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半導體封裝用環(huán)氧模塑料面臨綠色考驗
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2008-4-16
- 【搜索關鍵詞】：研究報告 投資分析 市場調研 半導體 環(huán)氧模 塑料 集成電路
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半導體封裝用環(huán)氧模塑料（EMC/EpoxyMoldingCompound，通常又叫環(huán)氧塑封料），上世紀60年代中期起源于美國（Hysol），后發(fā)揚光大于日本，現(xiàn)在中國是快速崛起的世界EMC制造大國。環(huán)氧塑封料不僅可靠性高，而且生產工藝簡單、適合大規(guī)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(huán)氧塑封行業(yè)的快速發(fā)展，對環(huán)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(huán)境保護方面。具體體現(xiàn)在兩個發(fā)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(huán)保向綠色環(huán)保過渡，要無溴、無銻等�，F(xiàn)在世界各大EMC生產廠商加快綠色環(huán)保型EMC的推廣與研發(fā)改進工作，這是一個重新洗牌的過程，機遇與挑戰(zhàn)并存，特別是對中國內資EMC中小生產企業(yè)，挑戰(zhàn)多于機遇。先進封裝技術的快速發(fā)展，為環(huán)氧塑封料發(fā)展提供巨大空間，也給環(huán)氧塑封料的發(fā)展提出了很大的挑戰(zhàn)。
2008-2009年中國IC卡行業(yè)研究咨詢報告 近幾年，中國IC卡行業(yè)步入產業(yè)分工合作、規(guī)模應用起步、產品由低端向高端延伸發(fā)展的新階段，產品2008-2012年中國機械停車設備市場調查與發(fā)展前景 隨著我國城市尤其是大城市建設的快速發(fā)展，大量現(xiàn)代化高層建筑和住宅小區(qū)的出現(xiàn)使城市土地越發(fā)金貴2009-2010年中國激光加工設備市場調查與發(fā)展前景 我國激光加工產業(yè)規(guī)模從1990年的1200萬元，發(fā)展到2007年末的30億元，十幾年間增長了2009-2010年中國電機產業(yè)市場調查與發(fā)展前景分析 【出版日期】 2008年12月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150首先是來自阻燃方面的挑戰(zhàn)。目前業(yè)內所使用的阻燃劑絕大多數(shù)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(huán)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(fā)現(xiàn)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(huán)保電子材料加以規(guī)范，明確規(guī)定多溴聯(lián)苯（PBB）以及多溴聯(lián)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(huán)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(shù)、彎曲模量及彎曲強度。目前用在綠色環(huán)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(huán)氧/固化體系阻燃劑。
其次是來自無鉛焊料的挑戰(zhàn)。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(huán)保需求下，無鉛焊料的開發(fā)已成為必然趨勢。目前開發(fā)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(yè)的必然趨勢，然而要真正實現(xiàn)封裝的無鉛化，使其從研發(fā)走向工業(yè)生產、從小批量生產轉向大批量生產，在電子工業(yè)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(xiàn)電子封裝向無鉛化的轉變。
最后是來自封裝工藝的挑戰(zhàn)，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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（最優(yōu)）性能的決定性因素。新型封裝技術的發(fā)展對于環(huán)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(huán)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(tǒng)環(huán)氧塑封料很難同時滿足上述要求，因此研制開發(fā)高性能環(huán)氧塑封料已勢在必行。
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