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电子级环氧模塑料固化物实将行8级分封制 |
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，出现了快速固化型环氧模塑料及不后固化模塑料，产生了高热导型模塑料、低应力及低a射线型模塑料，又出现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料和高玻璃化转变温度、低翘曲率、高粘接强度模塑料。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，目前各种电子级环氧模塑料固化物可分为8级，中国环氧树脂行业协会专家形象地称之为8级“分封”制。
一是普通型。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主要有两类：结晶型二氧化硅粉和熔融型二氧化硅粉。环氧模塑料的填料采用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，主要用于大规模集成电路及大尺寸分立器件。
二是快速固化型。近年来为了降低成本、提高劳动生产率，特别是出现了多柱头自动模具(AUTO-MOLD)封装之后，要求一个封装周期为30～50s，有的甚至要求缩短至20s左右，因而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，凝胶化时间为13～18s。可以减少操作时间，还能保证产品的可靠性要求。
三是无后固化型。为提高劳动生产率、提高竞争力，要求不进行后固化仍保证材料的耐湿性和耐热冲击性，为了适应这种要求而通过采用特殊的固化促进剂，研制生产出无后固化型环氧模塑料。
四是高热导型。根据大功率分立器件、高热量器件、特别是全包封分立器件对热导的较高的要求，研制出了高热导型环氧模塑料，主要采用结晶型二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅等高热导填料，应用高填充技术而制备的。其典型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。
五是低应力型。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。模塑料产生的应力主要有两种：模塑料固化时产生的收缩应力及温度变化时产生的热应力。后者占支配地位，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。制备有机硅改性剂的基本路线主要有3种：预制法、共混法、嵌段或接枝共聚法，低应力产品已经成为封装大规模集成电路的主要产品。
六是低a射线型。1978年Intel公司T.C.May等人发现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破坏，集成电路不能正常工作、产生软误差，塑封16M以上存储器时由于放射a射线使器件产生软误差的问题会变得十分尖锐，放射性元素主要来自填充料SiO2。解决的方法一是寻找低铀矿石、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0.2×10-9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，也有采用聚酰亚胺表面钝化膜防止a射线影响芯片。
七是低膨胀型。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，外形向小型化、薄形化方向发展，必须对环氧塑封料的配方进行重新设计，降低塑封料的线膨胀系数、降低熔融黏度、提高耐热性、提高耐潮性。目前低膨胀型模塑料广泛采用新型树脂体系，环氧树脂大部分采用联苯型环氧树脂(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，可以填充大量填料，而黏度不会有大幅提高。填充料采用熔融球形二氧化硅微粉，采用高填充技术，填充量可以达到85%以上，甚至达到90%以上，线膨胀系数可以降到(8～9)×10-6℃左右。由于广泛采用了新型的二氧化硅微粉界面处理技术，模塑料的耐潮性及耐热性都有很大提高。
八是低翘曲型。伴随着半导体产品的高度集成化、高密度贴装的要求，各类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)装配时，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，表面贴装时经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克服的缺陷。为了解决装配中的这些问题，美国Motorola公司在20世纪90年代开发出了新型的球栅阵列封装(Ball Grid Array)，简称BGA。 |
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