环氧塑封料产品设计对LQFP分层性能的影响

周洪涛，王善学

(北京科化新材料科技有限公司，北京 102206)

科化公司承担国家02重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”中的子课题“LQFP绿色环保型塑封料的研发与产业化”。项目组在项目研制过程中针对LQFP分层问题进行了系统研究。本文重点介绍环氧塑封料粘接、固化速度、线膨胀系数、吸水率、弯曲模量等关键性能对分层测试结果的影响，并确定KHG700产品达到MSL-3要求。

1 环氧塑封料产品设计

表1为环氧塑封料产品主要原材料组成及其对性能的影响。根据不同电路/器件的封装工艺和可靠性要求，塑封料通过配方设计优化，实现相应性能指标，从而达到使用要求。

表1 环氧塑封料产品组成及功用

2 LQFP分层测试要求

根据LQFP产品结构设计和MSL-3测试条件，对塑封料提出较高的性能要求，见图1。

图1中，LQFP用环氧塑封料产品需要具备快速固化、低膨胀率、高粘接性、低吸湿性、低模量等性能。

3 塑封料性能对分层的影响

3.1 固化速度

图1 LQFP-封装-性能要求对应关系

提高塑封料固化速度，可以减小塑封体在后固化工序形成的内应力，降低分层风险。表2为不同固化促进剂塑封料的分层测试结果，可以看出，通过使用潜伏性促进剂提高固化速度，对分层测试改进有更为明显的效果。

3.2 线膨胀率和吸湿率

塑封料通过选用球型硅微粉，控制粒度分布，可以实现环氧塑封料较高的填料比例，从而大幅度降低环氧塑封料的膨胀率和吸湿率。表3为不同填料量塑封料的分层测试结果，可以看出，随着填料量降低，线膨胀系数和吸水率增大，分层结果变差。

表2 不同固化促进剂塑封料分层测试结果

表3 不同填料量塑封料的分层测试结果

3.3 弯曲模量

塑封料可以选择添加低应力改性剂降低模量，从而减小温度变化时塑封体内部的界面热应力。表4为添加低应力改性剂塑封料的分层测试结果，可以看出，添加传统的硅橡胶对高填料的塑封料的弯曲模量影响有限，进而对分层改进贡献不大。

表4 添加低应力改性剂塑封料的分层测试结果

3.4 粘接性能

塑封料通常选用带有巯基、胺基等特殊官能团的硅烷偶联剂，大幅提高环氧塑封料与铜表面、银表面的粘接性能，同时减少脱模剂用量，从而实现环氧塑封料与引线框架更好的粘接，以达到抵抗吸湿后高温段界面应力的要求。表5为不同粘接力塑封料的分层测试结果，可以看出，随着粘接力增大，分层结果明显变好。

表5 不同粘接力塑封料的分层测试结果

3.5 MSL-3考核结果

环保型环氧塑封料KHG700经过产品配方设计优化，整合各项关键性能指标，进行MSL-3考核测试，结果见表6。可以看出，塑封料达到MSL-3考核要求。

表6 MSL前后超声波扫描图片

4 结 论

综上所述，环氧塑封料在封装LQFP产品时关注分层问题，提高粘接力、加快固化速度、降低线膨胀系数和吸水率将对分层测试结果的产生积极影响。经过各项性能的优化设计，环保型环氧塑封料KHG700产品封装LQFP产品可以达到MSL-3考核水平。

[1] 孙忠贤.电子化学品[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2] 中国电子学会译.微电子封装手册（MICROELECTRONICS PACKAGING HANDBOOK）[M].北京：电子工业出版社，2001.