微电子封装用环氧胶黏剂性能

①对密封胶黏剂的性能要求 对密封胶黏剂的性能主要有以下要求。

a.在高可靠微电子封装的考核项目中，规定了允许的气密性漏率，所选的胶黏剂要满足气密性的要求。

b.胶黏剂固化时无挥发物产生，以防止对封装器件造成污染。

c.固化收缩率小，以减少材料固化应力。

d.胶黏剂固化物与被粘接材料热膨胀系数匹配，以避免在高低温循环时因膨胀系数相差较大，致使胶黏剂从粘接表面分离或本体出现裂纹的现象。

e.高粘接强度，固化物有较强的内聚力。

f.耐化学腐蚀性好，能耐酸、碱、盐、溶剂等介质的腐蚀。

g.具有优良的电绝缘性能，体积电阻率大于1×1015Q·cm。

h.耐高温、耐湿，耐高低温交变性能达到考核要求。

②影响胶粘封帽质量及可靠性的因素

a.环境湿度 在胶粘封帽过程中发现，湿度对胶粘器件的可靠性有着巨大影响。

在环境温度分别为65%和70%中的两批胶粘封口样品，在可靠性试验尤其是热冲击试验后漏气严重。而在环境湿度35%的条件下胶粘的样品在温度循环100次、热冲击15次后样品未出现漏气现象。分析原因认为：涂胶过程在空气中操作，由于金属、陶瓷表面具有亲水性，表面很容易形成一层水分子膜。相对湿度越高，吸附水膜越厚。洁净细磨过的铁表面上吸附水膜厚度与相对湿度之间的关系。被粘接表面吸附的水膜，阻碍胶黏剂与被粘接表面直接接触，降低对被胶粘表面的浸润性，而浸润是产生粘接的首要条件。只有胶液充分渗透到胶接表面的空隙和凹坑内，同被粘接物表面充分接触，才能产生吸附、扩散、化学键、机械等作用力。同时湿度越大，胶黏剂内所吸收的水分越多，在加热固化过程中水分蒸发，在胶层中形成针孔或气泡，导致胶层结构疏松，这种固有缺陷必然为环境介质(尤其是水分子)的渗透提供有利条件。在随后的以水为介质的热冲击试验中，由于水分子体积小，极性大，容易沿界面渗透。水分渗透到粘接表面，破坏黏附键，水在胶层内扩散破坏胶黏剂分子间的内聚力(氢键或其他次价键)，使聚合物发生溶胀，从而导致样品漏气甚至盖板脱落。

b.胶层厚度胶层厚度直接影响粘接强度和器件的气密性。一般胶层薄，剪切强度高，但必须避免“欠胶”，否则会造成器件漏气，封口成品率降低。

c.固化的温度、时间、压力条件 环氧树脂本身是线型的热塑性树脂，在低于200℃时都是稳定的，只有加入固化剂并通过固化反应转化成体型交联结构的大分子后，才能成为具有高粘接强度及优良物理力学性能的胶层。每种胶黏剂都有自己的固化温度，交联在一定的温度下才能充分进行，要严格按规定的固化温度进行。加热速率不要太快，否则会影响胶的浸润，产生内应力，固化时间一定要充足，时间不足固化反应不完全，影响胶接强度，固化后缓慢冷却。

固化时加一定的压力有利于胶的流动和浸润，可提高对表面微孔的渗透，保证胶层均匀和致密，促使气泡从胶层中逸出，增强盖板的粘接强度。所加压力要均匀适当，压力太大会将胶黏剂挤出，导致胶层太薄，降低粘接强度及气密性。表7-33列出了固化时加压与不加压剪切强度的对比。