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1、專題報(bào)道綠色封裝環(huán)氧塑封料研究成興明（江蘇中電華威電子股份有限公司）摘要：為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，2003年2月13日，歐盟公布了兩個(gè)指令：WEEE（廢棄的電氣和電子裝置）、RoHS（在電氣和電子裝置中限制使用其廢棄物會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)的某些材料），指令規(guī)定必須在廢棄的電氣或電子器材：大型家用電器、小型家用電器、IT器材、通訊器材、收音機(jī)、電視機(jī)、電聲設(shè)備、音樂器具、照明裝置、醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)、監(jiān)控及控制器械、玩具、電氣或電子工具、自動(dòng)售貨機(jī)等電子產(chǎn)品中，將限期禁止使用六種有害材料：鉛（陰極射線管中的鉛除外）、
2、6價(jià)鉻、鎘、多氯聯(lián)苯、鹵化阻燃劑、放射性物質(zhì)、石棉等物質(zhì)。2006年7月1日為最后執(zhí)行日期。為了遵守歐盟兩個(gè)指令，必須對(duì)IC封裝過(guò)程及封裝材料加以改變或改進(jìn)。關(guān)鍵詞：綠色封裝；環(huán)氧塑料；環(huán)境保護(hù)1無(wú)鉛焊工藝對(duì)環(huán)氧塑封料性2.1阻燃機(jī)理分析能要求一般高分子材料燃燒機(jī)理：在熱源的作用下，有機(jī)物進(jìn)行熱分解，分解產(chǎn)生的可燃性氣體(主要對(duì)于IC封裝本身而言，立法對(duì)其產(chǎn)生的最大的生成物)向材料內(nèi)部及外部擴(kuò)散，遇到外部火焰或影響就是禁止使用鉛和鹵化型阻燃劑。就封裝過(guò)程熱輻射而燃燒，燃燒的高分子材料又成為新的熱源
3、而言，在回流焊過(guò)程中要避免使用鉛焊接。至于無(wú)從而引起燃燒的連鎖反應(yīng)，阻燃劑的作用是阻止該鹵封裝材料，必須將溴代環(huán)氧和氧化銻阻燃劑清連鎖反應(yīng)的發(fā)生。除，原因是溴阻燃劑在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生：二惡英、●燃燒過(guò)程示意圖：溴化二苯并二惡英、多溴二苯并呋喃等有害物質(zhì)；氧化銻重金屬會(huì)引起地下水污染等。這對(duì)于環(huán)氧塑封料而言，作為阻燃劑的溴代環(huán)氧和氧化銻必須由其它的新型材料來(lái)代替。為了避免使用含鉛焊料，回流焊的溫度必須由240℃升高到260℃甚至更高（取決于所使用的焊接材料）?；亓骱笢囟鹊纳邔?dǎo)致一系列有關(guān)可靠性的問
4、題的產(chǎn)生，其中包括環(huán)氧塑封料與硅片/框架/基底之間的爆米花現(xiàn)象，由于應(yīng)力過(guò)大而引起的塑封料或硅片的裂縫等問題。對(duì)于環(huán)氧塑封料材料本身而言，除了不能使用溴代環(huán)氧和氧化銻外，還要求能夠通過(guò)260℃回流焊溫度條件下的更為嚴(yán)格的耐濕性、耐焊性考核。2開發(fā)綠色環(huán)氧塑封料的技術(shù)根據(jù)高分子材料燃燒過(guò)程機(jī)理分析，阻燃劑的路線綜述作用就是切斷燃燒連鎖反應(yīng)過(guò)程中的某一個(gè)環(huán)節(jié)，2半導(dǎo)體技術(shù)第29卷第8期二OO四年八月專題報(bào)道阻止燃燒連鎖反應(yīng)的發(fā)生，達(dá)到阻燃的目的。阻燃③在熱分解過(guò)程中，產(chǎn)生不燃燒氣體，稀釋劑主要從以下幾
5、個(gè)方面機(jī)理來(lái)達(dá)到阻燃目的（作用氧氣及可燃性氣體濃度，以達(dá)到阻燃的效果；于燃燒反應(yīng)過(guò)程中的環(huán)節(jié)見上圖）：④在熱分解過(guò)程中形成不燃燒的薄膜，隔斷氧①在加熱過(guò)程中，阻燃劑發(fā)生吸熱脫水反應(yīng)，氣的進(jìn)入，以達(dá)到阻燃的效果；阻止溫度的升高，以達(dá)到阻燃效果；⑤在熱的的作用下產(chǎn)生能夠妨礙與燃燒有關(guān)的② 在熔融熱分解過(guò)程中，使固體殘?jiān)a(chǎn)物自由基產(chǎn)生及鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，以達(dá)到阻燃的效果；增大，減少可燃性氣體生成，以達(dá)到阻燃效果；●各種阻燃劑及其阻燃機(jī)理（表1）表1各種阻燃劑及其阻燃機(jī)理阻燃劑類型阻燃機(jī)理金屬氫氧化物·吸熱脫
6、水反應(yīng)2Al(OH)→AlO+3HO3232·促進(jìn)碳化·稀釋氧氣濃度磷化合物→PO→偏磷酸→原磷酸25磷化合物·促進(jìn)碳化↑↑↑·隔絕氧氣OOHOH（碳化膜形成）O222氮化合物·稀釋氧氣濃度NO、NO生成2硼化合物·吸熱脫水反應(yīng)2HBO→BO+3HO43232·隔絕氧氣錫化合物·促進(jìn)碳化SnO+4HCl→SnCl+2HO（和銻具有同樣的效果）222·隔絕氧氣硅化合物·隔絕氧氣碳化硅生成阻燃觸媒·促進(jìn)碳化→交聯(lián)結(jié)構(gòu)改進(jìn)·促進(jìn)碳化交聯(lián)度增高→分解能量增大→低分子化難→碳化物增加有機(jī)過(guò)氧化物·燃燒反應(yīng)停
7、止燃燒自由基減少鹵素系列化合物·稀釋氧氣濃度HCl、HBr產(chǎn)生燃燒自由基減少R·+Br·→RBr·燃燒反應(yīng)停止硅化合物·隔絕氧氣SbO→SbBr燃燒自由基減少H·+SbX·→HX+Sb2332.2綠色環(huán)氧塑封料阻燃劑選擇清除氫基：H.+PO.→HPO阻燃劑從含鹵型轉(zhuǎn)變到無(wú)鹵型，這將對(duì)環(huán)氧塑HPO+H.→H+PO.封料的物理性能產(chǎn)生影響，其中包括：流動(dòng)長(zhǎng)度、2磷阻燃劑共有兩種類型：有機(jī)體系與無(wú)機(jī)體膠化時(shí)間、粘度、飛邊/溢料、硬度、玻璃化溫系。對(duì)于無(wú)機(jī)體系，通常使用紅磷。紅磷阻燃效度、熱膨脹系數(shù)、彎曲
8、模量及彎曲強(qiáng)度。果好，使用量較少。當(dāng)燃燒發(fā)生時(shí)，塑料表面開從表2可以看出，阻燃劑中氮、磷類及金屬氫始燃燒，紅磷生成磷酸，凝結(jié)成固體的磷酸將燃燒氧化物可以作為綠色環(huán)氧塑封料阻燃劑，目前用在的塑料表面的氫和氧清除并將塑料轉(zhuǎn)變成碳層。雖綠色環(huán)氧塑封料主要選擇表3中所示阻燃劑類型：然紅磷作為阻燃劑很有效，但是由于其純度很難達(dá)●磷型阻燃劑到一定的要求，可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，有可能降低含磷型材料阻燃劑的機(jī)理是在塑料的表面形成塑料的可靠性、固化性及防潮性能。目前正在研究碳層將氧隔絕。對(duì)紅磷顆粒表面
