有色環(huán)保塑封料的制備及其性能研究

李 進(jìn)，王殿年

（長(zhǎng)興電子材料有限公司，江蘇 昆山，215301）

1 引言

為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，從上世紀(jì)90年代初開始，世界各國(guó)均已對(duì)有害物質(zhì)的限用制定了相關(guān)的法令。歐盟于2003年2月13日公布了兩個(gè)指令：WEEE（廢棄的電氣和電子裝置）及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）[3]。中國(guó)也于2007年頒布實(shí)施了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》。結(jié)合各國(guó)對(duì)有害物質(zhì)的管制要求，對(duì)于環(huán)氧模塑料來講，必須開發(fā)出符合法令要求的產(chǎn)品[1-2]，同時(shí)需考慮與原有產(chǎn)品進(jìn)行有效區(qū)分，以方便在生產(chǎn)及使用各階段的管理。介于以上因素考慮，開發(fā)有色環(huán)保環(huán)氧模塑料具有必要性。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 主要原料及組成

2.2 主要儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用主要儀器設(shè)備有：UV-2401PC紫外可見分光光度計(jì)（日本島津），TMA7熱機(jī)械分析儀（PE公司），SM-8220體積電阻儀（日本），EDX2800熒光光譜儀（天瑞），HT-9102萬用拉力機(jī)（弘達(dá)），QTM-500熱傳導(dǎo)儀（日本），塑封機(jī)（基丞），高壓蒸煮儀（宏凌），AA分光光度計(jì)（SpectrAA220），自動(dòng)電位滴定儀（梅特勒/DL53）。

2.3 CGEMC樣品制備

如表1中所示，以不同顏色色料在固定配方下，制成有色環(huán)保塑封料（以下簡(jiǎn)稱CGEMC）。CGEMC組成經(jīng)粉碎及充分混合后，在95℃/25℃的冷、熱滾輪（two-roller）上熔融及混煉（kneading）；再將CGEMC刮下呈約2.5mm的薄片狀，經(jīng)冷卻、粉碎及混合過程并壓制成φ 45測(cè)試餅料。

2.4 性能測(cè)試

所做性能測(cè)試項(xiàng)目如下：

（1）高壓蒸煮（120℃，1.6atm）吸濕實(shí)驗(yàn)（PCT）；

（2）產(chǎn)品Tg及膨脹系數(shù)（CET-1，CET-2）測(cè)試（TMA）；

（3）優(yōu)良常規(guī)電性（volume resistance）及可靠性測(cè)試；

（4）機(jī)械強(qiáng)度（flextrual strength, elastic modulus and strain）測(cè)試；

（5）透光性測(cè)試（UV-VIS）。

3 結(jié)果與討論

3.1 有色顏料對(duì)產(chǎn)品透光率的影響

以表1配方為基本組成，加入有色顏料制備成EMC有色粉料，并分別壓制成厚度為0.2mm和0.8mm的有色料樣條，進(jìn)行UV-VIS透光度測(cè)試。不同色料的透光率測(cè)試如圖1所示。

由圖1可看出，有色料在可見光區(qū)內(nèi)的透光率均小于1%，在紫外光區(qū)內(nèi)透光率為0%，黑色料在紫外光區(qū)與可見光區(qū)內(nèi)透光率都為0%。厚度為0.8mm的有色和黑色樣條進(jìn)行UV-VIS透光率測(cè)試，結(jié)果顯示在紫外區(qū)與可見光區(qū)都無光透過。

在現(xiàn)有的客戶端封裝二極管、三極管等不同封裝形式的產(chǎn)品厚度均在1mm以上，以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其遮旋光性都能達(dá)到完全遮蓋，則說明管體不會(huì)有吸收光能對(duì)產(chǎn)品電性產(chǎn)生誤干擾的可能。對(duì)于客戶所擔(dān)心的有色塑封料的透射光對(duì)產(chǎn)品電性的誤干擾是不會(huì)發(fā)生的。

3.2 有色顏料對(duì)產(chǎn)品電性的影響

以表1的基本組成設(shè)計(jì)配方，制備不同顏色的CGEMC經(jīng)模封1A二極管后進(jìn)行電性差異性分析，分別測(cè)試模封（molding）后、后固化（PMC）后及高溫高壓蒸煮（PCT）96h后電性差異。具體配方差異見表2，不同顏色的CGEMC電性差異見表3。

以不同色料制備成的CGEMC樣本或樣條進(jìn)行電性差異性分析發(fā)現(xiàn)，有色環(huán)保塑封料的電性在塑封后、后固化后及高溫高壓蒸煮后與黑色環(huán)保塑封料無差異，客戶端均可接受并承認(rèn)檢定。

3.3 有色顏料對(duì)產(chǎn)品印字的影響

以表1的基本組成設(shè)計(jì)配方，制備不同顏色的CGEMC經(jīng)模封1A二極管后進(jìn)行5H浸泡及印字差異性分析。

浸泡溶度：5H粉與水以一定比例配置成5H液，在一定浸泡溫度下，不同顏色的CGEMC模封1A二極管樣條隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)的異色狀況具體見表4。

制備的有色環(huán)保塑封料與常規(guī)黑色環(huán)保塑封料在浸泡5h后異色狀況相當(dāng)。說明有色料在配方中的引用并不會(huì)對(duì)產(chǎn)品在客戶端后端制程中產(chǎn)生差異。

3.4 有色顏料對(duì)產(chǎn)品常規(guī)與非常規(guī)特性的影響

以表1的基本組成設(shè)計(jì)配方，在配方中著色劑以表2的用量進(jìn)行添加，制備不同顏色的環(huán)保塑封料粉體后，并壓制成φ45餅料，壓制常規(guī)與非常規(guī)樣條測(cè)試不同色料的特性差異。具體的差異性見表5。

在基本的配方組成下更換有色顏料對(duì)產(chǎn)品的常規(guī)與非常規(guī)特性無影響，更換有色顏料后對(duì)產(chǎn)品可以更好地加以區(qū)分，更有利于管控。

3.5 有色顏料對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響

以表1的基本組成設(shè)計(jì)配方，制備黑色、綠色兩種不同顏色環(huán)保塑封料經(jīng)模封1A二極管后進(jìn)行可靠性測(cè)試過程，具體的全面測(cè)試流程圖見圖2，具體的可靠性測(cè)試結(jié)果見表6。

4 結(jié)論

（1）以有色顏料制備有色環(huán)保塑封料，在模封厚度為0.2mm時(shí)紫外區(qū)與可見光區(qū)透光率均小于1%，厚度為0.8mm時(shí)紫外區(qū)與可見光區(qū)透光率均為0%，說明在客戶端封裝時(shí)透光率對(duì)產(chǎn)品的電性誤干擾性不存在。

（2）通過制備有色與黑色的環(huán)保塑封料同時(shí)比對(duì)產(chǎn)品基本特性、客戶端電鍍印字、電性及可靠性發(fā)現(xiàn)，當(dāng)配方中色料的添加量為1%時(shí)其產(chǎn)品的基本特性、客戶端電鍍印字、電性及可靠性與黑色環(huán)保塑封料相當(dāng)，說明用有色環(huán)保塑封料替代原先的黑色環(huán)保塑封料具有可行性，并且有色環(huán)保塑封料的使用能夠更好地配合客戶端的合理管控和環(huán)保需求。

（3）使用有色顏料制備的環(huán)保塑封料對(duì)客戶端管控與保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有非常重要的意義。

［1］H. Lee , Y. Y. Earmme. Comp, package, Manufact Technol[J]. IEEE Trans,1996, 19,168.

［2］J.H.Lupinski. Polymer Materials for Electronic Packaging and Interconnection. American Chemical Society[R]. Washington DC. 1989, 286.

［3］成興明. 綠色環(huán)氧塑封料研究[J]. 集成電路應(yīng)用，2004（5）：17-21.