有色环保塑封料的制备及其性能研究

李 进，王殿年

（长兴电子材料有限公司，江苏 昆山，215301）

1 引言

为保护生态环境，从上世纪90年代初开始，世界各国均已对有害物质的限用制定了相关的法令。欧盟于2003年2月13日公布了两个指令：WEEE（废弃的电气和电子装置）及RoHS（在电气和电子装置中限制使用其废弃物会产生有害物质的某些材料）[3]。中国也于2007年颁布实施了《电子信息产品污染控制管理办法》。结合各国对有害物质的管制要求，对于环氧模塑料来讲，必须开发出符合法令要求的产品[1-2]，同时需考虑与原有产品进行有效区分，以方便在生产及使用各阶段的管理。介于以上因素考虑，开发有色环保环氧模塑料具有必要性。

2 实验

2.1 主要原料及组成

2.2 主要仪器设备

实验所用主要仪器设备有：UV-2401PC紫外可见分光光度计（日本岛津），TMA7热机械分析仪（PE公司），SM-8220体积电阻仪（日本），EDX2800荧光光谱仪（天瑞），HT-9102万用拉力机（弘达），QTM-500热传导仪（日本），塑封机（基丞），高压蒸煮仪（宏凌），AA分光光度计（SpectrAA220），自动电位滴定仪（梅特勒/DL53）。

2.3 CGEMC样品制备

如表1中所示，以不同颜色色料在固定配方下，制成有色环保塑封料（以下简称CGEMC）。CGEMC组成经粉碎及充分混合后，在95℃/25℃的冷、热滚轮（two-roller）上熔融及混炼（kneading）；再将CGEMC刮下呈约2.5mm的薄片状，经冷却、粉碎及混合过程并压制成φ 45测试饼料。

2.4 性能测试

所做性能测试项目如下：

（1）高压蒸煮（120℃，1.6atm）吸湿实验（PCT）；

（2）产品Tg及膨胀系数（CET-1，CET-2）测试（TMA）；

（3）优良常规电性（volume resistance）及可靠性测试；

（4）机械强度（flextrual strength, elastic modulus and strain）测试；

（5）透光性测试（UV-VIS）。

3 结果与讨论

3.1 有色颜料对产品透光率的影响

以表1配方为基本组成，加入有色颜料制备成EMC有色粉料，并分别压制成厚度为0.2mm和0.8mm的有色料样条，进行UV-VIS透光度测试。不同色料的透光率测试如图1所示。

由图1可看出，有色料在可见光区内的透光率均小于1%，在紫外光区内透光率为0%，黑色料在紫外光区与可见光区内透光率都为0%。厚度为0.8mm的有色和黑色样条进行UV-VIS透光率测试，结果显示在紫外区与可见光区都无光透过。

在现有的客户端封装二极管、三极管等不同封装形式的产品厚度均在1mm以上，以上实验结果表明其遮旋光性都能达到完全遮盖，则说明管体不会有吸收光能对产品电性产生误干扰的可能。对于客户所担心的有色塑封料的透射光对产品电性的误干扰是不会发生的。

3.2 有色颜料对产品电性的影响

以表1的基本组成设计配方，制备不同颜色的CGEMC经模封1A二极管后进行电性差异性分析，分别测试模封（molding）后、后固化（PMC）后及高温高压蒸煮（PCT）96h后电性差异。具体配方差异见表2，不同颜色的CGEMC电性差异见表3。

以不同色料制备成的CGEMC样本或样条进行电性差异性分析发现，有色环保塑封料的电性在塑封后、后固化后及高温高压蒸煮后与黑色环保塑封料无差异，客户端均可接受并承认检定。

3.3 有色颜料对产品印字的影响

以表1的基本组成设计配方，制备不同颜色的CGEMC经模封1A二极管后进行5H浸泡及印字差异性分析。

浸泡溶度：5H粉与水以一定比例配置成5H液，在一定浸泡温度下，不同颜色的CGEMC模封1A二极管样条随浸泡时间延长的异色状况具体见表4。

制备的有色环保塑封料与常规黑色环保塑封料在浸泡5h后异色状况相当。说明有色料在配方中的引用并不会对产品在客户端后端制程中产生差异。

3.4 有色颜料对产品常规与非常规特性的影响

以表1的基本组成设计配方，在配方中着色剂以表2的用量进行添加，制备不同颜色的环保塑封料粉体后，并压制成φ45饼料，压制常规与非常规样条测试不同色料的特性差异。具体的差异性见表5。

在基本的配方组成下更换有色颜料对产品的常规与非常规特性无影响，更换有色颜料后对产品可以更好地加以区分，更有利于管控。

3.5 有色颜料对产品可靠性的影响

以表1的基本组成设计配方，制备黑色、绿色两种不同颜色环保塑封料经模封1A二极管后进行可靠性测试过程，具体的全面测试流程图见图2，具体的可靠性测试结果见表6。

4 结论

（1）以有色颜料制备有色环保塑封料，在模封厚度为0.2mm时紫外区与可见光区透光率均小于1%，厚度为0.8mm时紫外区与可见光区透光率均为0%，说明在客户端封装时透光率对产品的电性误干扰性不存在。

（2）通过制备有色与黑色的环保塑封料同时比对产品基本特性、客户端电镀印字、电性及可靠性发现，当配方中色料的添加量为1%时其产品的基本特性、客户端电镀印字、电性及可靠性与黑色环保塑封料相当，说明用有色环保塑封料替代原先的黑色环保塑封料具有可行性，并且有色环保塑封料的使用能够更好地配合客户端的合理管控和环保需求。

（3）使用有色颜料制备的环保塑封料对客户端管控与保护生态环境具有非常重要的意义。

［1］H. Lee , Y. Y. Earmme. Comp, package, Manufact Technol[J]. IEEE Trans,1996, 19,168.

［2］J.H.Lupinski. Polymer Materials for Electronic Packaging and Interconnection. American Chemical Society[R]. Washington DC. 1989, 286.

［3］成兴明. 绿色环氧塑封料研究[J]. 集成电路应用，2004（5）：17-21.