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包封材料-塑封環(huán)節(jié)主要原材料
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-05-28

1、環(huán)氧塑封料（EMC）

包封材料能夠避免芯片發(fā)生機械或化學損傷，并保證芯片功能穩(wěn)定實現(xiàn)。因此，包封材料又被稱為集成電路的“外殼”。

我國半導體封裝中90%以上采用塑料封裝，而在塑料封裝中，有97%以上利用環(huán)氧塑封料（EMC）作為包封材料。因此，環(huán)氧塑封料已成為半導體行業(yè)發(fā)展的關鍵支撐產(chǎn)業(yè)。

環(huán)氧塑封料（Epoxy Molding Compound，簡稱 EMC）全稱為環(huán)氧樹脂模塑料，是用于半導體封裝的一種熱固性化學材料。環(huán)氧塑封料是由環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以高性能酚醛樹脂為固化劑，加入硅微粉等填料，并添加多種助劑加工而成。EMC能夠很好地保護半導體芯片不受外界環(huán)境（水汽、溫度、污染等）的影響，并實現(xiàn)導熱、絕緣、耐濕、耐壓、支撐等復合功能。

環(huán)氧塑封料應用于半導體封裝工藝中的塑封環(huán)節(jié)。在塑封過程中，封裝廠商主要采用傳遞成型法，將環(huán)氧塑封料擠壓入模腔并將其中的半導體芯片包埋，在模腔內(nèi)二者交聯(lián)固化成型后即成為具有一定結構外型的半導體器件。圖表55：環(huán)氧塑封料模塑成型的簡要工藝流程圖32

隨著近兩年中國半導體行業(yè)自主研發(fā)的能力提高，半導體環(huán)氧塑封料行業(yè)迎來快速發(fā)展。2022年中國半導體用環(huán)氧塑封料行業(yè)市場規(guī)模約為84.94億元。

我國環(huán)氧塑封料產(chǎn)業(yè)的供需情況呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢。2022年我國環(huán)氧塑封料產(chǎn)量約為17.16萬噸，需求年約為11.13萬噸。且我國現(xiàn)已成為世界環(huán)氧塑封料的最大生產(chǎn)基地，國內(nèi)環(huán)氧塑封料年產(chǎn)能約占全球35%。

2、硅凝膠資料

功率半導體模塊封裝對封裝材料的要求相對較高，而硅凝膠是功率半導體模塊封裝的首選材料。硅凝膠是以基礎膠為主體，加入交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑、抑制劑、阻燃劑等制成的復合材料。

硅凝膠對于PC、PP、ABS、PVC等塑料，及銅、鋁、鎳等金屬材料有較強的粘接力，能夠防止內(nèi)部分層，從而確保固化后的硅凝膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和防水性能。因此，硅凝膠在高功率半導體器件或模塊的灌封工藝中得到廣泛應用。

功率半導體模塊封裝所用的硅凝膠通常采用雙組分加成型有機硅凝膠，其一般呈無色透明狀態(tài)，室溫時黏度較低，適合用于液體灌封工藝。當硅凝膠的兩組分接觸后，它們在室溫下開始發(fā)生緩慢固化反應，在高溫時則快速發(fā)生反應，且固化反應中不會產(chǎn)生副產(chǎn)物。

在使用時分為A膠和B膠，兩組分經(jīng)過真空設備脫泡后，分別進入輸送管道。它們在進入注膠頭時開始混合，在通過混合料管時得到充分混合，然后在一定的壓力下被注射進產(chǎn)品型腔內(nèi)。

硅凝膠封裝材料主要性能指標如下：

A膠和B膠在灌封或澆注時混合，混合后常溫即開始緩慢固化，在中溫或高溫下可快速固化，提高生產(chǎn)效率。

低黏度，流動性優(yōu)異，特別適合常溫下的澆注或灌封工藝。優(yōu)異的流動性能夠縮短灌封時間，且能夠防止出現(xiàn)灌封死角與內(nèi)部氣泡；此外，還可以采用真空固化工藝，在固化的同時消除氣泡。

耐高溫性能優(yōu)異，并具有很寬的工作溫度范圍，一般為-50~250°C，有的甚至可達-60~320°C。

固化時不吸熱、不放熱，收縮率極小，成型尺寸穩(wěn)定性好。

粘接性能好，與塑料外殼及框架、芯片等材料結合良好。

化學性能穩(wěn)定，耐水、耐候性能好，長期使用不會發(fā)生性能的降級。

灌封后，防潮、防塵、耐腐蝕、抗振性能好，且對內(nèi)部元器件不產(chǎn)生內(nèi)應力。