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環氧樹脂灌封常用工藝與問題(二)

2019-11-16 16:55:03

3、灌封料的主要組份及作用


灌封料的作用是強化電子器件的整體性,提高對外來沖擊、震動的抵抗力;提高內部元件、線路間絕緣,有利于器件小型化、輕量化;避免元件、線路直接暴露,改善器件的防水、防潮性能。


環氧樹脂灌封料是一多組分的復合體系,它南樹脂、固化劑、增韌劑、填充劑等組成,對于該體系的黏度、反應活性、使用期、放熱量等都需要在配方、工藝、鑄件尺寸結構等方面作全面的設計,做到綜合平衡。


3.1 環氧樹脂

環氧樹脂灌封料一般采用低分子液態雙酚A型環氧樹脂,這種樹脂黏度較小,環氧值高。常用的有E.54、E-51、E-44、E-42。在倒裝芯片下填充的灌封中,由于芯片與基板之間的間隙很小,因此要求液體封裝料的黏度極低。故單獨使用雙酚A型環氧樹脂不能滿足產品要求。為了降低產品黏度,達到產品性能要求,我們可以采用組合樹脂:如加入黏度低的雙酚F型環氧樹脂、縮水甘油酯型樹脂以及具有較高耐熱、電絕緣性和耐候性的脂環族環氧化物。其中,脂環族環氧化物本身還具有活性稀釋劑的作用。


3.2 固化劑

同化劑是環氧灌封料配方中的重要成分,固化物性能很大程度取決于固化劑的結構。


(1)室溫同化一般采用脂肪族多元胺做固化劑,但這類固化劑毒性大、刺激性強、放熱激烈,同化和使用過程中易氧化。因此,需要對多元胺進行改性,如利用多冗胺胺基上的活潑氫,部分與環氧基合成為羥烷基化及部分與丙烯晴合成為氰乙基化的綜合改性,可使固化劑達到低黏度、低毒、低熔點、室溫固化并有一定韌性的綜合改性效果。


(2)酸酐類同化劑是雙組分加熱固化環氧灌封料Z重要的同化劑。常用的同化劑有液體甲基四氫鄰苯二甲酸酐、液體甲基六氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐等。這類固化劑黏度小,配合用量大,能在灌封料配方中起到同化、稀釋雙重作用,固化放熱緩和,同化物綜合性能優異。


3.3 固化促進劑

雙組分環氧一酸酐灌封料,一般要在140℃左右長時間加熱才能固化。這樣的固化條件,不僅造成能源浪費,而且多數電子器件中的元件、骨架外殼是難以承受的。配方中加入促進劑組分則可有效降低固化溫度、縮短固化時間。常用的促進劑有:卞基二胺、DMP-30等叔胺類。也可使用咪唑類化合物和羧酸的金屬鹽,如2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑等。


3.4 偶聯劑

為了增加二氧化硅和環氧樹脂之間的密著性,需加入硅烷偶聯劑。偶聯劑可以改善材料的粘接性和防潮性。適用于環氧樹脂的常用硅烷偶聯劑有縮水甘油氧丙基三氧基硅烷(KH-560)、苯胺基甲三乙氧基硅烷、α-氯代丙基三甲氧基硅烷、α-巰基丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、二乙烯二胺基丙基三甲氧基硅烷等。


3.5 活性稀釋劑

單獨使用環氧樹脂,加入無機填料后黏度明顯增大,不利于操作和消泡,常需加入一定量的稀釋劑,以增加其流動性和滲透I生,并延長使用期,稀釋劑有活性和非活性之分。非活性稀釋劑不參與固化反應,加人量過多,易造成產品收縮率提高,降低產品力學性能及熱變形?;钚韵♂寗﹨⑴c固化反應增加了反應物的鏈節,對固化物性能影響較小。灌封料中選用的就是活性生稀釋劑,常用的有:正丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、二乙基己基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚。


3.6 填充劑

灌封料中填料的加入對提高環氧樹脂制品的某些物理性能和降低成本有明顯的作用。它的添加不僅能降低成本,還能降低固化物的熱膨脹系數、收縮率以及增加熱導率。在環氧灌封料中常用的填充劑有二氧化硅、氧化鋁、氮化硅、氮化硼等材料。表1是常見無機填料的導熱系數。二氧化硅又分為結晶型、熔融角型和球形二氧化硅。在電子封裝用灌封料中,由于產品要求,優選熔融球形二氧化硅。


3.7 消泡劑

為了解決液體封裝料同化后表面留有氣泡的問題,可加入消泡劑。常用的是乳化硅油類乳化劑。


3.8 增韌劑

增韌劑在灌封料中起著重要作用,環氧樹脂的增韌改性主要通過加增韌劑、增塑劑等來改進其韌性,增韌劑有活性和惰性兩種,活性增韌劑能和環氧樹脂一起參加反應,增加反應物的鏈節,從而增加固化物的韌性。一般選擇端羧劑液體丁腈橡膠,在體系內形成增韌的"海島結構",增加材料的沖擊韌度和耐熱沖擊性能。


3.9 其他組分

為滿足灌封件特定的技術、工藝要求,還可在配方中加人其他組分。如阻燃劑可提高材料的工藝性;著色劑用以滿足制件外觀要求等。

環氧樹脂納米色漿.jpg

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