环氧模塑料-长兴(昆山)电子材料

环氧模塑料在半导体封装中的应用发布时间：2023-01-15T09:05:35.192Z 来源：《中国科技信息》2022年9月17期作者：刘飞[导读] 环氧模塑料是用于半导体封装的热固性化学材料的一种，不同材料的使用能够决定半导体封装性能刘飞深圳市纽菲斯新材料科技有限公司广东深圳518106摘要：环氧模塑料是用于半导体封装的热固性化学材料的一种，不同材料的使用能够决定半导体封装性能。

环氧模塑料具有生产效率高以及成本较低的优势，是现阶段半导体塑料封装形式中使用较多的材料。

基于此，本文对环氧模塑料以及该材料在半导体封装中的应用进行探讨。

关键词：环氧模塑料；半导体；封装技术；应用半导体封装材料是绝缘和密封的材料，主要用于保护芯片元件，避免芯片元件受到外部因素而导致损坏，目前，按照封装材料的不同，主要有玻璃封装、金属封装、陶瓷封装以及塑料封装四种，环氧模塑料是塑料封装类型中普遍使用的材料。

具有成本低、效果好的优势。

另外，随着塑料封装材料在高粘结力、低应力以及低杂质含量等性能的不断改良，现阶段，全球范围内的半导体封装材料大多使用塑料材料。

因此，对环氧膜塑料在半导体封装中的应用进行探讨。

一、半导体生产过程概述半导体的生产过程主要由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装、测试以及成品入库组成。

从整体来看，可以将半导体生产过程分为前道工序和后道工序，其中晶圆的制造和晶圆的测试为前道工序，其他工序则为后道工序，前后道工学通常会在不同的工厂进行处理。

晶圆制造指的是在晶圆上镶嵌诸如电容、逻辑闸以及电晶体等电子元件和制作电路，其中包含制膜、氧化、光刻以及扩散等工序[1]。

晶圆测试指的是对晶片进行验收测试，使用针测仪器检测晶片的情况，并标记不合格晶片，另外，需要检测晶片的电气特性，并进行标记分组。

芯片封装大体可以分为四个步骤，首先需要把晶片用胶水粘贴到框架衬垫上，并使用导电性树酯亦或是超细的金属导线将框架衬垫的引脚与晶片结合焊盘相连接，并构成集成电路芯片，最后用塑料外壳对独立的芯片进行封装保护，避免芯片元件遭受到外力的破坏，塑封后采用固化、成型、电镀以及切筋等工艺。

环氧模塑料(EMC)的设计和性能陈昭【摘要】为了正确选择和使用电子级环氧模塑料,简述了环氧模塑料配方设计和制造工艺设计,按环氧树脂的性能进行了分类,并对其性能和应用进行详细说明.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2010(039)002【总页数】7页(P43-49)【关键词】环氧模塑料(EMC)设计;种类;性能【作者】陈昭【作者单位】汉高华威电子有限公司,江苏,连云港,222006【正文语种】中文【中图分类】TN305.94环氧模塑料是一种单组分含潜伏性固化剂的热固性材料,通常是以环氧树脂及其固化剂、填料和各种助剂等十几种组分组成[1]。

环氧模塑料的制造商主要分布在日本、中国和韩国，在中国市场上制造商代表是华威电子 (Huawei)，由于德国Henkel和华威的联手,使得汉高华威在世界电子封装材料行业处于领先地位。

环氧模塑料制造商为了适应半导体工业的发展,从一开始就没有停止过改进和提高。

为了半导体器件制造商提高劳动生产率的要求出现了快速固化型环氧模塑料及不后固化模塑料，最快成型时间现在可达到15 s，后固化时间从2 h到不后固化；为了满足大功率器件对散热的要求，产生了高导热型模塑料；为了满足大规模集成电路的封装要求，产生了低应力型模塑料；为了满足表面安装技术(SMT)的要求，又出现了低膨胀型、低吸水、高耐热型模塑料；为了满足球栅阵列封装(PBGA)的要求，出现了高玻璃化转变温度、低翘曲率、高粘接强度模塑料；为了适应社会对环境保护的要求，出现了无卤无锑的绿色环氧模塑料。

总之模塑料的多品种的出现就是为了满足集成电路及半导体工业的发展而不断发展。

1 环氧模塑料的组分设计环氧模塑料是由邻甲酚醛环氧树脂、线性酚醛树脂、填充料二氧化硅(硅微粉)、促进剂、偶联剂、改性剂、脱模剂、阻燃剂、着色剂等组分组成[1]。

邻甲酚醛环氧树脂作为胶粘剂，固化剂为线性酚醛树脂，将它们与其他组分按一定质量比例混合均匀。

不同固化促进剂对环氧模塑料的影响张未浩（衡所华威电子有限公司，江苏连云港，222006）摘要：本文以联苯型环氧树脂为基体树脂，XYLO K酚醛树脂为固化剂，研究2-苯基-4,5二羟基甲基咪唑（2PH Z-PW）、二甲基-咪唑三聚异氰酸盐（2MA-OK）、三苯膦-1,4-苯醌加和物（TPP-BQ）三种固化促进剂的潜伏性能以及其对环氧模塑料的性能影响。

采用毛细流变仪测试环氧模塑料（EMC）的粘度，万能测试机、恒温加热板测试其螺旋流动长度和凝胶化时间，利用万能试验机分析环氧树脂对EMC的弯曲强度、弯曲模量，以及利用差热扫描量热仪（DSC）探究三个固化促进剂对环氧模塑料的固化过程。

结果表明：不同的固化促进剂对E MC的螺旋流动长度、凝胶化时间、粘度、固化过程有着重要的影响。

关键词：固化促进剂；环氧模塑料；潜伏性The Study of Curing Accelerator Influence on Properties of EMCZHANG Wei-hao（Hysol Huawei Electronics Co.,Ltd.,Lianyungang222006,China）Abstract:In this paper,biphenyl type epoxy resin was used as the matrix resin,and XYLOK phenolic resin was used as the curing agent to study2-phenyl-4,5dihydroxymethylimidazole（2PHZ-PW）and dimethyl-imidazole trimeric The latent properties of three curing accelerators of cyanate（2M A-OK）and triphenylphosphine-1,4-benzoquinone （TPP-BQ）and their effects on the properties of epoxy molding compounds.The capillary viscosity was tested by capillary rheometer.The universal flow tester and constant temperature heating plate were used to test the spiral flow length and gelation time.The universal testing machine was used to analyze the bending strength and flexural modulus of epoxy resin to EMC,and to use differential heat.Scanning calorimetry（DSC）explores the curing process of three curing accelerators for epoxy molding compounds.The results show that different curing accelerators have an impor-tant influence on the spiral flow length,gelation time,viscosity and curing process of EM C.Key words：Curing Accelerator;Epoxy M olding Compound;Latent property1前言环氧树脂作为绝缘或结构材料，被广泛用于包括电子和电子工业在内的各种工业领域中的接合。

集成电路用电子化学品它包括四类关键产品：第一、超净高纯试剂超净高纯化学试剂超净高纯化学试剂，亦称湿化学品,或加工化学品，是超大规模集成电路制作过程中关键性基础化工材料之一，主要用于芯片的湿法清洗和湿法蚀刻，它的纯度和洁净度对IC的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。

超净高纯试剂具有品种多、用量大、技术要求高、贮存有效期短和强腐蚀性等特点。

使用这种试剂的工艺主要是洗净(包括干燥)、光刻、蚀刻、显影、去膜、掺杂等。

这种试剂包括超净高纯酸及碱类、超净高纯有机溶剂和超净高纯蚀刻剂。

在半导体工业中的消耗比例大致为:NH4OH 4%-8%,HCI 3%一6% ,H2SO4 27%一33%、其它酸10%-20%、H2O2 8%一22%、蚀刻剂12%一20%、有机溶剂10%一15%。

随着IC存储容量的增大，存储器电池的氧化膜更薄，而试剂中所含的杂质、碱金属等溶进氧化膜之中，造成耐绝缘电压的下降；试剂中所含的重金属若附着在硅晶片表面上，则会使P-N结耐电压降低。

一般认为，产生IC断丝、短路等物理性故障的杂质分子大小为最小线宽的1/4，产生腐蚀或漏电等化学性故障的杂质分子大小为最小线宽的1/10。

主要生产商有北京化学试剂所(500t/a,22个品种)、苏州瑞红电子化学品公司(1000t/a,40余个品种)等。

北京化学试剂研究所的BV-Ⅲ级试剂已达到国外Semi-c7质量标准，适合于0.8u-1.2um 工艺，已形成500吨／年规模的生产能力，MOS级试剂已开发生产出20多个品种，年产量超过4000吨，这在我国处于较高水平，但只相当于国外的中等水平；国外Semi-c12质量标准达到0.09u-0.2um工艺水平。

2002年10月，上海华谊开始承担国家‘863’计划ULSI超纯试剂制备工艺研究课题，从事超纯过氧化氢、硫酸、氢氟酸、盐酸、醋酸、异丙醇等微电子化学品的研究和开发。

国内首个超高纯微电子化学品项目2004年底在上海兴建，这个项目由上海华谊集团公司所属的上海中远化工有限公司与台湾联仕电子化学材料股份有限公司联合出资。

SOP8分层探究及解决李进;朱浩【摘要】塑料封装作为一种非气密性封装,分层一直是制约其可靠性的一个关键因素,也是可靠性需解决的难点之一.选择确立较为稳定、成熟的引线框架塑料封装制程,研发一款抗分层表现良好的SOP8,搭配优选过的环氧模塑料(EMC),使塑料封装的可靠性大大提升,也促进了EMC在塑料封装中的应用和表现.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2019(019)004【总页数】6页(P10-14,18)【关键词】塑料封装;分层;可靠性【作者】李进;朱浩【作者单位】长兴电子材料有限公司,江苏昆山215301;长兴电子材料有限公司,江苏昆山215301【正文语种】中文【中图分类】TN305.941 引言在电子封装中，分层是环氧模塑料（EMC）进行可靠性评估的一个重要项目。

分层是塑料封装器件内部各界面之间1 μm或以上的微小剥离或裂缝，主要发生区域为EMC与芯片界面之间、EMC与载片界面之间、EMC与引线框架之间、芯片与银浆界面之间、银浆与引线框架界面之间[1]。

EMC封装中出现分层是基于多种因素引起的，涉及到材料、工艺、环境等多个方面。

从EMC角度来看，主要是因为内部应力（变化）和内部水汽含量高（加热中急速膨胀）造成。

而一款具有优良性能的EMC能适应环境温度变化，其与芯片、引线框架等的结合力大于内部应力和水汽蒸汽压力，不至于使EMC与芯片、载片以及框架之间出现剥离现象，并能很好地与更多材料搭配，使用面更广[2]。

分层作为影响封装元器件失效的主要因素，探寻在最佳工艺条件下搭配更优异的材料已成为制程工程人员研究的重点之一。

EK3600GHR具有良好的结合性、低吸水率、低应力，我们在SOP8分层试验中也用到此EMC，以找寻解决塑料器件分层的有效方法。

2 塑料器件分层原因分析塑料封装器件分层是基于多种因素引起的，在塑料封装过程中，我们依托SOP8封装出现的分层现象，通过反复的试验验证，将可能引起塑料器件分层的因素按照人、机、料、法逐步罗列出来，制成鱼骨图进行分析，如图1所示。

环氧塑封料知识一.国外国内塑封料厂家情况国外:环氧塑封料生产厂家主要集中在日本、美国、韩国、新加坡等国，主要有住友电木、日东电工、日立化成、松下电工、信越化学、东芝，Hysol、Plaskon、Samsung等，现在，环氧塑封料的主流产品是适用于0.35μm－0.18μm特征尺寸集成电路的封装材料，研究水平已经达到0.1μm－0.09μm，主要用于SOP、QFP、BGA、CSP、MCM、SIP等国内:环氧塑封料厂家总共有8家，分别是汉高华威电子有限公司、北京科化所、成都齐创、浙江新前电子、佛山亿通电子、浙江恒耀电子、住友（苏州）电子、长兴（昆山）电子，台湾长春和日立化成也已经分别在常熟和苏州建厂。

现在，国内大规模生产技术能够满足0.35μm－0.25μm技术用，开发水平达到0.13μm －0.10μm，主要应用于SIP、DIP、SOP、PQFP、PBGA等形式的封装。

另外，国内还有部分外资环氧塑封料生产厂家，由于他们依靠国外比较成熟的技术和先进的研发手段，以及强大的实力作为后盾，所以他们的产品主要处在中高档水平，主要应用于QFP、BGA、CSP等比较先进的封装形式以及环保封装领域，基本上占据了国内大部分的中高端市场二环氧塑封料的工艺选择1.1 预成型料块的处理（1）预成型模塑料块一般都储存在5℃-10℃的环境中，必会有不同程度的吸潮。

因此在使用前应在干燥的地方室温醒料，一般不低于16小时。

（2）料块的密度要高。

疏松的料块会含有过多的空气和湿气，经醒料和高频预热也不易挥发干净，会造成器件包封层内水平增多。

（3）料块大小要适中，料块小，模具填充不良；料块大，启模困难，模具与注塑杆沾污严重并造成材料的浪费。

1.2 模具的温度生产过程中，模具温度控制在略高于模塑料玻璃化温度Tg时，能获得较理想的流动性，约160℃-180℃。

模具温度过高，塑封料固化过快，内应力增大，包封层与框架粘接力下降。

同时，固化过快也会使模具冲不满；模具温度过低，模塑料流动性差，同样会出现模具填充不良，包封层机械强度下降。

碳纤维增强的环氧树脂片状模塑料（EP/CF⁃SMC）是由树脂糊浸渍短切纤维后，经模压工艺进行固化成型的复合材料。

EP/CF⁃SMC比强度高、耐腐蚀、绝缘强度好、表面光洁度高、外形尺寸稳定，且成型效率高、生产成本低，广泛应用于汽车、电力、建筑、航空航天等领域。

但其冲击强度差仍是难以忽略的缺点，因此提高EP/CF⁃SMC的冲击强度已经成为进一步提高其使用效能的关键。

目前，已有不少学者针对复合材料模压成型工艺对制品力学性能的影响开展了相关研究。

张臣臣、汪兴等通过设计正交试验研究了模压成型关键参数对树脂基复合材料力学性能的影响。

胡章平等通过建立响应面模型分析了各个工艺参数对制品力学性能的贡献率。

杨志生、花蕾蕾等从制品生产角度研究了制品易产生缺陷的工序以及相应的控制方法。

林旭东、宋清华、张吉等通过建立数学物理模型，对模压成型工艺制度进行了优化。

Mayer、吴凤楠等通过对制品进行微观表征，研究了不同生产工艺对最终模压制品的性能影响。

本文以EP/CF⁃SMC模压成型制品的冲击性能为研究对象，设计正交试验研究了模压温度、模压压力、保压时间、合模速度对模压制品冲击性能的影响。

使用极差法分析了4个因素对制品性能的影响程度大小；获得了最佳的工艺参数并进行了验证实验；借助光学显微镜和场发射扫描电子显微镜（SEM）对典型冲击断裂试样进行了微观形貌表征，并分析了各影响因素作用于制品模压成型过程中的微观机制。

（论文引用：赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 王少峰. 环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 26-32.）一实验部分（节选）1、制样过程模压温度、模压压力、保压时间、合模速度是影响EP/CF⁃SMC材料模压制品力学性能的4个主要因素。

选择合适的因素水平设计得到正交试验L16（44），其因素水平表如表1所示。

将原料裁剪为160mm×320mm大小后，居中铺放在预热好的定模上，设置模压参数，等待模压完成。

浅析集成电路封装发展对封装材料的性能要求吴娟【摘要】主要从半导体工业器件的可靠性、成形性出发,分别对塑封料的纯度、机械性能、射线含量和焊接性能等几个方面提出要求.同时介绍了目前国内外塑封料的发展现状,并提出了环氧塑封料的发展方向.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2010(039)001【总页数】4页(P15-18)【关键词】集成电路封装;环氧塑封料;性能【作者】吴娟【作者单位】汉高华威电子有限公司,江苏连云港,222006【正文语种】中文【中图分类】TN104.2近年来，半导体器件为实现高功能化和高集成化，使得布线更微细，结构更复杂，芯片尺寸大型化。

同时，为了实现高密度安装，出现了SMT工艺，要求封装件向小型化薄型化发展。

另一方面，为了满足高功能半导体器件多引线化的要求还出现了多引线大型封装。

其中，IC日益高度集成化是最显著的特点，集成度以每3年增加4倍的速度递增，在10年内集成度增加了100倍。

从64 K到64M，线宽由3μm缩小到0.35μm；芯片面积从20～30mm2扩大到120～160mm2；芯片在封装中的占有率由17%～25%上升到60%～80%。

封装材料的厚度越薄，越易引起封装开裂。

另外，当前表面安装成为主流。

在表面安装中封装体整体要暴露在215～260℃高温中，因而产生受热冲击而开裂和焊后耐湿性降低等问题。

为满足上述要求，封装材料生产厂家一直在进行各方面的努力。

1 环氧模塑料的发展现状1.1 国际技术和产业现状及发展趋势环氧塑封料在20世纪60年代首先由美国的Morton公司开始使用,历经20世纪70年代和80年代的多次改进技术越来越成熟。

目前,国际上环氧模塑料已经形成完整的系列产品，包括适合于大型PDIP及PLCC的低应力模塑料；适合于DRAM封装的低应力、高纯度、低α粒子含量的模塑料；还有适合大芯片尺寸、薄型封装的模塑料等。

目前世界上环氧塑封料生产厂家主要集中在日本、美国、韩国和中国台湾等国家和地区。