隨著電子技術的飛速發展，對電子類產品的封裝材料提出來更高的要求。這些封裝材料能對電子芯片以及電子集成電路提供重要的支持與保障的作用，有助于對電子集成電路工作過程中產生的熱量進行散失。封裝材料一般可分為金屬基類、陶瓷基類和塑料基類，其中塑料基類封裝材料占據了大半的封裝材料市場，而在該類別中環氧樹脂封裝材料所占比例最大。

環氧樹脂封裝材料是一種無機高分子復合材料，其配方通常選用環氧樹脂作為基體，將固化劑、固化促進劑、偶聯劑、脫模劑、填充劑、阻燃劑和其它助劑一起按照一定的配方比例，通過適當的工藝混煉制備而成，稱之為環氧模塑料，簡稱EMC（Epoxy Molding Compound）。

在環氧模塑料的配方中，組分含量最多的就是無機填料。而在可供環氧模塑料選擇的填料中，使用最多的就是二氧化硅（硅微粉）。不過就算只是二氧化硅，其實也有好幾種選擇，比如說它在形狀上可分為角形和球形；在內部結晶形態上可分為熔融形和結晶形；從a射線含量來分可分為普通形和低鈾含量形。

不同類型的二氧化硅性能對比

雖然各有不同，但是每種二氧化硅作為填充劑時都有著共同的特點，就是能夠改善EMC的某種參數與特性，如減少收縮、增強韌性、增強耐磨性、減少吸水性、提高熱形變溫度、提高熱導率、減小熱膨脹系數、降低成本等等。而除了共性外，不同的二氧化硅也有自己的個性，比如說球形二氧化硅微粉比角形二氧化硅微粉有更大的填充量、具有良好的流動性、抗龜裂性等；熔融型二氧化硅具有低導熱率和低線膨脹系數；結晶型二氧化硅具有較高的導熱率和高線膨脹系數。因此它們在投身應用時，都會對環氧模塑料造成不同的影響，具體可看下方。

對黏度的影響

為了提高EMC性能，研究人員千方百計把填料的填充量盡可能的提高。但是增加填充量的同時也會增加EMC的黏度，降低成型性，對集成電路的金線有沖擊，影響可靠性，所以填充量要選擇適當。目前，提高填充量而黏度基本不變的方法，主要是通過調整粒度分布，提高堆砌密度，選擇球形的或者角形和球形混用的復合無機填料技術，并選擇低黏度樹脂，可以達到提高填充量而EMC黏度基本不變的要求。配制的復合無機填料的中位粒徑以5-40微米為最佳。

對熱膨脹系數的影響

降低EMC熱膨脹系數的主要方法就是增加無機填料用量。環氧樹脂的膨脹系數大約是100×10(-6)/℃，而二氧化硅的熱膨脹系數是0.5×10(-6)/℃，兩者相差接近200倍。但是填料的增加是有限的，加入的填料量過多，會使EMC的熔融黏度增加，引起流動性下降和E上升。因此如果要以控制熱膨脹系數為主要目的，一般使用球形熔融硅微粉，其填充量可大量增加，填料含量可達到75%～80%，同時球形粉還可以緩和填料尖端處所造成的應力集中，減少封裝材料在模具內的磨損等。

對溢料性的影響

在封裝成形的過程中，溢料是一個常見的缺陷形式，會影響后來的可焊性和外觀。溢料產生的原因之一為樹脂黏度過低、填料粒度分布不合理，因此在黏度的允許范圍內，可以選擇黏度較大的樹脂，并調整填料的粒度分布，提高填充量，從EMC的自身上提高其抗溢料性能。日本研究人員發現，當采用最大粒徑74微米以下的球形熔融二氧化硅和最大粒徑40微米以下的熔融二氧化硅時，能以55-95%和45-5%（質量分數）相混合成為比表面積為3m2/g以下的混合填料，用量可占整個EMC的40-90%。

對熱導率的影響

一般來說，EMC的熱導率是隨著填料的填充量的增加而不斷的提高，而結晶型二氧化硅的熱導率又比熔融型的二氧化硅的熱導率高。為了滿足大功率分立器件、高熱量器件，特別是全包封分立器件對環氧模塑料導熱率的要求，可以采用結晶型二氧化硅作為高導熱填料。

填料對EMC吸水率的影響

由于填料是不吸濕、透濕的，所以增加填料含量也是降低EMC吸水率的有效方法，但會出現流動性下降問題。目前，主要是通過加入經過表面處理的填料來提高EMC的耐濕性，使水分滲透到芯片的距離盡可能延長。一般角形顆粒填充料同球形填充料相比，對再流焊時的耐裂紋性的提高更有效。

資料來源：

填料對環氧模塑料(EMC)的性能影響，謝廣超。

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