隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電子類產(chǎn)品的封裝材料提出來更高的要求。這些封裝材料能對(duì)電子芯片以及電子集成電路提供重要的支持與保障的作用，有助于對(duì)電子集成電路工作過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散失。封裝材料一般可分為金屬基類、陶瓷基類和塑料基類，其中塑料基類封裝材料占據(jù)了大半的封裝材料市場(chǎng)，而在該類別中環(huán)氧樹脂封裝材料所占比例最大。

環(huán)氧樹脂封裝材料是一種無機(jī)高分子復(fù)合材料，其配方通常選用環(huán)氧樹脂作為基體，將固化劑、固化促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、脫模劑、填充劑、阻燃劑和其它助劑一起按照一定的配方比例，通過適當(dāng)?shù)墓に嚮鞜?/span>制備而成，稱之為環(huán)氧模塑料，簡(jiǎn)稱EMC（Epoxy Molding Compound）。

在環(huán)氧模塑料的配方中，組分含量最多的就是無機(jī)填料。而在可供環(huán)氧模塑料選擇的填料中，使用最多的就是二氧化硅（硅微粉）。不過就算只是二氧化硅，其實(shí)也有好幾種選擇，比如說它在形狀上可分為角形和球形；在內(nèi)部結(jié)晶形態(tài)上可分為熔融形和結(jié)晶形；從a射線含量來分可分為普通形和低鈾含量形。

不同類型的二氧化硅性能對(duì)比

雖然各有不同，但是每種二氧化硅作為填充劑時(shí)都有著共同的特點(diǎn)，就是能夠改善EMC的某種參數(shù)與特性，如減少收縮、增強(qiáng)韌性、增強(qiáng)耐磨性、減少吸水性、提高熱形變溫度、提高熱導(dǎo)率、減小熱膨脹系數(shù)、降低成本等等。而除了共性外，不同的二氧化硅也有自己的個(gè)性，比如說球形二氧化硅微粉比角形二氧化硅微粉有更大的填充量、具有良好的流動(dòng)性、抗龜裂性等；熔融型二氧化硅具有低導(dǎo)熱率和低線膨脹系數(shù)；結(jié)晶型二氧化硅具有較高的導(dǎo)熱率和高線膨脹系數(shù)。因此它們?cè)谕渡響?yīng)用時(shí)，都會(huì)對(duì)環(huán)氧模塑料造成不同的影響，具體可看下方。

對(duì)黏度的影響

為了提高EMC性能，研究人員千方百計(jì)把填料的填充量盡可能的提高。但是增加填充量的同時(shí)也會(huì)增加EMC的黏度，降低成型性，對(duì)集成電路的金線有沖擊，影響可靠性，所以填充量要選擇適當(dāng)。目前，提高填充量而黏度基本不變的方法，主要是通過調(diào)整粒度分布，提高堆砌密度，選擇球形的或者角形和球形混用的復(fù)合無機(jī)填料技術(shù)，并選擇低黏度樹脂，可以達(dá)到提高填充量而EMC黏度基本不變的要求。配制的復(fù)合無機(jī)填料的中位粒徑以5-40微米為最佳。

對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響

降低EMC熱膨脹系數(shù)的主要方法就是增加無機(jī)填料用量。環(huán)氧樹脂的膨脹系數(shù)大約是100×10(-6)/℃，而二氧化硅的熱膨脹系數(shù)是0.5×10(-6)/℃，兩者相差接近200倍。但是填料的增加是有限的，加入的填料量過多，會(huì)使EMC的熔融黏度增加，引起流動(dòng)性下降和E上升。因此如果要以控制熱膨脹系數(shù)為主要目的，一般使用球形熔融硅微粉，其填充量可大量增加，填料含量可達(dá)到75%～80%，同時(shí)球形粉還可以緩和填料尖端處所造成的應(yīng)力集中，減少封裝材料在模具內(nèi)的磨損等。

對(duì)溢料性的影響

在封裝成形的過程中，溢料是一個(gè)常見的缺陷形式，會(huì)影響后來的可焊性和外觀。溢料產(chǎn)生的原因之一為樹脂黏度過低、填料粒度分布不合理，因此在黏度的允許范圍內(nèi)，可以選擇黏度較大的樹脂，并調(diào)整填料的粒度分布，提高填充量，從EMC的自身上提高其抗溢料性能。日本研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用最大粒徑74微米以下的球形熔融二氧化硅和最大粒徑40微米以下的熔融二氧化硅時(shí)，能以55-95%和45-5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）相混合成為比表面積為3m2/g以下的混合填料，用量可占整個(gè)EMC的40-90%。

對(duì)熱導(dǎo)率的影響

一般來說，EMC的熱導(dǎo)率是隨著填料的填充量的增加而不斷的提高，而結(jié)晶型二氧化硅的熱導(dǎo)率又比熔融型的二氧化硅的熱導(dǎo)率高。為了滿足大功率分立器件、高熱量器件，特別是全包封分立器件對(duì)環(huán)氧模塑料導(dǎo)熱率的要求，可以采用結(jié)晶型二氧化硅作為高導(dǎo)熱填料。

填料對(duì)EMC吸水率的影響

由于填料是不吸濕、透濕的，所以增加填料含量也是降低EMC吸水率的有效方法，但會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)性下降問題。目前，主要是通過加入經(jīng)過表面處理的填料來提高EMC的耐濕性，使水分滲透到芯片的距離盡可能延長(zhǎng)。一般角形顆粒填充料同球形填充料相比，對(duì)再流焊時(shí)的耐裂紋性的提高更有效。

資料來源：

填料對(duì)環(huán)氧模塑料(EMC)的性能影響，謝廣超。

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