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環氧塑封料面臨新的考驗

2019/06/07 来源:大庆信息港

导读

环氧塑封料面临新的考验生意社04月10日讯半導體封裝用環氧模塑料(EMC/Epoxy Molding Compound,通常又叫環氧

  环氧塑封料面临新的考验

  生意社04月10日讯

  半導體封裝用環氧模塑料(EMC/Epoxy Molding Compound,通常又叫環氧塑封料),上世紀60年代中期起源于美國(Hysol),后發揚光大于日本,現在中國是快速崛起的世界EMC制造大國。環氧塑封料不僅可靠性高,而且生產工藝簡單、適合大規模生產,同時成本較低,目前已占整個微電子封裝材料97%以上市場。我國大陸EMC產能已超過7萬噸,2008年能將超過8萬噸。隨著環氧塑封行業的快速發展,對環氧塑封材料提出了更高的要求,除了提高性能、控制成本等要求外,主要集中在環境保護方面。具體體現在兩個發展趨勢上:一是要無鉛化,要經得起260℃無鉛工藝條件考驗;二是要從非環保向綠色環保過渡,要無溴、無銻等。現在世界各大EMC生產廠商加快綠色環保型EMC的推廣與研發改進工作,這是一個重新洗牌的過程,機遇與挑戰并存,特別是對中國內資EMC中小生產企業,挑戰多于機遇。先進封裝技術的快速發展,為環氧塑封料發展提供巨大空間,也給環氧塑封料的發展提出了很大的挑戰。 首先是來自阻燃方面的挑戰。目前業內所使用的阻燃劑絕大多數是鹵素衍生物或含銻阻燃劑等,鹵系阻燃劑的存在會導致很多問題,例如當其燃燒時會產生對人體和環境危害的有毒氣體,如二嗯英(dioxin)、苯并呋喃(benzofuran)等,這些有毒氣體可能引起人體新陳代謝失常,從而造成緊張、失眠、頭痛、眼疾、動脈硬化、肝臟腫瘤等病狀,動物實驗發現會導致癌癥;另一方面處理或回收這些含鹵廢料也相當困難。因此含鹵阻燃劑的使用受到了很大限制。歐盟早在2000年6月就已完成了電氣及電子設備廢棄物處理法第5版修正草案,對無鹵環保電子材料加以規范,明確規定多溴聯苯(PBB)以及多溴聯苯醚(PBDE)等化學物質2008年1月1日禁止使用。燃劑從含鹵型轉變到無鹵型,這將對環氧塑封料的物理性能產生影響,其中包括:流動長度、膠化時間、粘度、飛邊/溢料、硬度、玻璃化溫度、熱膨脹系數、彎曲模量及彎曲強度。目前用在綠色環氧塑封料主要有磷型阻燃劑、金屬氫氧化物型阻燃劑、多芳烴環氧/固化體系阻燃劑。 其次是來自無鉛焊料的挑戰。自然界中的酸雨會把焊錫中的含鉛材質溶解出來,經由食物及飲水鉛會在人體內積累,引起重金屬污染、進而危害到人體健康。因此含鉛助劑也成為歐盟WEEE嚴禁使用的品種。在符合環保需求下,無鉛焊料的開發已成為必然趨勢。目前開發的無鉛焊料的熔點相對較高,因此再流焊峰值溫度也從目前含鉛焊料的230~245℃升高到250~265℃。無鉛化是電子封裝業的必然趨勢,然而要真正實現封裝的無鉛化,使其從研發走向工業生產、從小批量生產轉向大批量生產,在電子工業領域徹底取代錫鉛焊接,需要考慮各方面的相容性問題,這主要包括:材料相容性(焊料及其他輔助材料)、工藝相容性(回流、檢測、返修工藝)、設計相容性、可靠性相容性(熱疲勞、機械應力)、設備相容性及成本問題。綜合考慮各因素,處理好各方面的相容性,才能順利實現電子封裝向無鉛化的轉變。 是來自封裝工藝的挑戰,近年來半導體封裝技術領域內正經歷著2次重大變革,并蘊藏著第3次變革。第1次變革出現在20世紀70年代初期,其典型特征在于封裝形式從插入式(如DIP)向表面貼裝式(如QFP)轉變;第2次變革出現在20世紀90年代中期,其典型特征在于從四邊引腳型表面貼裝(如QFP),向平面陣列型表面貼裝(如BGA)的轉變。而出現于21世紀初期的第3次變革已初露端倪,其以芯片尺寸封裝(CSP)、三維疊層封裝以及全硅圓片型封裝為典型特征。在這3次變革過程中,封裝材料所扮演的角色將越來越重要,其已被視為挖掘集成電路極限(優)性能的決定性因素。新型封裝技術的發展對于環氧塑封料提出了如下基本性能要求:高耐熱性、低吸潮性、低應力以及低成本。同許多其它有機高分子材料一樣,環氧樹脂也易于燃燒,因此在使用過程中通常都要加入阻燃劑,傳統環氧塑封料很難同時滿足上述要求,因此研制開發高性能環氧塑封料已勢在必行。

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