LED的封装

3．5．2填充料的品种
  运用于环氧树脂塑粉中的填充料，除了要能改进电绝缘性、电介质特性之外，尚须具有化学安定性及低吸湿性。一般常用的填充料有以下几种： (1)石英；
(2)高纯度二氧化硅(运用最为广泛)；
(3)氢氧化铝
4)氧化铝；
(5)云母粉末；
(6)碳化硅。

3．5．3 二氧化硅(SiO2,Silica)

  环氧树脂的热膨胀系数均匀约为65×10-6m／cm／℃；，比对封装树脂中的金属埋人件的热膨胀系数大许多。半导体所用的结构(LEAD FRAME)与环氧树脂相差甚远。若以纯树脂来封装半导体元件，因为彼此间热膨胀系数的差异及元件作业时所发作的热，将会发作内应力及热应力而构成封装资料的龟裂。因而参加塑粉中的填充料，除了要能削减树脂与金属埋入件间的热膨胀系数外，也要具有杰出的导热功用。

  二氧化硅粉末可分红结晶性二氧化硅及熔融二氧化硅。结晶性二氧化砖具有较佳的导热性但热膨胀系数较大，对热冲击的抵抗性差。熔融二氧化硅的导热性质较差，但却具有较小的热膨胀系数，对热冲击的抵抗性较佳。表2是熔融性与结晶性二氧化硅充填的环氧树脂胶粉的性质比较，可看出熔融性二氧化硅除了导热性质较差外，挠曲强度及耐湿性均低于结晶性二氧化硅。

  此外，填充料用量的多少以及粒子的巨细、形状、粒度散布等关于塑粉在移交成形(Transfermolding)时的流动性，以及封装后制品的电气性质均会构成影响，这些要素在选用填充料时均要加以考虑。

3．6偶合剂(COUPLIUNG AGENT)

在环氧树脂中增加少数的偶合剂，能发作下列效果：
●增加填充料与树脂之间的相容性与亲和力;
●增加胶粉与埋人元件间的接着力;
●削减吸水性;
●进步挠曲强度；
●下降成形中塑粉的粘度，改进流动性;
●改进胶粉的热散失因子(THERMALDUSSIPATION FACTOR)、丢失因子(LOSS FAC-TOR)及漏电流(LEAKAGE CURRENT)。

3．7脱模剂(日ELEASE AGENT)

  环氧树脂的粘着性杰出，对模具也会发作接着力，而影响加工封装结束后的脱模，因而参加脱模剂来改进胶粉与模具之间的脱模才能。一般常用的脱模剂有：腊、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙等。脱模剂的品种与用量要视塑粉配方(树脂、硬化剂、填充料)而定。脱模剂的用量要恰当，假如用量太少会使脱模不易；相反，假如用量过多，不光简略污染模具，更会下降胶粉与埋入结构、引线间的粘着力，直接影响到元件的耐湿性及可*性。下图为脱模剂增加量与接着力的联系，脱模剂增加愈多，胶粉与埋人件间的接着力下降也愈多。

3．8颜料(PIGMENT)

一般视制品的色彩来增加颜料。一般的封装胶粉均以碳黑为颜料，因而制品具有黑色的外观。

3．9润滑剂(LUBRICANT)
  为了增加胶粉在加工成形中的流动性，有时可参加部分润滑剂来下降粘度。可是此举往往会构成胶粉的玻璃搬运温度(Tg GLASS TRANSISTION TEMPERATURE)的下降及电气特性的劣化，因而若有需求参加润滑剂，最好选用反响性稀释剂(RE-ACTIVE DILUENT)，使稀释剂分子能与树脂发作化学结合，以防止T2及电气特性的劣化。

4、环氧树脂塑粉的根本特性

前面咱们已说到一些塑粉所要具有的特性，下面将进一步讨论这些特性。

4．1耐热性
4．1．1玻璃搬运温度，Tg
假如以热劣化性为耐热性的考虑关键，则能够Tg来作为参阅值。塑粉的Tg值首要决议于塑粉的交联密度： Tgl=Tg0+k／nc Tgi：交联后的Tg Tg0：未交联前的Tg K：实验常数 nc：两交联点前的均匀原子数。交联密度愈高，其Tg值也愈高；耐热性愈佳，热变形温度也愈高。一般封装塑粉的Tg值约在160℃左右，过高的Ts会使制品过硬呈脆性，下降对热冲击的抵抗性。

4．1．2 Tg的测定

测定Tg的办法许多,现在本所运用热膨胀计(DIALTOMETER)DSC(DIFFERENTIAL CANNING CALORIMETRY)、流变仪(RHEOMETRIC)、TBA(TORSIONAL BRAID ANALYZER)等仪器来测定Tg值。

4．2耐腐蚀性

由从事塑胶封装电路的毛病剖析者所提出的毛病成因中，以铝条腐蚀(CORROSION OF ALUMINUN METALLIZATION)所占份额最高，因而耐腐蚀性实为封装塑粉的首要考虑要素。

4．2．1腐蚀的成因

就环氧树脂塑粉而言，构成铝条腐蚀的主因为塑粉中所含的氯离子及可水解性氯(HYDROLYZABLE CHLORIDE)。当大气中的湿气经由树脂自身及其与引线脚(LEAD)间的界面，分散进入半导体的内部，这些侵入的水气会与树脂中的离子性不纯物结合，特别是C1-，而增加不纯物的游动性(MOBILITY)。当这些不纯物抵达晶片外表时，即与铝条构成腐蚀反响，损坏极薄的铝层，构成半导体的毛病。

4．2．2腐蚀的防止

(1)下降不纯物含量

对半导体封装业者而言，挑选低氯离子含量的封装胶粉是必要的。现在一般塑粉中离子性不纯物的含量均在10ppm以下。环氧脂因为在组成进程中运用 EPICHLOROHYDRIN，因而无法防止有氯离子的存在，因而树脂要经纯化去除大部分氯离子后，再用来出产封装塑粉。表3为日本厂家的环氧树脂封装胶粉的离子含量及电导度。

(2)增加腐蚀按捺剂(CORROSION INHIBITOR)

  在胶粉增加腐蚀按捺剂能减低铝条的腐蚀速率，搅扰阳极或阴极的腐蚀反响，因而下降腐蚀全反响(OVERALL REACTION)的速率。所选用的按捺剂要具有如下的性质： ①按捺剂中不能含有对电路作业有害的离子； ②参加按捺剂后所增加的离子电导度不能发作有害于电路的副反响； ③按捺剂需能构成错合物(COMPLEX)； ④对有机系按捺剂而言，不能与环氧树脂发作反响，在移交面构成硬化进程中具有安定性； ⑤对无机系按捺剂而言，其所发作的离子不行进入Si或SiO：绝缘层中，防止影响电路的作业。

  一般以无机系腐蚀按捺剂的效果最佳。其间以钨酸铵(AMMONIUM TUNGSTATE)、柠檬酸钙(CALCIUM CITRATE)为常用。

4．3低的热膨胀系数(CTE，COEFFICTENT OF THERMAL EXPANSION)

  在前面咱们现已提过因为树脂与埋人件CTE的不同而发作内应力，构成制品决裂的原因。在此咱们将具体介绍CTE对胶粉影响。

4．3．1 GTE与内应力的联系

内应力可用DANNENBERG’S方程式表明：

σ：内应力(internal stress) O：热膨胀系数(CTE) E：弹性模数(elastic modulus) S：截面积(cross section area) R：树脂(resin)：埋人件，结构，晶片口nsert component，leadframe,chip) 由方程式(4)中，咱们可清楚的看出树脂与埋人件之间的CTE差愈大，所发作的内应力也就愈大。由内应力所引起的龟裂(CRACK)将成为外部湿气及污染侵入的通路，进一步构成元件的毛病，因而环氧树脂胶粉有必要具有低的CTE值。现在也有人从下降弹性模数来使内应力变小。 4．3．2影响CTE的要素 CTE值可由Tg或交联密度来加以操控。此外，以下各要素也会影响CTE： 1)湿气污染；

2)可塑剂或润滑剂的丢失；
3)应力的消失；
4)未反响的化学品；
5)后硬化的时刻与温度。

对环氧树脂塑粉而言，要具有低CTE值有必要从填充料上面来着手。一个塑粉配方工程师有必要将Tg及CTE常记在心，作为参阅及寻觅问题的东西，因为低的CTE及高的Tg对热冲击抵抗性而言是十分重要的。

4．4成形性

广义的成形性包含半导体封装后的尺度安定性、离型性(脱模)、加工成形时的流动性等等。 4．4．1流动性与漩流实验(SPIRAL FlOW TEST)

因为胶粉自身是部分交联的B-STAGE树脂，若储存不妥或储存过久会增加胶粉交联硬化的程度，而构成流动性的下降，此刻即该丢掉此流动性变差的胶粉。一般以漩流实验所得漩流值的巨细来判别流动性的好坏，现在封装选用的规范是25-35寸。漩流值过低表明胶粉的流动性差，成形时将无法灌满模子；漩流值过高表明胶粉的流动性太大，简略将埋人件的金属细线冲断并会发作溢胶现象。

4．4．2 DSC与塑粉流动性

除了漩流实验之外，咱们也可运用微差扫瞄式卡计(DSC)来测知胶粉是否依然具有好的流动性。

第一个放热峰为胶粉硬化时所放出的聚合反响热，此放热峰愈高表明胶粉的反响热愈多，也代表胶粉储存时硬化的程度少，因而具有杰出的流动性。放热峰愈低表明胶粉已大部分硬化，只能放出少数反响热，代表胶粉已失掉流动性。运用以上原理，咱们能够找出放热峰高度与漩流值之间的对应联系。

假如所储存的胶粉经DSC剖析后发现放热峰高度削减10％以上，表明胶粉已失掉杰出流动性，宜丢掉不再运用。

4．5电气特性

电气性对环氧树脂胶粉而言是一种适当重要的性质，而介电特性(DIELECTRIC PROPERTY)为考虑要点。对封装资料而言，介电常数(DIELECTRIC CONSTANT)愈小其电绝缘性愈佳。介电常数会受频率的改动、温度、湿度的影响。介电常数的改动远比介电常数的起始值来得重要。此外，制品的密闭封装是很重要的，将直接影响到电学性质。若制品封装不全有空地存在，除了供给湿气污染的通路外，在承受电压时会发作电晕 (CORONA)，使电场会集在空地前端，引起内部放电而构成绝缘损坏。

4．6耐湿性

湿气侵入半导体元件中与离子性不纯物效果，下降绝缘性，使漏电流增加并腐蚀铝路，此为信任度下降的主因。湿气侵入封装制品中的途径有两条： ●由树脂全体(BULK OF PLASTIC)的外表分散进入； ●经由树脂与IC脚架间的界面，以毛细现象侵入。取一个14脚的DIP(DUAl+IN LINE PACKAGE)，在上方翻开一个孔洞，孔底可达晶片外表，再将一个设有气体出入口的容器接在DIP的孔洞之上并密封之，然后将此设备浸在100％RH的水蒸气或水中，容器内通人枯燥的氮气(0％RH)，水气即会依上述两种途径侵入而进入容器中，咱们运用侦测器测出流出氮气中所含有的水气，而得到悉数(两种水气浸透速率之和)的水气浸透率Pt。Pt是经由树脂全体侵入的水气浸透速率Pb及经由界面毛细侵入的水气浸透速率P1之和，及Pt=Pb+P1。咱们可取相同资料的树脂封住容器的底部，以相同办法测 出Pb，再将Pt与Pb相减即可求出Pl之值。

运用上述办法对塑粉进行评价。依据HARRISON的说法，元件若要具有10年的动作寿数确保，则Pl值应该在70以下。咱们无妨运用此办法来对环氧树脂胶粉进行耐湿性评价。

4．7硬化时的放热

塑粉在硬化时会放出聚合反响热，假如配方分配不妥发热量太大时会构成龟裂并给予元件应力。因而化学工程师在进行塑粉配方研讨时应考虑硬化放热量不行过大。

事实上塑粉的交联可分红两个阶段。先胶化，再硬化。低分子量的树脂胶化的速度比高分子量者快。促进剂的浓度小，则胶化时刻由热或动力决议；假如促进剂的浓度大，则胶化时刻由分子分散至正确的反响方位决议：

●欲快速胶化则增加热量，所得资料具有低交联密度、高CTE、热缩短性大。 ●欲慢速胶化，则削减热量，所得资料具有较高交联密度、低CTE及较小的热缩短。

4．8抗燃性

在UL规范中是以94 V-O为规范的环氧树脂塑粉均能满意此一规范。

4．9接着性与脱模性

前面现已提过脱模剂的用量增加，树脂的接着力会下降。若是脱模剂的增加量削减，尽管可使树脂与脚架引线的接着力进步，可是模具和成形品间的接着力也增加，构成脱模的困难。因而脱模剂的增加量要挑选接着性与脱模性统筹者为宜。

4．10低α粒子效应 (LOWα-PARTICLE EFFEC)

环氧树脂胶粉中选用二氧化硅为填充料，而二氧化硅是自然界的矿藏，含有微量的铀、钍等放射性元素。这些放射性元素在蜕变进程中会放出α粒子。 DYNAMIC RAM’S及CCD’S等牛导体元件会受α粒子的影响而发作软性过错(SOFF ERROR)。STATIC RAM’S、ROM’S、PROM’S及EPROM’S等元件则不受。粒子的影响。

当α粒子通过活性元件区域(ACTIVE DEVICE REGIONS)时，会在电子与空穴从头结合之前，使N-区域搜集电子P-区域搜集空穴。假如在一特定的区域搜集到满足的电荷，将会打乱所储存的资料或逻辑状况(LOGIC STATES)。假如所搜集和发作的电子数超越临界电荷的话，即构成所谓的软性过错。

除了填充料之外，基板(SUBSTRATE)、铝条(METALLIZATION)也会放出α粒子，可是以填充料为α。粒子的首要发作来历。为了防止α粒子效应除了可用聚亚酸胺(POLYIMIDE)作为维护涂膜之外，可选用低放射性元素含量的二氧化硅作为填充料。日本已有出产放射性元素含量在1ppb以下的二氧化硅，这些二氧化硅是通过纯化精粹的，价格也较高。对高可*度牛导体元件而言，有必要设法防止α粒子效应。

4．11长时刻保存性

现在大多数胶粉的胶化时刻约在30秒左右，硬化成形后一般需求后硬化，而且又需冷藏储存。若要发展出能快速硬化，又能在室温(MAX40-45℃)保存六个月以上而不失胶粉的流动性，则必定要在潜在性促进剂上加以研讨与改进。