可以说，无论在军用电子元器件中，还是在民用消费类电路中，电子封装都有着举足轻重的地位，概括起来即根本地位、先行地位和制约地位。

集成电路加倍展越显示出电子封装的主要浸染。
一样平常说来，有一代整机，便有一代电路和一代电子封装。
要发展微电子技能，要发展大规模集成电路，必须办理好三个关键问题：芯片设计、芯片制造加工工艺和封装，三者缺一不可，必须折衷发展。

根据封装材料的不同，电子封装可分为塑料封装、陶瓷封装和金属封装三种。
个中后两种为气密性封装，紧张用于航天、航空及军事领域，而塑料封装则广泛利用于民用领域。
由于塑料封装半导体芯片的材料本钱低，又适宜于大规模自动化生产，近年来无论晶体管或集成电路都已越来越多地采取塑料封装，陶瓷和金属封装正在迅速减少。
随着低应力、低杂质含量，高粘接强度塑封料的涌现，部分塑料封装的产品已可知足许多在不太恶劣环境中事情的军用系统的哀求，这将使过去完备由陶瓷和金属封装一统天下的军品微电子封装也开始发生变革。
现在，全体半导体器件90%以上都采取塑料封装，而塑料封装材料中90%以上是环氧塑封料，这解释环氧塑封料已成为半导体工业发展的主要支柱之一。

电子材料是发展微电子工业的根本，作为生产集成电路的紧张构造材料———环氧塑封料随着芯片技能的发展也正在飞速发展，并且塑封料技能的发展将大大促进微电子工业的发展。
目前集成电路正向高集成化、布线细微化、芯片大型化及表面安装技能发展，与此相适应的塑封料研究开拓趋势是使材料具有高纯度、低应力、低膨胀、低!射线、高耐热等性能特色。

用于塑料封装的树脂的选择原则是：

（1）在宽的温度、频率范围内，具有优秀的介电性能。

（2）具有较好的耐热性、耐寒性、耐湿性、耐大气性、耐辐射性以及散热性。

（3）具有与金属、非金属材料基本相匹配的热膨胀系数，粘接性好。

（4）固化过程中紧缩率要小，尺寸要稳定。

（5）不能污染半导体器件表面及具有较好的加工性能。

环氧塑封料是由环氧树脂及其固化剂酚醛树脂等组分组成的模塑粉，它在热的浸染下交联固化成为热固性塑料，在注塑成形过程中将半导体芯片包埋在个中，并授予它一定构造形状，成为塑料封装的半导体器件。
它是国外在20世纪70年代初研究开拓的新产品。
用塑料封装方法生产晶体管、集成电路（IC）、大规模集成电路（LIC）、超大规模集成电路（VLIC）等在国内外已广泛利用并成为主流。
据资料统计，当现代界每年用于封装用的环氧塑封料大约15～17万t，个中日本产量最多，居天下第一。

2.集成电路的封装对环氧塑封料性能的哀求

半导体工业从器件的可靠性，成形性出发，对环氧塑封料性能提出越来越高的哀求。
紧张是高耐潮、低应力、低射线，耐浸焊和回流焊，塑封工艺性能好。

（1）高耐潮 塑料封装从实质上说是一种非气密性封装。
树脂是高分子材料，其分子间距为50～200nm，这种间距大得足以让水分子渗透过去。
水分进人半导体器件的路子有两条：①从树脂本身渗透过去到达芯片；②从树脂和引线框架的界面处浸入而到达芯片。
在水存在的情形下，塑封估中若含有离子性杂质如Na+、Cl-等，则会由于电化学反应而堕落芯片上的铝布线。
这些杂质紧张来自原材料，生产利用过程也会混入。
由于铝为两性金属，酸性和碱性环境下都可以导致其堕落。
目前利用较多的环氧塑封料的pH值多小于7，铝的堕落多为氯离子所致。
降落氯离子的方法紧张是，从环氧树脂的生产工艺人手掌握可水解氯含量，提纯原材料并最大限度地降落塑封估中的水分。
近些年来最新的方法是加入离子捕捉剂和铝保护剂等。
其余，环氧塑封估中添补料二氧化硅微粉的含量约占总量的70%～85%，因此硅微粉的纯度是影响塑封料纯度的主要成分。
硅微粉中的Na+、Cl-含量哀求小于210-6，Fe3+含量小于1010-6。

目前，除降落杂质离子含量外，提高耐湿性紧张依赖加入经由表面处理的填料，使水分渗透到芯片的间隔尽可能延长。
加人偶联剂可提高塑封料与引线框架的粘接力，使水分不易从塑封料与框架的界面处渗透到芯片。

（2）低应力构成半导体集成电路器件的材料很多，如硅芯片、表面钝化膜、引线框架等，它们与环氧塑封料的热膨胀系数相差很大。
加热固化时，因热膨胀系数的差异而使器件内部产生热应力。
应力的存在会导致：①塑封料开裂；②表面钝化膜开裂，铝布线滑动，电性能变坏；③界面处形成裂痕，耐湿性变差；④封装器件翘曲。
影响热应力大小的成分和降落应力的方法请看8.4.5之5.低应力型一节。

（3）低射线1978年Intel公司的T.C.May等人创造封装材料中的放射性元素放出的射线会使集成电路中存贮的信息毁坏，集成电路不能正常事情，产生软偏差。
办理方法见8.4.5节第6款低射线型一节。

（4）耐浸焊和回流焊性在表面安装（SMT）过程中，焊接时封装外壳温度高达215～260℃，如果封装产品处于吸湿状态，当水分气化产生的蒸汽压力大于封装材料的毁坏强度时，会导致封装产品内部剥离或封装件开裂。
由此可见，提高树脂的耐湿性；提高封装材料在200℃以上时的强度和其与芯片、引线框架的粘附力；降落塑封料的热膨胀系数和弹性模量是提高环氧塑封料耐浸焊性和回流焊性的关键。
紧张方法有：

1）增加填料含量。
由于填料不吸湿、透湿，但会涌现流动性低落的问题。

2）降落树脂本身的吸湿、透湿性，如引入烷基、氟基等憎水基。
为理解决因官能团的间隔和立体障碍引起的反应性低落问题需选择得当的固化剂和促进剂。

3）精确选择固化促进剂，使基体树脂与固化剂反应交联更紧密。

4）引入耐热性精良的多官能团环氧树脂，从而提高其高温强度。
但要防止耐湿性低落。

5）成型性好通过对环氧模塑料成型性能的不断改进，模塑料的脱模性和耐溢料性能得到了很大提高，成型韶光缩短到20～30s，还涌现了不需后固化的产品。

3.电子级环氧模塑料发展进程电子级环氧塑料的开拓过程见表5-5。

早期曾用环氧-酸酐模塑料及硅酮树脂模塑料和聚丁二烯树脂模塑料，但因Tg较低，堕落铝布线或因紧缩率大，粘接性能及耐湿性较差而未得到运用。

1972年美国Morton化学公司报导了邻甲酚醛环氧一酚醛树脂体系模塑料被人们广泛重视，此后人们一贯沿着这个方向不断研究改进提高。
不断涌现新产品。
1975年涌现了阻燃型环氧模塑料，1977年涌现了低水解氯的环氧一酚醛模塑料，1982年涌现了低应力环氧模塑料，1985年涌现了有机硅改性低应力环氧模塑料，1995年前后涌现了低膨胀、超低膨胀环氧模塑料、低翘曲的环氧模型料等等。
随着环氧模塑料性能不断提高、新品种不断涌现，产量逐年增加，目前全天下年产量在15万t以上，我国年产量5000t旁边。
由于塑料封装半导体器件价格低，又适宜大规模自动化生产，以是越来越多地采取塑料封装生产，目前在全天下范围内塑封半导体器件产品占市场总量的93%～95%。
而陶瓷和金属封装正在迅速减少。
由于塑封半导体器件可靠性大幅度提高，在许多不太恶劣环境下也可以知足军用系统的哀求。
塑料封装生产的半导体器件有二极管、三极管，集成电路（IC）、大规模集成电路（LSI），超大特大规模集成电路（VLSI、UL.SI）等。

1976年中科院化学所在海内率先开拓环氧塑封料研究领域，于1983年研制成功KH407型邻甲酚醛环氧模塑料并通过部级技能鉴定，此后又连续承担了国家“七五”、“八五“、“九五”重点科技攻关项目：5m技能用环氧塑封料的研制与中试；LSI用环氧塑封料制造技能研究； 0.5m技能用环氧塑封料的研制与中试；0.35m技能用环氧塑封料的研制，这些研究项目均通过部级技能鉴定与验收。
研制成功KH407、KH850、KH950系列产品，有普通型、快速固化型、高热导型、低应力型、低膨胀型、低翘曲型等多种类型环氧模塑料。
这些产品广泛用于塑封半导体分立器件、集成电路，大规模超大规模集成电路。
不久前首钢日电电子有限公司给化学所做了一次塑封超大规模集成电路的考察试验，用KH950—2、KH950—3在自动塑封模上塑封线宽为0.35M的芯片1200片，生产集成电路1200块，综合成品率97.6%。
并按NEC考察标准进行全面的可靠性考察，其结果是所有考察项目全部合格，经超声扫描检讨未创造有剥离征象。
考察结果见表5-6。

中科院化学所在研究模塑料的同时还开展了制造工艺技能研究，节制该材料的制备技能工艺条件，并建成了规模为1500t/a中试生产线。
为了推进我国环氧模塑料工业生产的发展，1984年化学所将环氧模塑料制备技能转让给现在的连云港华威电子集团公司，1996年转让给长兴电子材料（昆山）有限公司，如今他们都已建成了生产规模为千吨级当代化工厂。

4.电子级环氧模塑料的分类、型号及用场 电子行业标准SJ/P11197—1999规定见表5-7。

二、电子级环氧模塑料的组成及其紧张性能

环氧模塑料紧张由环氧树脂、固化剂、促进剂、填料、偶联剂、改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等组成。

2.1 环氧树脂

环氧树脂作为基体树脂起着将其他组分粘合到一起的主要浸染，它决定了模塑料成型时的流动性和反应性及固化物的力学、电气、耐热等性能。
常用的环氧树脂有：

（1）邻甲酚醛环氧树脂分子构造式为：

邻甲酚醛环氧树脂的紧张性能见表5-8。
由于它具有优秀的热稳定性和化学稳定性，精良的耐湿性能，已成为环氧模塑料利用最广泛的基体树脂。
环氧当量低时模塑料波折强度高、耐热性及介电性能好，若环氧当量相同时树脂黏度增加，软化点也相应增加，模塑料的玻璃化温度（Tg）略有增加，但螺旋流动长度变短、吸水率增加。

树脂合成时的副反应导致产物有副反应产物（即杂质），见表5-9。
从表等分子构造式可以看出杂质是含有化学键的氯化物和羟基化合物。
水解氯紧张来源于a、b、c三种杂质，a是氯代醇化合物，它很随意马虎水解，提高制备工艺水平可以撤除。
但是b、c杂质含的氯不易水解，很难除掉，以是环氧树脂有机氯紧张存在b、c杂质中。
d杂质是环氧基水解产物，e杂质是产物分子之间反应所致f杂质是未反应的酚醛。
d、e、f杂质均含有羟基。
这些杂质的存在会使环氧模塑料性能低落，影响到塑封半导体器件的可靠性。
以是在制备环氧树脂时应选择最佳聚合条件，使杂质含量越少越好。
由于聚合物分子链上的氯（即有机氯）在高温环境下可部分水解成为无机氯。
一样平常产品有机氯含量为（400～500）10-6，高纯产品小于200～10-6，超高纯产品小于10010-6。
有机氯含量愈少高温水解成无机氯也就愈少。
环氧塑封料含氯离子和钠离子愈少，塑封半导体器件芯片上铝布线被堕落也就越小。

（2）含溴环氧树脂 环氧模塑估中加入含溴环氧树脂可起阻燃浸染，一种是含溴双酚A环氧树脂 ：

另一种是含溴酚醛环氧树脂 ：

紧张性能指标见表5-10。
在燃烧时溴化物能起到阻燃浸染效果较好，但同时产生对人身康健有害物质，以是人们正积极探求代用品。

（3）新型环氧树脂 由于邻甲酚醛环氧树脂熔融黏度较大，增加添补料用量时模塑料熔融黏度变大不能知足利用哀求，以是近年来人们在努力开拓新型的环氧树脂，其特点是熔融黏度低、吸水率低、耐热性能好的双官能团或多官能团的新型环氧树脂。
这方面宣布很多，现将它们的分子构造式及其紧张性能汇总下表5-11中。

联苯型环氧树脂由于处于单分子的结晶态，熔融黏度极低（150℃时为0.01Pas），可以大量添补球形熔融二氧化硅填料，使环氧模塑料的线膨胀系数极大地降落。
联苯型环氧树脂是超低应力、低膨胀型环氧模塑料的首选根本树脂，缺陷是价格昂贵，贮存期较短，随意马虎发生溢料。
双环戊二烯型环氧树脂（DCPD）是由日今年夜日本油墨公司开拓出的另一低黏度环氧树脂。
其特点为低熔融黏度（150℃时为0.07Pas），低吸湿性（吸湿性较邻甲酚醛环氧树脂和联苯型环氧树脂都好），粘接强度较高，精良的耐热性能和机电性能。
由于具有以上特点，双环戊二烯型环氧树脂特殊适用于制备表面安装技能（SMT）用环氧模塑料。
缺陷是阻燃性不好。
三官能团型环氧树脂由于耐热性好，固化后有较高的玻璃化温度和低翘曲性能，适宜制备对玻璃化温度和耐翘曲性能有较高哀求的PBGA用环氧模塑料。

2.2 固化剂

固化剂的紧张浸染是与环氧树脂反应形成一种稳定的三维网状构造，固化剂和环氧树脂一同影响着模塑料的流念头能、热性能、力学性能和电性能。
电子级环氧模塑料的固化剂多采取线性酚醛树脂。
它与其他类型固化剂如酸酐、多胺等比较，产物具有精良的耐热性和介电性能，吸水率低及成型紧缩率小等特点。
它的分子构造式为

紧张的物理化学性能见表5-12。

近年来开拓出高耐热低吸水率的酚醛树脂见表5-13。

2.3 填料

环氧模塑估中采取的填料紧张是二氧化硅粉（俗称硅微粉）。
它具有介电性能精良、热膨胀系数低、热导率高及价格低等特点，用它作添补料紧张目的是使环氧模塑料热膨胀系数、吸水率、成型紧缩率及本钱降落；耐热性、机器强度、介电性能及热导率提高。
硅微粉在环氧模型估中含量高达60%～90%，它们性能利害对环氧模塑料品质有着十分主要的影响。

（1）硅微粉有两类，一类是结晶型硅微粉，它的颗粒形状为角形，因此又称为角形结晶型硅微粉，另一类是熔融型硅微粉，它的颗粒形状有角形的，也有球形的，以是称为角形熔融型硅微粉和球形熔融型硅微粉。
含铀量低的石英石可加工成低铀含量的结晶型硅微粉和熔融型硅微粉。
采取化学合成方法制备的球形熔融型硅微粉铀含量很低，但价格很高。
石英石是结晶型的二氧化硅石经1900～2500℃高温烧制后转化成熔融型或者称无定型二氧化硅石块。
它们的构造如图5-6所示。

（2）二氧化硅的物理性能见表5-14。
结晶型硅微粉特点是热导率高，价格低；熔融型硅微粉特点是热膨胀系数低，价格较高，合成球形硅微粉铀含量低但价格昂贵。
根据环氧模塑料性能及用场不同可采取不同类型的硅微粉。
采取铀含量低的添补料制备的环氧模塑料可用于塑封超大规模集成电路，目的是避免涌现所谓“软偏差”征象。

（3）硅微粉颗粒形状、大小及其分布。
它的颗粒是球状的称为球形硅微粉，颗粒为角状的称为角形硅微粉，用扫描电镜可以清晰辨认出。
硅微粉的颗粒粒径一样平常在0.1～150m范围内，中位粒径d50=5～50，粒度分布可用激光粒度分布仪测定。

（4）硅微粉制备工艺简介。
硅微粉是由普通硅石经粉碎、纯化处理，过筛分类等工序得到角形结晶硅微粉，把它高温熔融后喷射成球，过筛分类则得球形硅微粉。
普通硅石经熔融、粉碎、纯化处理、过筛分类得到角形熔融硅微粉。
低-射线硅石经相似工序可得到低-射线的角形或球形硅微粉。
另一个路子是合成法制备低-射线的硅微粉，方法是通过掌握正硅酸乙酯、四氯化硅的水解制。
得球形硅微粉。

我国石英石矿产丰富，生产角形硅微粉已经有二十多年历史。
有浙江华能硅级粉有限公司、江苏东海硅微粉厂等单位生产。
硅微粉产品分类及产品型号规格紧张用场见表5-15，粒度分布见表5-16，产品理化技能指标见表5-17。

填料的紧张浸染是提高热导率，降落热膨胀系数和成型紧缩率，还可起到增强浸染，提高可靠性；但同时会导致模塑料的黏度增加，降落成型性，以是添补量要选择适当。
在利用无机填料的过程中，还要对它进行表面改性。
改变填料表面的物理化学性子，提高其在树脂和有机聚合物中的分散性，匆匆进填料与树脂等基体的界面相容性，进而提高材料的力学性能和耐湿性能，是作为填料的矿物粉体表面改性的最紧张的目的。

粉体的表面改性方法有多种，根据改性性子的不同可分为物理方法，化学方法和包覆方法；根据详细工艺的差别分为涂覆法、偶联剂法、煅烧法和水沥滤法。
综合改性浸染的性子、手段和目的，分为包覆法、沉淀反应法、表面化学法、接枝法和机器化学法。
制备环氧模塑料时常日采取表面化学方法改性，即通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附来完成表面化学改性。
一样平常利用的表面改性剂紧张是偶联剂、高等脂肪酸及其盐、不饱和有机酸和有机硅等。

环氧模塑估中常日利用的表面改性剂是偶联剂。
偶联剂按照化学构造分为硅烷类、钛酸酯类、锆类和有机铬化合物等类型。
偶联剂等改性剂对填料表面进行的改性及运用紧张有预处理法和整体掺合法。
预处理法是将填料粉体首先进行表面改性，再加入到基体中形成复合体。
预处理法又分为干式处理法和湿式处理法。
整体掺合法将塑料等制品的部分加工工艺与填料的改性工艺相结合，详细过程是：填料与高分子聚合物混炼时加入偶联剂原液，然后经成型加工或高剪切稠浊挤出，直接制成母料。

一样平常认为，预处理改性的效果优于整体掺合法。
由于在有树脂存在时，偶联剂受到稀释，而且还可能因树脂的浸染而相互结块。
由于添补料是环氧模塑料含量最大的组分，以是添补料对环氧模塑料的力学性能、密封性能、电学性能都有很大的影响。
而添补料的表面改性技能直接影响着环氧模塑料密封性能及粘接性能，是各环氧模塑料生产与研究单位的核心技能。

2.4 促进剂

环氧塑封料是单组分材料，固化促进剂决定了模塑料的固化行为，影响着模塑料固化速率的快慢，对环氧模塑料的力学性能、热性能、吸湿性能、成型工艺性能等都有显著影响。
固化促进剂紧张有胺类、咪唑类、膦类。
促进剂用量越多固化速率越快，但加入促进剂过多会使塑封料储存期变短。
固化促进剂的选择是各环氧模塑料生产研制单位的又一项核心技能。

2.5 阻燃剂

阻燃剂的添加是为了授予模塑料的阻燃性能，使模塑料达到UL—94—V0级标准，使由模塑料塑封的集成电路和分立器件可以用在家用电器产品中。
阻燃剂常日利用锑的化合物和溴化物。
由于人们环保意识的加强，上述阻燃体系将会逐渐被绿色阻燃体系所代替。

2.6 脱模剂

脱模剂的浸染是使固化后的产品比较随意马虎地从模具中取出，其用量选择要适当，量多虽然随意马虎脱模，但是密封性和可打印性低落。
脱模剂常日利用天然或人造脂肪酸酯或高等脂肪酸酯，用来掌握模塑料的脱模性、可打印性、耐潮性。

2.7 着色剂

着色剂起着色浸染，紧张有玄色，也有绿色、赤色等。
以遮盖所封装器件的设计及防止光透过。
根据用户哀求可以把塑封料配制身分歧的颜色。
着色剂常日利用炭黑。
塑封产品打印标记有两种方法，一种是油墨打印，一种是激光打印。
在采取激光打印时，着色剂采取分外颜料。

三、电子级环氧模塑料的制备、性能指标及测试方法

3.1 环氧模塑料的制备工艺过程

环氧模塑料的制备过程有物料计量、热稠浊、冷却、粉碎、预成型等工序，先将各种组分按一定重量比例取称并放在一起稠浊均匀、再将物料经炼胶机或双螺杆挤出机热熔融稠浊均匀，冷却后成固体片状料经由粉碎成粉状料，粉料预压成型变成有一定重量和尺寸的圆柱体为饼料，末了一道工序是包装存储。
工艺流程见图5-7。

（1）生产线工艺特点

1）模塑料连续化生产线从物料稠浊工序直至预成型工序全过程中物料转移一贯在封闭系统中进行、可有效地防止空气中粉尘及水分侵入。
确保产品质量。

2）物料转移工艺过程是连续化的，用打算机掌握并显示物料移动变革的过程，这样可以提高产品的同等性和稳定性。

3）定时测定中间产品的性能如凝胶韶光、螺旋流动长度等指标，以便及时准确节制中间产品质量，掌握工艺条件。

4）生产车间设有除湿除尘控温空气净扮装备，可掌握相对湿度在50%以下，室温在25℃以下。

（2）粉料预成型环氧模塑粉经由预成型机将粉料压制成饼，再经由复合检测设备，把重最不合格及铁质杂质含量超标产品剔除，然后把产品包装、储存在0～5℃的冷库里，相对湿度＜50%。
饼料直径在38.5～62mm之间，重量在40～200g之间，直径偏差范围0.5mm；重量偏差小于3%，上述料饼规格适宜于单注头塑封模具利用。
近年来发展起来的全自动塑封设备，模具注头是多个、利用料饼直径9～18mm、重量在2～15g之间不等，料饼直径偏差0.3mm，重量偏差小于3%，预成型料饼要致密，料饼疏松时内部易包含空气及水分，塑封产品易产生气孔、缺欠等不良品。
（3）产品储存包装好的产品应放在低温和干燥环境中储存，温度0～5℃，相对湿度＜50%。

产品包装时应把稳把袋口捆紧，两层塑料袋之间应放干燥剂（如硅胶等），防止湿气侵入内部，存储过程中随着储存韶光增加，模塑料流动长度变短，储存温度愈高储存期愈短。
邻甲酚醛环氧体系模塑料在0～5℃储存期为1年，而低黏度环氧体系模塑料在0～5℃储存期为3个月旁边。

3.2 环氧模塑料的技能性能指标

按电子行业标准SJ/P11197—1999规定列于表5-18。

3.3 环氧模塑料性能测试方法

（1）螺旋流动长度

1）装置 通报模塑压力机，至少具有150mm150mm的平面台，原则上利用150kN以上通报模塑压力机。
模具利用EMM—I—66的螺旋流动金属模具。
这种模具不进行分外的表面处理，试验中不该用脱模剂，若利用脱模剂时，要进行数次试验性模塑。
改换其他品种，也要进行数次试验性模塑。

2）成型条件样品为粉末或颗粒，205g，粉末用量以样品成型后剩余料高度为0.30～0.35cm为准；模具温度为1752℃，通报柱塞也保持成型温度，为使温度稳定，成型间隔至少为1min；通报压力为7.00.2MPa，通报速率为6.01cm/s，注塑头直径为4.20.2cm；模塑之前模塑料样品不必预热；固化韶光为2min，为了随意马虎脱模，韶光可适当延长。

3）方法使金属模具和注塑头升温至所定温度，将样品倒入料斗中，立即进行通报模塑成型。
固化2min，然后打开模具，读出螺旋流动长度，精确到0.5cm。
同一样品至少成型两次，记录其均匀值。

（2）凝胶韶光

1）装置天平，感量为0.01g；电热板；秒表，精确至1s；针状搅拌棒或平铲。

2）样品：粉末状。

3）方法：将电热板加热到1751℃，取0.3～0.5g样品放在电热板上，样品摊平面积约为5c㎡，熔融开始计时，用针状搅拌棒尖端或平铲搅拌，粉料逐渐由流体变成凝胶态（样品不能拉成丝）为终点，读出所需韶光。
同样操作重复两次，取其均匀值。

（3）密度按GB/T1033—1986的规定进行。

（4）波折强度、波折模量按GB/T449—1983的规定进行。

（5）线膨胀系数及玻璃化温度

装置：TMA（热机剖析仪）

样品：标准样品（铝、石英）；测试样品应无波折、裂纹、气孔等毛病，两端平整且平行。

方法：确定测试范围、设置加热器加热速率和最高温度。
线膨胀系数由样品尺寸变革与温度的关系曲线中直线部分的斜率确定；玻璃化温度Tg可用拐点两侧切线的交点对应的温度得出。

（6）热导率按GB/T3139—1982的规定进行。

（7）体积电阻率按GB/T1410—1989的规定进行。

（8）介电常数、介电损耗角正切按GB/T1409—1988的规定进行。

（9）介电强度按GB/T408.1—1999的规定进行。

（10）吸水率

1）装置：剖析天平；恒湿恒温箱（T2℃、湿度3%）；烘箱（T2℃）。

2）方法：样品加工成型为50mm3mm的圆片或120mm15mm10mm的长条。
每组样品三个；样品在1052℃干燥1h，取出称重，记下G1；样儡在恒湿恒温箱中在85℃、相对湿度85%的条件下保持72h；样品取出擦干称重，记下G2。

吸水率的打算按下式：

W=（G1-G2）/G1100%

（11）阻燃性 按GB/T2405—1999的规定进行。

（12）pH值（萃打水溶液）

1）装置：萃取容器（内衬聚四氟乙烯的钢瓶，容积150ml）；热板；天平（感量0.1h）；100ml量筒（读取精度1ml）；去离子水（电导为2.0s/cm以下）；烘箱（T2℃）。

2）方法：样品在热板上固化并研磨粉碎；粉碎样品于室温下冷却后，用60目筛子过筛。
取10g过筛样品转移到萃取容器中，加入100ml去离子水，放入烘箱中，萃取条件121℃20h；萃取好的样品从烘箱中取出，常温冷却；将萃取液过滤，得清液；冷却后可测定萃取清液的pH值。

（13）钠离子含量的测定（萃打水溶液）1）所用仪器及药品：氯化钠标准溶液（0.210-6，0.410-6，0.610-6，0.810-6，1.010-6）；火焰原子接管光谱测定仪；萃取装置、萃取力法参照pH值测定。

2）测试方法：用标准溶液在原子接管光谱测定仪作出标准曲线，用比拟法测出样品的钠离子含量。

（14）氯离子含量的测定（萃打水溶液）

1）器材与试剂：自动电位滴定仪、硝酸银溶液（N=0.002mol/L）；萃取装置、萃取方法参照pH值测定。

2）测试方法：取萃取清液用硝酸银溶液（N=0.002mol/L）滴定，打算出氯离子含量。
注：在滴定样品前，需做空缺。

（15）铀含量剖析（激光荧光法） 按EJ/T823的规定进行。

四、电子级环氧模塑料的成型工艺及产品考察标准

4.1 工艺过程及其工艺条件

环氧模塑料成型是采取通报模塑成型方法。
模塑成型工艺见图5-8。
由于环氧模塑料含潜伏性固化剂，须要冷藏储存。
因此，为了使温度稳定化，在利用前24h，必须把模塑料从冷库（0～10℃）中取出，保持包装密合，使模塑料规复至室温（20～25℃）。
为使湿度稳定化，在模塑前1～4h打开包装，并置于通干燥空气或干燥氮气的装置中。
开始模塑后，哀求在72h内用完，并且不能用手直接打仗模塑料。
如果没有用完，需重新密封包装冷藏。
再次利用时，温度和湿度稳定化后24h内必须用完。

在进行通报模塑时，模塑料首先要进行预热，一样平常利用高频预热机预热。
预热韶光为20～40s（根据预热机），预热温度为75～85℃（预热温度为料饼表面温度而不是料饼内侧温度）。
进行通报模塑时，为担保产品质量，首先要检讨下列参数：模具表面、模具温度、通报压力、通报速率/韶光、合模压力、固化韶光、料饼重量。

（1）首先要检讨模具表面，要清洁，不能有污点，排气孔要通畅，否则要进行清模。

（2）模具温度的检讨要利用表面温度计。
检讨的部位包括高下模、每个热掌握区的多少点，中心肠位及周边位置。
各个位置的温差不能过大。

（3）通报压力检讨时要把稳计示压力与实际压力的差异。
定期用压力计检讨实际压力。
为防止压力丢失，柱塞头和通报料简要定期改换。

P0=（AP）/A0

式中 A———压头截面积；

A0———柱塞截面积；

P———计示压力；

P0———实际压力。

（4）通报速率由通报间隔和通报韶光来打算

通报速率=通报间隔/通报韶光

通报间隔L=料饼体积/料筒截面积=（2hn）/（R2）

式中 2r———料饼直径；

h———料饼高度；

n———料饼数量；

2R———料切实其实径。

（5）通报韶光 首先决定没有沉积料饼的通报韶光（A），然后检讨有料饼时的通报韶光（B），调度通报韶光A在（B+1）至（B-5）s范围内。

（6）把稳调度料饼重量，以得到适当的残胶厚度（见图5-9）。
如果太厚，会造成模塑料的摧残浪费蹂躏，太薄随意马虎造成添补不完备，产生气孔或漏封。

范例的塑封工艺条件见表5-19。

4.2 塑封常见工艺问题及其办理方法

（1）未添补未添补紧张有两种情形：有趋向性未添补和随机性未添补。
有趋向性未添补紧张是由于封装工艺与环氧模塑料的性能参数不匹配造成的。
紧张有以下缘故原由及办理方法：

1）不得当的模具温度，应在规范内升高或降落模具温度。

2）不得当的预热温度，应增加或减少预热韶光。

3）注塑速率太慢，应加快注塑速率。

4）注塑压力太低，应增加注塑压力。

5）由于保管不当或过期，模塑料的流动性低落，黏度太大或凝胶化韶光太短，应利用流动性得当的模塑料，并妥善保管。

当未添补为随机性时，紧张有以下缘故原由及办理方法：

1）模具洗濯不当，排气孔或进料口被粒子堵塞，应洗濯模具。

2）模塑估中不溶性杂质太大，堵塞进料口，应换品质良好的模塑料。

3）模具进料口太小，应增加进料口尺寸。

（2）粘模紧张有以下缘故原由及办理方法：

1）模具沾污，应洗濯模具。

2）改换模塑料种类，应洗濯模具。

3）模具温度过低，应在规范内升高模具温度。

（3）溢料环氧模塑料的溢料是通过塑封模具与引线框架之间的“缝口”的“树脂流动”而造成的，溢料会导致浸焊外不雅观不良。

根据流体力学公式，下列公式表示封装时通过缝口树脂的量（Q）。

Q∝（d3）△P/（L）

式中 ———缝口宽度； d———缝口厚度；L———缝口长度；△P———缝口内外压力差；———树脂熔融黏度。

因此，为使树脂溢料（Q）最小化，可以采纳降落注塑压力从而降落△P，提高模具精度或提高合模压力以降落缝口厚度d和增大树脂熔融黏度来办理。
因此溢料紧张有以下缘故原由及办理方法：

1）合模压力太低，应增加合模压力。

2）注塑压力太高，应降落注塑压力。

3）上一模的溢料残留，应洗濯干净溢料残留。

4）利用的模塑料本身流动性太大，抗溢料能力差，应利用熔融黏度较高的环氧模塑料，提高触变性和提高反应性，利用抗溢料好的模塑料，同时降落预热温度。

（4）蛇眼 紧张缘故原由为注塑速率太快，应降落注塑速率。

（5）金线冲歪或冲断

1）不当的注塑速率，应减慢或增加注塑速率。

2）不适当的预热温度，应增加或减少预热韶光。

3）模塑料的流动性太差，改用流动性好的模塑料。

（6）水泡状物

1）材料中含水气，会导致水泡状物产生。
应遵守操作条件，防止模塑料吸潮。

2）空气进入。
应利用适当尺寸的料饼，料饼尺寸最好和注塑料筒的尺寸相同或略小，否则料饼与注塑腔之间的空气进入模腔。
利用较慢的注塑速率或较大的注塑压力，可减少水泡状毛病发生。

（7）气孔在塑封产品中，气孔是最常见的毛病，根据气孔在塑封体上产生的部位可以将其分为内部气孔和外部气孔。
气孔不仅严重影响塑封料体的外不雅观，而且直接影响塑封器件的可靠性，尤其是内部气孔更应重视。
气孔是由模塑过程中环氧模塑估中夹带的空气及料腔中的气体没有完备排出造成的。
它紧张与环氧模塑料的流动性、挥发物含量、料饼密度、料饼直径、成型工艺条件等成分有关。

如果模塑估中的挥发物含量太高，在模塑过程中又不能及时排出，就会在塑封体表面和内部形成气孔。
因此要只管即便降落环氧模塑料本身原材料中挥发物的含量，防止生产、贮存、运输、利用过程中吸潮，模塑料从冷库中取出回温时要严格按哀求去做。

模塑料料饼打饼密度太低或料饼直径与注塑料筒尺寸不匹配，会带人大量的空气，气体如果不能及时排出，就会形成气孔。
因此料饼打饼密度要高，一样平常哀求是成型后密度的80%～95%。
要选择直径与注塑料筒相匹配的料饼。

环氧模塑料的流动性必须与塑封工艺参数相匹配，若产生气孔，按下列方法调节。

1）不适当的模具温度，应降落模具温度。

2）注塑速率太快，应降落注塑速率。

3）不适当的预热速率。
应上升或降落预热温度。

4）注塑压力太低，应增加注塑压力。

5）模具洗濯不适当，应洗濯模具的排气孔。

6）材料本身的流动性太强，应利用流动性适中的模塑料，或减少预热韶光。

4.3 塑封产品的考察方法、条件及其分级

（1）环氧模塑料的成型性能考察环氧模塑料的成型性能包括流念头能、固化性能、沾污性能及打印性能等四方面内容，见表5-20。

（2）环氧模塑料的可靠性水平的评估标准及方法见表5-21。

（3）其他可靠性试验方法见表5-22。

五、电子级环氧模塑料固化物的性能及运用

为了适应半导体工业的飞速发展，环氧模塑料也不断地进行改进与提高。
为了知足提高劳动生产率的哀求，涌现了快速固化型环氧模塑料及不后固化模塑料，最快成型韶光达到20s；后固化韶光从2h缩减到不后固化；为了知足大功率器件对散热的哀求，产生了高热导型模塑料；为了知足大规模集成电路的封装哀求，产生了低应力及低射线型模塑料；为了知足表面安装技能（SMT）的哀求，又涌现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料；为了知足球栅阵列封装（PBGA）的哀求，涌现了高玻璃化转变温度（Tg）、低翘曲率、高粘接强度模塑料。
显然，模塑料今后也必将随着集成电路及半导体工业的发展而不断发展。
各种电子级环氧模塑料固化物的性能和运用如下：

5.1 普通型

美国莫顿（Morton）公司首先推出邻甲酚醛环氧模塑料Polyset410B，属于普通型环氧模塑料。
由于各模塑料生产厂家及研究机构不断研究提高，模塑料的性能已经有很大改进，尤其是可靠性及工艺成型性方面有很大提高。
普通型环氧模塑料所用填料紧张有两类：结晶型二氧化硅粉和熔融型二氧化硅粉。
环氧模塑料的填料全部采取结晶二氧化硅微粉时。
其性能特点是热导较高，线膨胀系数较大，本钱较低。
紧张用来封装分立器件如三极管、二极管和中小规模集成电路。
其范例产品如：中科院化学所的KH407—3、日本住友的EME—1200系列、日.东的MP—3500等。
其紧张范例性能见表5-21。

环氧模塑料的填料采取熔融二氧化硅微粉时，其性能特点是线膨胀系数小。
热导率较低，成本相对较高。
紧张用于大规模集成电路及大尺寸分立器件。
其范例产品如：中科院化学所的KH407—1、日本住友的EME—1100、日东的HC—10—Ⅱ型。
范例性能见表5-23。

5.2 快速固化型

近年来，为了降落本钱，提高劳动生产率，特殊是涌现了多柱头自动模具（AUTO—MOLD）封装之后，哀求一个封装周期为30～50s，有的乃至哀求缩短至20s旁边。
为了适应这种哀求，研制生产出了快速固化型环氧模塑料。
其性能特点为快速固化，凝胶化韶光为13～18s。
可以减少操作韶光，还能担保产品的可靠性哀求。

5.3 无后固化型:

为了提高劳动生产率，提高竞争力，哀求不进行后固化，仍担保材料的耐湿性和耐热冲击性。
为了适应这种哀求，通过采取分外的固化促进剂，研制生产出无后固化型环氧模塑料。
其性能特点见图5-10。

5.4 高热导型

为了知足大功率分立器件、高热量器件、特殊是全包封分立器件对热导的较高的哀求，研制出了高热导型环氧模塑料。
紧张采取结晶型二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅等高热导填料，运用高添补技能而制备的。
其范例产品如：中科院化学所的KH407—5系列、日本住友的EME—5900HA、日东的MP—4000系列等。
范例性能见表5-23。

5.5 低应力型

构成半导体器件的材料很多，如硅晶片、表面钝化膜、引线框架等，它们的热膨胀系数较小，与环氧塑封料的热膨胀系数相差很大。
加热固化时，因热膨胀系数的不匹配使器件内部产生应力。
模塑料产生的应力紧张有两种：模塑料固化时产生的紧缩应力及温度变革时产生的热应力。
据研究，后者是占支配地位的。
随着集成度的增加，集成电路逐渐向芯片大型化、铝布线微细化、封装薄型化方向发展，热应力问题逐渐变得愈来愈尖锐。
热应力的存在会导致：塑封料开裂；表面钝化膜开裂，铝布线滑动，电性能变坏；界面处形成缝隙，耐湿性恶化。
热紧缩产生的内应力可以用Dannenberg公式表示：

式中，K为常数；E为塑封料的弹性模量；Tg为塑封料的玻璃化转变温度；1为塑封料的热膨胀系数；2为插人物的热膨胀系数。
由于半导体芯片及引线框架等的线膨胀系数远小于塑封料的线膨胀系数，由上式可知，要降落内应力，必须降落封装材料的弹性模量E、线膨胀系数和玻璃化转变温度Tg。
减小弹性模量及塑封料与插入物的热膨胀系数之差，或降落Tg都可以降落热应力，但降落Tg是不可取的，由于Tg降落会使塑封料在高温下机器性能和电性能低落。
为了在不降落Tg的情形低落低弹性模量E和线膨胀系数，常用的方法是增加添补料的含量和加入低应力改性剂。

增加填料的含量可有效地降落封装材料的值，利用球形熔融硅粉，其添补量可大量增加，填料含量可达到75%～80%。
同时，球形粉末还可缓和填料尖端处所造成的应力集中；减少封装材料在模具内的磨损等。
试验表明，若以角形硅粉为1，则球形的集中应力比为0.6以下。
模具磨损比为0.1以下。

添加低应力改性剂可同时降落E，又不影响Tg。
开始利用的是与树脂不相容的硅橡胶、硅油等，属于机器分散式的海岛构造。
该法改性剂易渗出，使封装器件涌现斑痕并污染模具。
最近则采取改性剂与树脂直接反应，形成微细均匀的分散。
所用改性剂多为有机硅。
两种方法比较，后面的方法在E相同的情形下，模塑料的波折强度较高，从而提高了耐热冲击性能。

综合国外的专利文献，制备有机硅改性剂的基本路线紧张有三种：

（1）预制法即预先用乳液聚合法或其它方法制成硅橡胶粉末，然后将硅橡胶粉末均匀地分散在基体树脂中。
此法的缺陷在于目前还难于合成粒度≤1m的硅橡胶粉末和难以达到塑封料的高纯度哀求。

（2）共混法此法是采取高分子分散剂和特定的加工工艺，将硅橡胶细粉分敞在基体树脂中，可形成具有海岛构造的稳定二相体系。
若高分子分散剂、加工方法和工艺条件选择适当，硅橡胶微区尺寸可≤1m乃至更小。

（3）嵌段或接枝共聚法通过带活性基团的聚硅氧烷与基体树脂进行化学反应天生嵌段或接枝共聚物，这些共聚物与基体树脂形成微相分离的高分子合金。
如此形成的有机硅微区的尺寸较小（≤0.5m），其改性效果可能会更好。
本法的难点在于硅氧烷上官能团的引进和共聚反应的掌握，难度与事情量都较大。

低应力产品已经成为封装大规模集成电路的紧张产品，其范例产品为日本住友的EME—6300系列、中科院化学所的KH850、KH930系列产品。
其范例性能见表5-24。

5.6 低射线型

1978年Intel公司T.C.May等人创造封装材料中的放射性元素放出的射线，会使集成电路中存储的信息毁坏，集成电路不能正常事情，产生软偏差。
塑封16M以上存储器时，由于放射a射线使器件产生软偏差的问题会变得十分尖锐。
放射性元素紧张来自添补料SiO2。
办理的方法一是探求低铀矿石，另一种方法是合成硅粉。
目前国外已有化学合成法制备的球形硅粉，产品铀含量在0.210-9以下，但价格较高。
国外大规模生产的4M DRAM芯片封装材料的填料是用低铀矿石制备的熔融球形SiO2，也有采取聚酰亚胺表面钝化膜防止射线影响芯片。

5.7 低膨胀型

由于集成电路向超大规模和特大规模集成电路的方向发展，集成度迅速增加，铝布线宽度越来越窄，芯片面积越来越大，形状向小型化、薄形化方向发展。
安装办法由双列直插向表面安装（SMT）方向发展，封装形式从DIP向SOP（SOJ）、SSOP、QFP、TQFP方向发展，由于封装形式不同，对材料的性能哀求也不尽相同。
对环氧塑封料提出了更高的哀求。
若用传统的塑封料封装超大、特大规模集成电路，会明显影响塑封集成电路的可靠性。
以是，为了知足超大、特大规模集成电路的封装哀求，必须对环氧塑封料的配方进行重新设计，降落塑封料的线膨胀系数、降落熔融黏度、提高耐热性、提高耐潮性。
目前，低膨胀型模塑料广泛采取新型树脂体系，环氧树脂大部分采取联苯型环氧树脂（Biphenyl）及聚双环戊二烯型环氧树脂（DCPD），其共同特点是熔融黏度很低，可以添补大量填料，而黏度不会有大幅提高。
添补料采取熔融球形二氧化硅微粉，采取高添补技能，添补量可以达到85%以上，乃至达到90%以上，线膨胀系数可以降到（8～9）10-6℃旁边。
由于广泛采取了新型的二氧化硅微粉界面处理技能，模塑料的耐潮性及耐热性都有很大提高。
其范例产品如：中科院化学所的KH—950系列、日本住友的EME—7351系列产品，其范例性能见表5-24。

5.8 低翘曲型

伴随着半导体产品的高度集成化、高密度贴装的哀求，各种集成电路的精密化程度越来越高，并且引脚数也在不断增加。
在以往的四边扁平封装（QFP）装置时，由于引脚数增多，引脚间距变得越来越小，使得焊接变得非常困难，表面贴装时常常会发生故障，如散热问题、焊接连桥等，这些都是现行四边引脚封装所不易战胜的毛病。
为理解决装置中的这些问题，美国Motorola公司在20世纪70年代开拓出了新型的球栅阵列封装（BallGridArray），简称BGA。
这种封装观点源于美国Motorola公司OMPAC（Over-MoldedPadArray Carrier），如图5-11所示。

与PGA不同的是，BGA是用焊料球代替引脚，因而适宜于表面安装。
由于在封装外壳上焊料球呈阵列分布，与PLCC、QFP等封装的周边排列办法比较，BGA具有更高的输入和输出（I/O）密度。
其突出上风是引脚更短，从印制电路板（PCB）到封装以及从外部I/O到器件焊点有最短的互连长度；其焊料球与PCB板的接点面积更大，引线间电容、引线电感特性良好，使电气性能得到提高。

BGA无论是从组装的难易度以及组装面积的缩小还是到组装速率的高速化，都显示出较强的上风。

根据JEDEC标准，BGA引脚节距有三种规格：1.5mm、1.27mm和1.00mm，引脚数可超过1000。
从图5-12可以看出，当引脚数超过150pin时，BGA与QFP比较显示出了明显的上风。

表5-25、表5-26列出了BGA与QFP的比较和它自身的优缺陷。

塑料封装球栅阵列（PBGA）是一种涌现韶光很短，但发展非常迅速，有很大运用前景的集成电路封装形式。
这种新型的封装形式，对所用的环氧模塑料提出了新的、更高的性能哀求。
由于这种封装的不对称性，随意马虎产生翘曲。
以是哀求塑封料具有低翘曲度，高粘接性能。
多采取多官能团环氧树脂作为基体树脂，酚醛树脂为固化剂，叔胺为促进剂，熔融球形二氧化硅为填料，还有改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等组份组成。
其性能特点是低膨胀、高Tg、高粘接强度、低翘曲率，国外很多厂家都已经研制出来，并且已经规模生产。
其范例产品如：日本住友的EME—7720、中科院化学所KH960系列等，范例性能见表5-24。

六、电子级环氧模塑料的成型工艺及产品考察标准

6.1 工艺过程及其工艺条件

环氧模塑料成型是采取通报模塑成型方法。
模塑成型工艺见图8-8。
由于环氧模塑料含潜伏性固化剂，须要冷藏储存。
因此，为了使温度稳定化，在利用前24h，必须把模塑料从冷库(0～10℃)中取出，保持包装密合，使模塑料规复至室温(20～25℃)。
为使湿度稳定化，在模塑前1～4h打开包装，并置于通干燥空气或干燥氮气的装置中。
开始模塑后，哀求在72h内用完，并且不能用手直接打仗模塑料。
如果没有用完，需重新密封包装冷藏。
再次利用时，温度和湿度稳定化后24h内必须用完。

在进行通报模塑时，模塑料首先要进行预热，一样平常利用高频预热机预热。
预热韶光为20～40s(根据预热机)，预热温度为75～85℃(预热温度为料饼表面温度而不是料饼内侧温度)。
据中国环氧树脂行业协会先容，进行通报模塑时，为担保产品质量，首先要检讨下列参数：模具表面、模具温度、通报压力、通报速率/韶光、合模压力、固化韶光、料饼重量。

(1)首先要检讨模具表面，要清洁，不能有污点，排气孔要通畅，否则要进行清模。

(2)模具温度的检讨要利用表面温度计。
检讨的部位包括高下模、每个热掌握区的多少点，中心肠位及周边位置。
各个位置的温差不能过大。

(3)通报压力检讨时要把稳计示压力与实际压力的差异。
定期用压力计检讨实际压力。
为防止压力丢失，柱塞头和通报料筒要定期改换。

p0=(AP)/A0- ?& m+ M+ l- o

式中A——压头截面积；A0——柱塞截面积；P——计示压力； p0——实际压力

(4)通报速率由通报间隔和通报韶光来打算

通报速率=通报间隔/通报韶光

通报间隔L=料饼体积/料筒截面积：

式中：2r——料饼直径； h——料饼高度；n——料饼数量；2R——料筒直径。

(5)通报韶光

首先决定没有沉积料饼的通报韶光(A)，然后检讨有料饼时的通报韶光(B)，调度通报韶光A在(B+1)至(B-5)s范围内。

(6)把稳调度料饼重量，以得到适当的残胶厚度)。
如果太厚，会造成模塑料的摧残浪费蹂躏，太薄随意马虎造成添补不完备，产生气孔或漏封。

6.2 塑封常见工艺问题及其办理方法

(1)未添补紧张有两种情形：有趋向性未添补和随机性未添补。
有趋向性未添补紧张是由于封装工艺与环氧模塑料的性能参数不匹配造成的。
紧张有以下缘故原由及办理方法：

1)不得当的模具温度，应在规范内升高或降落模具温度。

2)不得当的预热温度，应增加或减少预热韶光。

3)注塑速率太慢，应加快注塑速率。

4)注塑压力太低，应增加注塑压力。

5)由于保管不当或过期，模塑料的流动性低落，黏度太大或凝胶化韶光太短，应利用流动性得当的模塑料，并妥善保管。

当未添补为随机性时，紧张有以下缘故原由及办理方法：

1)模具洗濯不当，排气孔或进料口被粒子堵塞，应洗濯模具。

2)模塑估中不溶性杂质太大，堵塞进料口，应换品质良好的模塑料。

3)模具进料口太小，应增加进料口尺寸。

(2)粘模紧张有以下缘故原由及办理方法：

1)模具沾污，应洗濯模具。

2)改换模塑料种类，应洗濯模具。

3)模具温度过低，应在规范内升高模具温度。

(3)溢料环氧模塑料的溢料是通过塑封模具与引线框架之间的“缝口”的“树脂流动”而造成的，溢料会导致浸焊外不雅观不良。

根据流体力学公式，下列公式表示封装时通过缝口树脂的量(Q)。

Q= (d3)△P/(L)

式中——缝口宽度；d——缝口厚度； L——缝口长度；△P——缝口内外压力差； ——树脂熔融黏度。

因此，为使树脂溢料(Q)最小化，可以采纳降落注塑压力从而降落△P，提高模具精度或提高合模压力以降落缝口厚度d和增大树脂熔融黏度来办理。

因此溢料紧张有以下缘故原由及办理方法：

1)合模压力太低，应增加合模压力。

2)注塑压力太高，应降落注塑压力。

3)上一模的溢料残留，应洗濯干净溢料残留。

4)利用的模塑料本身流动性太大，抗溢料能力差，应利用熔融黏度较高的环氧模塑料，提高触变性和提高反应性，利用抗溢料好的模塑料，同时降落预热温度。

(4)蛇眼紧张缘故原由为注塑速率太快，应降落注塑速率。

(5)金线冲歪或冲断

1)不当的注塑速率，应减慢或增加注塑速率。

2)不适当的预热温度，应增加或减少预热韶光。

3)模塑料的流动性太差，改用流动性好的模塑料。

(6)水泡状物

1)材料中含水气，会导致水泡状物产生。
应遵守操作条件，防止模塑料吸潮。

2)空气进入。
应利用适当尺寸的料饼，料饼尺寸最好和注塑料筒的尺寸相同或略小，否则料饼与注塑腔之间的空气进入模腔。
利用较慢的注塑速率或较大的注塑压力，可减少水泡状毛病发生。

(7)气孔在塑封产品中，气孔是最常见的毛病，根据气孔在塑封体上产生的部位可以将其分为内部气孔和外部气孔。
气孔不仅严重影响塑封料体的外不雅观，而且直接影响塑封器件的可靠性，尤其是内部气孔更应重视。
气孔是由模塑过程中环氧模塑估中夹带的空气及料腔中的气体没有完备排出造成的。
它紧张与环氧模塑料的流动性、挥发物含量、料饼密度、料饼直径、成型工艺条件等成分有关。

如果模塑估中的挥发物含量太高，在模塑过程中又不能及时排出，就会在塑封体表面和内部形成气孔。
因此要只管即便降落环氧模塑料本身原材料中挥发物的含量，防止生产、贮存、运输、利用过程中吸潮，模塑料从冷库中取出回温时要严格按哀求去做。
据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家先容，模塑料料饼打饼密度太低或料饼直径与注塑料筒尺寸不匹配，会带人大量的空气，气体如果不能及时排出，就会形成气孔。
因此料饼打饼密度要高，一样平常哀求是成型后密度的80%～95%。
要选择直径与注塑料筒相匹配的料饼。

环氧模塑料的流动性必须与塑封工艺参数相匹配，若产生气孔，按下列方法调节。

1)不适当的模具温度，应降落模具温度。

2)注塑速率太快，应降落注塑速率。

3)不适当的预热速率。
应上升或降落预热温度。

4)注塑压力太低，应增加注塑压力。

5)模具洗濯不适当，应洗濯模具的排气孔。

6)材料本身的流动性太强，应利用流动性适中的模塑料，或减少预热韶光。

6.3 塑封产品的考察办法、条件及其分级

(1)环氧模塑料的成型性能考察

环氧模塑料的成型性能包括流念头能、固化性能、玷污性能及打印性能等4方面内容。

(2)环氧模塑料的可靠性水平的评估标准及方法。

(3)其他可靠性试验方法。

七、电子级环氧模塑料固化物的性能及运用

为了适应半导体工业的飞速发展，环氧模塑料也不断地进行改进与提高。
为了知足提高劳动生产率的哀求，涌现了快速固化型环氧模塑料及不后固化模塑料，最快成型韶光达到20s；后固化韶光从2h缩减到不后固化；为了知足大功率器件对散热的哀求，产生了高热导型模塑料；为了知足大规模集成电路的封装哀求，产生了低应力及低a射线型模塑料；为了知足表面安装技能(SMT)的哀求，又涌现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料；为了知足球栅阵列封装(PBGA)的哀求，涌现了高玻璃化转变温度(Tg)、低翘曲率、高粘接强度模塑料。
显然，模塑料今后也必将随着集成电路及半导体工业的发展而不断发展。
各种电子级环氧模塑料固化物的性能和运用如下：

7.1 普通型

美国莫顿(Morton)公司首先推出邻甲酚醛环氧模塑料Polyset410B，属于普通型环氧模塑料。
由于各模塑料生产厂家及研究机构不断研究提高，模塑料的性能已经有很大改进，尤其是可靠性及工艺成型性方面有很大提高。
普通型环氧模塑料所用填料紧张有两类：结晶型二氧化硅粉和熔融型二氧化硅粉。
环氧模塑料的填料全部采取结晶二氧化硅微粉时。
其性能特点是热导较高，线膨胀系数较大，本钱较低。

紧张用来封装分立器件如三极管、二极管和中小规模集成电路。
其范例产品如：中科院化学所的KH407-3、日本住友的EME-1200系列、日东的MP-3500等。
其紧张范例性能见表8-21。
中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家说，环氧模塑料的填料采取熔融二氧化硅微粉时，其性能特点是线膨胀系数小。
热导率较低，成本相对较高。
紧张用于大规模集成电路及大尺寸分立器件。
其范例产品如：中科院化学所的KH407-1、日本住友的EME-1100、日东的HC-10-Ⅱ型。

7.2 快速固化型

近年来，为了降落本钱，提高劳动生产率，特殊是涌现了多柱头自动模具(AUTO-MOLD)封装之后，哀求一个封装周期为30～50s，有的乃至哀求缩短至20s旁边。
为了适应这种哀求，研制生产出了快速固化型环氧模塑料。
其性能特点为快速固化，凝胶化韶光为13～18s。
可以减少操作韶光，还能担保产品的可靠性哀求。

7.3 无后固化型

为了提高劳动生产率，提高竞争力，哀求不进行后固化，仍担保材料的耐湿性和耐热冲击性。
为了适应这种哀求，通过采取分外的固化促进剂，研制生产出无后固化型环氧模塑料。

7.4 高热导型

为了知足大功率分立器件、高热量器件、特殊是全包封分立器件对热导的较高的哀求，研制出了高热导型环氧模塑料。
紧张采取结晶型二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅等高热导填料，运用高添补技能而制备的。
其范例产品如：中科院化学所的KH407-5系列、日本住友的EME-5900HA、日东的MP-4000系列等。

7.6 低a射线型

1978年Intel公司T.C.May等人创造封装材料中的放射性元素放出的a射线，会使集成电路中存储的信息毁坏，集成电路不能正常事情，产生软偏差。
塑封16M以上存储器时，由于放射a射线使器件产生软偏差的问题会变得十分尖锐。
放射性元素紧张来自添补料SiO2。
办理的方法一是探求低铀矿石，另一种方法是合成硅粉。
目前国外已有化学合成法制备的球形硅粉，产品铀含量在0.210-9以下，但价格较高。
国外大规模生产的4M DRAM芯片封装材料的填料是用低铀矿石制备的熔融球形SiO2，也有采取聚酰亚胺表面钝化膜防止a射线影响芯片。

7.7 低膨胀型:

由于集成电路向超大规模和特大规模集成电路的方向发展，集成度迅速增加，铝布线宽度越来越窄，芯片面积越来越大，形状向小型化、薄形化方向发展。
安装办法由双列直插向表面安装(SMT)方向发展，封装形式从DIP向SOP(SOJ)、SSOP、QFP、TQFP方向发展，由于封装形式不同，对材料的性能哀求也不尽相同。
对环氧塑封料提出了更高的哀求。
若用传统的塑封料封装超大、特大规模集成电路，会明显影响塑封集成电路的可靠性。
以是，为了知足超大、特大规模集成电路的封装哀求，必须对环氧塑封料的配方进行重新设计，降落塑封料的线膨胀系数、降落熔融黏度、提高耐热性、提高耐潮性。
中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家指出，目前低膨胀型模塑料广泛采取新型树脂体系，环氧树脂大部分采取联苯型环氧树脂(Biphenyl)及聚双环戊二烯型环氧树脂(DCPD)，其共同特点是熔融黏度很低，可以添补大量填料，而黏度不会有大幅提高。
添补料采取熔融球形二氧化硅微粉，采取高添补技能，添补量可以达到85%以上，乃至达到90%以上，线膨胀系数可以降到(8～9)10-6℃旁边。
由于广泛采取了新型的二氧化硅微粉界面处理技能，模塑料的耐潮性及耐热性都有很大提高。
其范例产品如：中科院化学所的KH-950系列、日本住友的EME-7351系列产品。

7.8 低翘曲型

伴随着半导体产品的高度集成化、高密度贴装的哀求，各种集成电路的精密化程度越来越高，并且引脚数也在不断增加。
在以往的四边扁平封装(QFP)装置时，由于引脚数增多，引脚间距变得越来越小，使得焊接变得非常困难，表面贴装时常常会发生故障，如散热问题、焊接连桥等，这些都是现行四边引脚封装所不易战胜的毛病。
为理解决装置中的这些问题，美国Motorola公司在20世纪90年代开拓出了新型的球栅阵列封装(Ball Grid Array)，简称BGA。
这种封装观点源于美国Motorola公司OMPAC(Over—Molded Pad Array Carrier)。

与PGA不同的是，BGA是用焊料球代替引脚，因而适宜于表面安装。
由于在封装外壳上焊料球呈阵列分布，与PLCC、QFP等封装的周边排列办法比较，BGA具有更高的输入和输出(I/O)密度。
其突出上风是引脚更短，从印制电路板(PCB)到封装以及从外部I/O到器件焊点有最短的互连长度；其焊料球与PCB板的接点面积更大，引线间电容、引线电感特性良好，使电气性能得到提高。
BGA无论是从组装的难易度以及组装面积的缩小还是到组装速率的高速化，都显示出较强的上风。
根据JEDEC标准，BGA引脚节距有三种规格：1.5mm、1.27mm和1.00mm，引脚数可超过1000。
从图8-12可以看出，当引脚数超过150pin时，BGA与QFP比较显示出了明显的上风。
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塑料封装球栅阵列(PBGA)是一种涌现韶光很短，但发展非常迅速，有很大运用前景的集成电路封装形式。
这种新型的封装形式，对所用的环氧模塑料提出了新的、更高的性能哀求。
由于这种封装的不对称性，随意马虎产生翘曲。
以是哀求塑封料具有低翘曲度，高粘接性能。
多采取多官能团环氧树脂作为基体树脂，酚醛树脂为固化剂，叔胺为促进剂，熔融球形二氧化硅为填料，还有改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等组份组成。
其性能特点是低膨胀、高Tg、高粘接强度、低翘曲率，国外很多厂家都已经研制出来，并且已经规模生产。
其范例产品如：日本住友的EME-7720、中科院化学所KH960系列等。
窗体顶端窗体底端