原创 第六章 适用于集成电路封装的无公害铸模化合物

第六章 适用于集成电路封装的无公害铸模化合物

1、简介：
a.本章将讨论在塑料方形扁平封装PQFP、塑料球阵列PBGA、模阵列PBGA（MAP-PBGA）封装中使用不含卤素阻燃铸模化合物的情况；
b.为了得到不含卤素的铸模化合物，主要是在不使用常规的阻燃剂，如溴化环氧和氧化锑的情况下，仍要能维持燃阻，可以通过以下方法达到：在常规树脂中加入新型阻燃剂、混合一种具有高填充量的化合物以得到高的燃阻、改变树脂的结构使之不可燃或综合这三种方式；
c.铸模化合物的蒸汽压力对于封装裂缝、分层和封装爆开等都有着很重要的影响，这主要是因为：在封装内的热膨胀失配是温度的函数、铸模化合物吸收湿气产生的蒸汽压也是与温度相关的；

2、适于塑料方形扁平封装PQFP的无公害铸模化合物：
a.阻燃系统—添加型阻燃剂：（磷组-无机、金属氢氧化物组-铝或镁、金属化合物组-钼和硼）；作用机制分别是氧陷阱、水放电、烧焦层等；
b.耐火系统—新型树脂系统：曾经有些树脂（例如含氮的树脂）被提出来作为阻燃树脂，然而，实际使用中由于其可浇铸性和湿阻等方面的困难，阻碍了实际的应用，在热塑聚合物领域中的泡沫现象可有效的提高燃阻；
c.回流温度的升高对铸模化合物的影响：由于无铅焊料所对应回流温度升高，对应地应有一新的铸模化合物树脂，与常规化合物相比，吸湿量应降低30%，并且，考虑到回流温度的影响，增加密封树脂的粘附性是必要的；
d.配合无铅焊接的不含卤素的铸模化合物：带有低黏性的树脂系统通过高交接密度而增加反应，并且使实现高填充密度称为可能，对于超级灵活的树脂系统，由于在树脂基架中 有许多芳环，使其具有低交接密度，高灵活性，所产生应力降低，低的吸湿性等特性；

3、适于塑封焊球阵列封装PBGA的无公害铸模化合物：PQFP和PBGA封装之间最明显的区别在于PQFP封装使用了含铅的框架，而PBGA封装使用了有机衬底，一般是双马来酰亚胺三氮杂苯BT，另外，与PQFP不同的是，PBGA仅仅在封装的上半部分进行铸模；
a.不含卤素的阻燃剂机制：Nitto Denko公司所研究的材料是氢氧化铝、氢氧化镁和过渡相的氢氧化镁金属复合体（TMMHC）等带羟基的材料；
b.由于Tg值的离差引起的PBGA封装翘曲：对于常规的阻燃系统，室温下其翘曲量和铸模化合物总体的压缩成线性关系，总体的言多定义为以下各成分的累加：铸模时的弯曲压缩和后处理所带来的弯曲以及从化合物铸模时的弯曲温度冷却到室温时的热压缩。，最小化铸模化合物总体压缩率的方法有：
■选择一种化合物，其玻璃体相变温度Tg较高，热压缩率较小，为了减小压缩率，在铸模化合物中有时需要引入减小应力的物质，如硅树脂等；
■选择具有低Tg温度和低黏性的材料，以使填充量升高；
■控制铸模化合物在Tg附近模量的改变，这就是Tg值离差的概念；
c.由于应力吸收机制引起PBGA封装的翘曲：对于既有Tg离差又有应力吸收机制的铸模化合物，在控制封装翘曲方面有了显著的提高，通过应用应力吸收机制，在同样黏性时所对应封装翘曲减少，或者在更低的粘性下可以获得同样的封装翘曲；

4、适于制造自动化的PBGA封装的无公害铸模化合物：
a.不含卤素的阻燃树脂：在CABGA封装应用的铸模化合物中常见的的四种环氧树脂是联苯、萘酚、多官能团的和邻甲酚酚醛型和酚醛硬化剂；
b.样品的制备：通过在175℃下的转移铸模和175℃下后铸模弯曲6h，制成样品，可以测量一系列热特性；
c.Tg、收缩、黏性等对封装共面的影响：Tg越高共面越低，化合物总压缩比越高，共面越高；
d.湿度灵敏度的测试：铸模化合物的许多材料性质，如湿度吸附、粘结强度、弯曲强度和模量、断裂强度等，都对封装可靠性产生影响，在这些性质中，在更高回流温度下，MSL性能中的湿度吸附总量是最重要的。