一、特種環(huán)氧樹脂
（1）高純度 在電氣、電子工業(yè)中，對環(huán)氧樹脂正式提出高純化是比較近期的事情。眾所周知，在電氣和電子領域內，輕、薄、短、小的發(fā)展趨勢很快，對于在各種元件中使用的高分子材料，元件雖小型化和高集成化，但要求必須達到與以前制品同樣的可靠性。同時，還要選擇兼有大量生產性的材料。這對于在電氣和電子領域中大量應用的環(huán)氧樹脂來說，對性能的要求比以前提高了很多，尤其是用于半導體的包封材料，對性能的要求更為嚴格。對用于包封的環(huán)氧樹脂材料，除要求速固性、低應力和耐熱性外，還要求高純度化。
在環(huán)氧樹脂中，其主要雜質是以有機氯為端基的不純物，如圖2-1所示。從制造工藝上講做到完全消除雜質不純物是困難的。提出環(huán)氧樹脂高純度化的理由是：環(huán)氧樹脂中雜質（如Na+、Cl-等），特別是因為可水解氯離子的析出，在水分的作用下，加速了管芯中鋁引線的腐蝕，使電子元器件制品的壽命受到惡劣影響。用于半導體包封的環(huán)氧樹脂，主要是鄰甲酚酚醛環(huán)氧樹脂。各生產廠家爭先恐后地推出此種類型的高純度化的樹脂。表2-3給出等級不同的產品，是日本已商品化的品種，目前日本各公司開發(fā)的高純度樹脂的水平大體相同，在質量指標方面已達到無甚差別的程度。
另外，環(huán)氧樹脂在電氣、電子領域，除用于元器件包封料之外，還廣泛用于粘接劑方面。對于管芯的粘接，由于高集成化提高了可靠性，與半導體包封料一樣，也要求高純度、高質量的樹脂。但是，用于膠黏劑方面的環(huán)氧樹脂不同于半導體包封料所用的固態(tài)環(huán)氧樹脂，而是使用液態(tài)環(huán)氧樹脂。對于雙酚A型環(huán)氧樹脂的高純度化，有的公司采用再結晶的方法進行提純。但再結晶法成本高（收率低）以及熔點接近室溫，再結晶操作困難，因此，目前多對改進環(huán)氧樹脂制造工藝條件進行探討，如控制反應條件和后處理洗凈等。目前已有幾種液態(tài)高純度環(huán)氧樹脂上市。
 表2-4列出液態(tài)高純度環(huán)氧樹脂的典型例子，表中所舉的品種為油化殼環(huán)氧公司所生產的液態(tài)高純度環(huán)氧樹脂，它們分別為雙酚A型和雙酚F型，目前已市售。從分類上，它們可分為高純度品和超高純度品。
 ①高純度品為可水解氯含量約為200～300mg/kg的制品。
②超高純度品為可水解氯含量約為100mg/kg或在150mg/kR以下的制品。不管是哪種高純度品，與通用的液態(tài)樹脂相比，固化物在耐水性和耐高壓蒸煮性（PCT）方面，均有大幅度的改善，在要求可靠性的應用方面，使用壽命確實提高了。
目前市售的環(huán)氧樹脂已經除去了游離的Na+、Cl-離子，實用上是不成問題的。問題是由于合成時的副反應，在水存在下可水解游離出Cl-離子的有機氯雜質（可水解氯），因此對IC的可靠性影響很大。
因此，問題在于如何合成可水解性氯含量低的高純度樹脂。下面介紹幾種制造低氯含量的高純度環(huán)氧樹脂的方法：
a.使精制工藝最佳化（溶劑、溫度）；
b.使反應條件最佳化（除鹽法，如NaOH法）；
c.用有機銀處理（Ag+Cl-→AgCl↓）；
d.利用電泳處理；
e.不使用環(huán)氧氯丙烷。
目前世界上含可水解氯600mg/kg左右的通用型環(huán)氧樹脂只能適應64k存儲單元的存儲程度，對256k存儲單元的存儲程度，必須使用高純度環(huán)氧樹脂。在未來的1M存儲單元時代，將要使用超高純度環(huán)氧樹脂?？梢灶A料，今后還將繼續(xù)進行高純度品種化的研究。
（2）高功能化 IC封裝用的環(huán)氧樹脂除了要求高純度化之外，隨著高集成化封裝的大型、薄殼化，目前要求解決的是低應力比、耐熱沖擊和低吸水性，為此出現了許多新結構的環(huán)氧樹脂和改性方法。
低二聚體鄰甲酚甲醛環(huán)氧樹脂，減少其含量，可以降低熔融黏度，有利于大面積IC的封裝，提高固化產物的Tg，使之具有高的耐熱性。
（3）高耐熱性能
①以下列通式的苯胺和環(huán)氧氯丙烷反應生成的氨基四官能環(huán)氧樹脂作為封裝用模塑料的組分，能提高固化產物的耐熱性。
 典型的樹脂結構為：
 ②雙酚A或溴化雙酚A和甲醛縮合產物和環(huán)氧氯丙烷反應生成下列典型環(huán)氧樹脂，作為模塑料的原料比鄰甲酚甲醛環(huán)氧樹脂反應活性高。該樹脂用酚醛型樹脂固化后產物的Tg要提高10℃。
 （4）低吸濕化
①苯酚和丙烯醛或其他長碳鏈的醛縮聚產物和環(huán)氧氯丙烷反應生成的環(huán)氧樹脂作為封裝用模塑料的原料，可以改善材料的吸水性。樹脂的通式如下：
 ②將α-萘酚引入到線型酚醛環(huán)氧樹脂中，由于萘骨架的存在，耐水性、耐熱性都有提高。
 ③二甲苯骨架引入到線型酚醛環(huán)氧樹脂中，可以取得不降低耐熱性的情況下，提高耐水性的效果。
④以雙環(huán)戊二烯和溴化苯酚加成聚合物為主鏈的環(huán)氧樹脂作為封裝用模塑料的原料，呈現出低的吸水率。
 DCBE-1和溴化鄰甲酚甲醛環(huán)氧樹脂簡稱PNBE-1，同樣用酚醛樹脂固化后其固化產物的各項性能比較如表2-5。
 （5）低應力化 另外一個技術動態(tài)是低應力化的動向。隨著匯的集成度的提高、芯片尺寸的大型化和布線的微細化，固化環(huán)氧樹脂與硅元件熱膨脹系數不同而產生的應力將造成破壞。
內部應力發(fā)生的原因如下：模塑料固化收縮同硅片熱收縮有差異，即二者線膨脹系數不同，一般模塑料比硅片、引線的線膨脹系數要大一個數量級，在成型加熱到冷卻至室溫過程中必然在硅片上殘留應力。
熱應力可以用下式來表示：
σ=K·E·α·△T
式中 σ———熱應力；
K———常數；
E———彈性模量；
△T———模塑料Tg和室溫的差；
α———熱膨脹系數。
從該公式中可以看出降低樹脂的彈性模量和Tg，是減少熱應力的有效途徑。
這里介紹下列可使樹脂本身低應力化的方法：
①各種烷基苯酚共縮合的線型酚醛的環(huán)氧化；
②含有比—CH2—更長鏈的基的酚類縮合物的環(huán)氧化；
③鄰甲酚線型酚醛型環(huán)氧樹脂與含有活性端基彈性體的加成物。
圖2-2是有機硅橡膠改性環(huán)氧樹脂的動態(tài)力學曲線。
 從圖2-2可見，有機硅橡膠可以明顯降低環(huán)氧模塑料的動態(tài)彈性模量。
用間苯二酚和雙環(huán)戊二烯的聚合物進行環(huán)氧化，可生成如下結構的樹脂：
 這種樹脂的固化產物應力比標準鄰甲酚甲醛環(huán)氧樹脂小得多。 環(huán)氧樹脂 - m.wkzeq.com.cn -(責任編輯：admin) |