环氧塑封料在半导体封装中的应用

环氧塑封料在半导体封装中的应用
发表时间：2018-04-19T12:44:39.070Z 来源：《防护工程》2017年第35期作者：沈国芳
[导读] 最终确定了环氧塑封，这种材料具有体积小巧，结构简单和耐化学腐蚀的优点，所以应用范围越来越广。

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摘要：当前，我国微电子封装材料行业，绝大邠的封装材料都是环氧塑封，因为这种材料特有的成本低，工艺简单，适合量化等优点的存在，所以在各种半导体器件和集成电路中都有极其广泛的使用，这也就意味着环氧塑封材料出现在了汽车，军事，建筑等等各个领域，目前，环氧塑封材料正在迎来其空前的发展机遇，但是，由于其当前的技术水平还不能够完全满足封装的要求，所以也是在面对着极大的挑战，如何抓住机遇，迎接挑战是环氧塑封需要解决的一大问题。

关键词：环氧塑封；半导体；分装
1.前言
自从上世纪50年代以来，国内外半导体工艺逐渐开始发展，随之而来的是与之相关的工艺例如集成电路等迅速开始发展，传统的封装工艺和陶瓷金属等封装材料由于技术水平不足以及成本高昂等原因已经不能够满足工业化快速发展的需求，所以人们开始考虑能不能用别的材料来代替，这时候，塑料进入了研究人员的眼帘，在经过不断地筛选和淘汰以后，最终确定了环氧塑封，这种材料具有体积小巧，结构简单和耐化学腐蚀的优点，所以应用范围越来越广。

2.环氧塑封材料的性能
作为一种新型材料，能够在半导体材料封装上具有广泛应用，是因为其具有独特的性能，下面将从这种材料的导热性能，化学性能和物理性能三方面来简要介绍环氧塑封的独特性能。

2.1导热性能
我们都知道，评价一种材料的导热性能，主要的评价指标是导热系数，一般而言，导热系数越大意味着这种材料的散热性能越好，对于环氧树脂这种材料，其导热系数的影响因素主要是树脂基体和材料中的填充物的种类及数量等，作为半导体材料的包装材料，意味着我们对于环氧树脂材料的导热性能要求更高，因为一旦导热性能不好，意味着半导体器件表面就极易开裂，进而使采用这种材料的部件发生故障，给使用方带来安全隐患，所以你，环氧材料的导热性能必须得有提高。

2.2化学性能
环氧树脂的制造主要是通过化学合成，对于合成以后的杂质，进行提纯主要是利用相对密度的不同采用化学萃取的方法，对于分离后材料纯度的测定，主要是通过测定其PH值以及其中的Cl-和Na+的含量来判断，而后者是重点，在环氧树脂的成品中，应该尽可能的减少这两种离子的含量，因为这两种离子的含量如果过多，那么一旦集成电路的周围环境比较潮湿，那么这两种离子就会在电路表面形成一个个的化学电解池，使得芯片上的铝线遭到电化学腐蚀，最终导致元件失去效果。

2.3物理性能
考察环氧塑封材料的物理性能，主要是通过以下几个方面来表现的：首先是颜色，环氧塑封材料在颜色上有许多不同的选择，一般会根据用户的需求来选择，常见的一般有红色，黑色和绿色，其中最常用的是黑色；其次是材料成型时的凝胶时间，这是指在一定的温度下，环氧塑封材料在熔融的流动状态下到不再流动的状态所需要花费的时间，这个数据反映的是环氧塑封材料在成型时的填充时间，按照行业规定，一般在10秒到30秒之间就可以视为合格，有极少数的特殊场合甚至要求有更长的凝胶时间；最后是材料的熔融粘度，熔融粘度是指在150±1度条件下的熔化粘度，一般用流动仪即可测定，一般的规律是熔融粘度越大，流动长度就越长，所以在工业上进行实际运用时，应该根据不同的使用环境来选择合适的粘度，以防出现冲断金丝等故障的发生，确定仪器的使用安全。

3.对环氧塑封材料目前的缺陷的解决措施
针对目前的环氧塑封材料，由于发展的时间并不是很长，所以还存在有许多的缺陷，当前产生封装方面的缺陷的原因有很多，主要是来自于封装工艺和模具，压机等原因，下面将就几种主要缺陷产生的原因及其解决方法来进行探讨。

3.1脱模性差
一般，在环氧树脂进行封装时需要用到磨具，而当前的脱模工艺并不是十分的完善，导致封装还有缺陷，所以，为了解决这个问题，需要我们对脱模剂进行合理的选择，对脱模材料的原料配比进行相应的优化，提高材料自身的脱模性能，另一方面呢，也需要我们在封装工艺方面进行相应的改进，比如说提高磨具内部的温度，延长材料从流动性转变为固体的时间，最后，需要我们增加相应的工艺验证，从而进一步确定模具自身的工艺斜度的工艺合理性，增加模具的在使用准确性。

3.2塑封件内部的质量问题
在塑封件内部本身，经常会出现一些质量问题，例如塑封件内部的引线断裂，或者内部部件断开等，而这种材料自身的质量问题是需要我们坚决避免的，所以为了能够使材料拥有更高的质量，首先我们需要改进环氧塑脂这种材料本身的特性，为了实现这个目的，我们可以改善进行环氧塑封料的原材料，挑选更加适合我们使用的优质原材料，其次需要我们改进材料的流动性，降低其熔融粘度，最后，需要我们在封装时降低模具内部的温度，并且降低注料时的速度，尽量保证注塑压力的稳定以及注塑速度的一致性。

3.3填充材料装不满
在环氧树脂材料方面，经常会出现塑封封不满这种填充性问题，主要的解决方法还是对原材料环氧树脂，固化剂和其他填充材料，对他们填充时的比例进行优化，争取能够提高流动性，降低粘度，并且在装填时放慢速度，改变工艺上的预热时间，对一系列方案进行对比试验，挑选最优方案，努力改善这一问题。

4.发展前景
近年来,半导体技术取得了极大的发展，一方面，通过大型芯片的使用，使得布线更加细密，电路结构更加复杂，另一方面，在电子行业为了配合高密度封装，相应的开发出来了SMD工艺，使得当前的封装趋向于小型化和薄型化，此外，同时还有多引线结构的大型封装出现，都是为了能够满足半导体材料的高功能化和高集成化。

另外为了实现这个功能，我们一方面可以优化环氧塑封料的配方设计另外还有以下几种方法可以采用以下几种方法：①对原材料进行分离和纯化，对其中的主要原料比如环氧树脂、酚醛树脂等进行提纯，同时要注意降低原材料的水分含量，最大限度的减少环氧塑封料中Na+和Cl一的含量，从而减轻潮湿条件下对半导体的腐蚀。

②不能满足与现状，要
积极投入其他绿色环氧塑封料产品的研发中来，通过不断开发和改进环氧塑封料, 来提高半导体器件及集成电路使用的可靠性。

同时,除了环氧塑封材料，我们应积极投入到对新型塑封材料的探索中来，从而满足不断发展的半导体工业的需要。

③对改性剂进行进一步的挑选和优化，通过良好的改性剂来降低线膨胀系数和模量，同时也可以提高环氧塑封料这种材料与引线框架、芯片之间相互的的粘附力。

④加速导热填料的调研与进一步改进，从根本上提升环氧塑封料的导热性，进而实现其导热性能的全方位改进。

⑤当前固化工艺比较落后，需要我们积极开发无需进行下一步固化的环氧封装材料，进而提高器件生产厂家的生产效率。

5.结束语
总之，当前经济快速发展，科技水平空前强大，半导体工艺和电子集成技术正在飞速发展，为了使我国的半导体封装技术能够满足当前办半导体器件发展的需求，需要我们加大人力物力资源的投入，更加积极主动的加入到对新型塑封材料的开发和研究中来，争取对现有的环氧塑封彩料进行提升，或者可以开发出更有优势的其他新型材料，促进我国半导体工艺的进一步发展，同时也要保证我国电子工艺水平不断进步产生的新需求得到满足。

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