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环氧塑封料(EMC, Epoxy Molding Compound)是用于半导体封装的一种热固性材料,是以环氧树脂为基体树脂,以高性能酚醛树脂为固化剂,加入硅微粉等为填料,以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料。其中环氧树脂扮演着如同“芯片外骨骼与防护盾”般的核心角色,其性能直接决定了半导体封装的最终可靠性、寿命及性能表现。作为塑封料的基体材料,环氧树脂通过其高交联密度为脆弱的芯片和引线框架提供坚实的机械支撑与保护,防止外部物理冲击与机械应力损伤;同时,其极高的体积电阻率和稳定的介电特性构成了关键的电气绝缘屏障,确保电路信号完整无误。在散热方面,环氧树脂本身导热性有限,但其作为连续相,是构建高效导热网络的基础,能够紧密粘结高含量的功能性导热填料(如球形二氧化硅),形成有效的热量导出通路,这对高功率芯片的稳定运行至关重要。此外,极低的吸水率与出色的密封性使环氧树脂能有效隔绝湿气、离子污染等环境因素,防止芯片内部发生腐蚀或离子迁移,从而保障器件在严苛环境下的长期耐久性。
为实现这些全方位的保护,环氧塑封料中的环氧树脂体系是一个高度复杂的精密配方。目前,邻甲酚醛环氧树脂因其卓越的耐热性、低吸湿性与综合平衡的性能,成为应用最广泛的主流选择;而在对低应力和高韧性要求极高的场景中,联苯型环氧树脂或双环戊二烯型环氧树脂等特种树脂则不可或缺,它们能显著降低封装体因热膨胀系数不匹配而产生的内应力,避免芯片开裂或界面分层。该体系通常以酚醛树脂作为主要固化剂,二者反应形成的致密三维网络结构决定了材料的玻璃化转变温度、热稳定性和化学稳定性。更为关键的是,环氧树脂必须能够完美润湿和粘结高达总重八九成的高纯度二氧化硅微粉等填料,并兼容偶联剂、应力吸收剂、阻燃剂等多种添加剂,从而形成均匀、致密且功能完整的复合材料。
当前,随着半导体封装向高密度、高功率与小型化疾速演进,环氧树脂体系也面临前沿技术挑战与发展趋势。为应对5G、AI芯片的散热难题,需要环氧树脂能与氮化铝等更高导热的填料形成更低热阻的界面;为匹配大尺寸芯片并防止翘曲,开发具有更低热膨胀系数、更高韧性的特种树脂成为重点;同时,对标高端芯片对长期可靠性的严苛要求,树脂的纯度控制(特别是钠、钾、氯离子含量需降至ppm级)与CCL领域一样至关重要;此外,满足无卤环保法规的绿色阻燃体系,以及适应Fan-Out、SiP等先进封装工艺的更高流动性与更低模量要求,也在持续推动环氧树脂技术的创新边界。因此,环氧树脂在塑封料领域的应用,堪称其电子材料应用中技术门槛最高、性能要求最严苛的领域之一,其不断进化直接赋能着半导体产业向更高性能与更可靠未来迈进。