環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑在led、半導(dǎo)體與傳感器封裝中的應(yīng)用探析

引言：小材料，大作用

在電子制造的世界里，有一類材料常?！澳瑹o(wú)聞”，卻在關(guān)鍵時(shí)刻“力挽狂瀾”。它們不是芯片本身，也不是電路板，但沒(méi)有它們，整個(gè)封裝過(guò)程可能就會(huì)“卡殼”——這類材料就是環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑。

顧名思義，促進(jìn)劑就像是化學(xué)反應(yīng)的“催化劑”，它能讓環(huán)氧樹脂固化得更快、更徹底，同時(shí)還能改善材料性能。尤其是在對(duì)精度和穩(wěn)定性要求極高的led、半導(dǎo)體和傳感器封裝中，促進(jìn)劑更是不可或缺的一環(huán)。

今天，我們就來(lái)聊聊這個(gè)“幕后英雄”是如何在現(xiàn)代電子工業(yè)中發(fā)光發(fā)熱的。

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一、環(huán)氧封裝材料與促進(jìn)劑的基本概念

1.1 什么是環(huán)氧樹脂？

環(huán)氧樹脂（epoxy resin）是一種廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域的高分子材料，因其優(yōu)異的粘接性、耐腐蝕性和電氣絕緣性能而備受青睞。常見(jiàn)的環(huán)氧樹脂包括雙酚a型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂等。

1.2 封裝過(guò)程中為何需要促進(jìn)劑？

環(huán)氧樹脂在固化過(guò)程中通常需要加熱，并配合固化劑完成交聯(lián)反應(yīng)。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們希望固化速度適中、反應(yīng)完全、產(chǎn)物穩(wěn)定。這時(shí)候就需要加入一種“助燃劑”——促進(jìn)劑。

促進(jìn)劑的作用是：

• 加快反應(yīng)速度
• 降低固化溫度
• 提高固化度
• 優(yōu)化物理機(jī)械性能

一句話總結(jié)：促進(jìn)劑就是讓環(huán)氧樹脂“干活兒”更高效、更省勁的“打工人”。

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二、促進(jìn)劑的分類及常見(jiàn)品種

根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，常用的環(huán)氧促進(jìn)劑主要包括以下幾類：

類型	常見(jiàn)種類	特點(diǎn)
胺類	dmp-30、bdma	固化速度快，適用于酸酐體系
咪唑類	2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑	活性強(qiáng)，適用范圍廣
酚類	苯酚、壬基酚	成本低，適合高溫固化
有機(jī)金屬鹽	鋅鹽、鈷鹽	對(duì)光敏樹脂有催化效果
季銨鹽	ban、tmah	反應(yīng)溫和，適合精密器件

小貼士：不同的封裝工藝和材料體系需要選擇不同類型的促進(jìn)劑，不能“一刀切”。比如，led封裝多采用咪唑類促進(jìn)劑，而某些高端傳感器則偏好胺類或季銨鹽體系。

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三、促進(jìn)劑在led封裝中的應(yīng)用

3.1 led封裝概述

led作為新一代照明光源，其核心在于芯片的封裝質(zhì)量。封裝不僅保護(hù)芯片免受環(huán)境影響，還決定了光效、散熱以及使用壽命。

在led封裝中，環(huán)氧樹脂常用于透鏡封裝和支架粘接。由于led對(duì)透明性、熱穩(wěn)定性、耐黃變性要求極高，因此對(duì)促進(jìn)劑的選擇也格外講究。

3.2 促進(jìn)劑的關(guān)鍵作用

• 提高環(huán)氧樹脂的透光率
• 縮短固化時(shí)間，提升生產(chǎn)效率
• 抑制黃變，延長(zhǎng)led壽命
• 改善粘接強(qiáng)度，防止脫層

3.3 推薦產(chǎn)品參數(shù)

產(chǎn)品名稱	化學(xué)類型	固化溫度(℃)	固化時(shí)間(min)	特點(diǎn)
dmp-30	胺類	120~150	30~60	快速固化，適合酸酐體系
2-乙基-4-甲基咪唑	咪唑類	100~130	45~90	透明性好，黃變少
tmah	季銨鹽	80~110	60~120	溫和反應(yīng)，適合敏感器件

實(shí)際案例：某led封裝廠在使用咪唑類促進(jìn)劑后，產(chǎn)品黃變指數(shù)下降了約30%，客戶投訴率明顯減少。

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四、促進(jìn)劑在半導(dǎo)體封裝中的應(yīng)用

4.1 半導(dǎo)體封裝的重要性

半導(dǎo)體封裝不僅是保護(hù)芯片的“鎧甲”，更是實(shí)現(xiàn)芯片與外界連接的橋梁。隨著芯片集成度越來(lái)越高，封裝技術(shù)也在不斷升級(jí)，從傳統(tǒng)的dip到bga、qfn，再到如今的fan-out和3d封裝，對(duì)材料的要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。

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四、促進(jìn)劑在半導(dǎo)體封裝中的應(yīng)用

4.1 半導(dǎo)體封裝的重要性

半導(dǎo)體封裝不僅是保護(hù)芯片的“鎧甲”，更是實(shí)現(xiàn)芯片與外界連接的橋梁。隨著芯片集成度越來(lái)越高，封裝技術(shù)也在不斷升級(jí)，從傳統(tǒng)的dip到bga、qfn，再到如今的fan-out和3d封裝，對(duì)材料的要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。

4.2 促進(jìn)劑的角色轉(zhuǎn)變

在半導(dǎo)體封裝中，環(huán)氧樹脂主要用于底部填充膠（underfill）、包封料（encapsulant）和導(dǎo)電膠（conductive adhesive）。促進(jìn)劑在這里的任務(wù)是：

• 控制反應(yīng)放熱，避免芯片熱損傷
• 調(diào)節(jié)粘度變化曲線，確保流動(dòng)性和填縫能力
• 增強(qiáng)界面結(jié)合力，防止分層開(kāi)裂
• 滿足環(huán)保法規(guī)，如rohs、reach等

4.3 推薦產(chǎn)品參數(shù)

產(chǎn)品名稱	化學(xué)類型	固化溫度(℃)	固化時(shí)間(min)	粘度(mpa·s)	用途
bdma	胺類	150~180	20~40	1000~3000	底部填充
2-甲基咪唑	咪唑類	120~160	30~60	500~1500	包封材料
zncl?	有機(jī)金屬鹽	100~130	60~90	2000~4000	導(dǎo)電膠

小知識(shí)：zncl?類促進(jìn)劑在導(dǎo)電膠中表現(xiàn)尤為突出，能有效提升銀粉與樹脂的結(jié)合力，從而提高導(dǎo)電性能。

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五、促進(jìn)劑在傳感器封裝中的應(yīng)用

5.1 傳感器封裝的特點(diǎn)

傳感器封裝不同于一般的電子封裝，它不僅要考慮電氣性能，還要兼顧靈敏度、響應(yīng)速度和環(huán)境適應(yīng)性。尤其是mems傳感器、壓力傳感器、溫濕度傳感器等，對(duì)封裝材料的“溫柔”程度提出了更高要求。

5.2 促進(jìn)劑的“溫柔力量”

在傳感器封裝中，環(huán)氧樹脂往往用于粘接、密封和固定敏感元件。促進(jìn)劑的主要任務(wù)是：

• 低溫快速固化，防止傳感器結(jié)構(gòu)受損
• 低應(yīng)力固化，避免因內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致性能漂移
• 高純度配方，避免污染傳感器表面
• 可控反應(yīng)速率，便于自動(dòng)化涂布操作

5.3 推薦產(chǎn)品參數(shù)

產(chǎn)品名稱	化學(xué)類型	固化溫度(℃)	固化時(shí)間(min)	純度(%)	適用傳感器類型
ban	季銨鹽	80~100	60~120	≥99	mems、壓力傳感器
壬基酚	酚類	120~150	45~90	≥98	溫濕度傳感器
dmp-30	胺類	130~160	30~60	≥97	加速度傳感器

小故事：一家做微型壓力傳感器的企業(yè)，曾因封裝材料內(nèi)應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致傳感器輸出值不穩(wěn)定。后來(lái)改用了季銨鹽類促進(jìn)劑，問(wèn)題迎刃而解，產(chǎn)品合格率提高了15%以上。

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六、促進(jìn)劑選用的注意事項(xiàng)

雖然促進(jìn)劑是個(gè)好東西，但也不能“亂加”。以下是幾點(diǎn)建議：

1. 匹配固化體系：不同固化劑對(duì)應(yīng)的促進(jìn)劑種類不同，不能混搭。
2. 注意添加量：一般控制在0.1%~3%之間，過(guò)量可能導(dǎo)致副反應(yīng)。
3. 考慮儲(chǔ)存條件：部分促進(jìn)劑易吸濕或氧化，需密封避光保存。
4. 關(guān)注環(huán)保指標(biāo)：優(yōu)先選擇無(wú)鹵、低毒、可回收的產(chǎn)品。

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七、結(jié)語(yǔ)：小小促進(jìn)劑，大大推動(dòng)未來(lái)科技

從led燈泡到智能手機(jī)，從汽車傳感器到數(shù)據(jù)中心芯片，促進(jìn)劑雖小，卻在背后默默地推動(dòng)著整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。它不喧嘩，卻至關(guān)重要；它不張揚(yáng)，卻不可或缺。

未來(lái)的封裝材料將更加注重高性能、高可靠性與綠色可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)劑的研發(fā)也將朝著多功能、低揮發(fā)、高兼容性的方向邁進(jìn)。

正如一位封裝工程師所說(shuō)：“我們做的不只是一個(gè)產(chǎn)品的外殼，而是讓它活得更久、跑得更快的‘鎧甲’?！?/p>

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參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名文獻(xiàn)精選）

1. 國(guó)外文獻(xiàn)：

   • j. k. gillham, cure kinetics of thermosetting resins, progress in organic coatings, 1981.
   • y. ochiai et al., effect of imidazole catalyst on the curing behavior and mechanical properties of epoxy resins, journal of applied polymer science, 1996.
   • s. v. hoa et al., encapsulation materials for microelectronics packaging applications, ieee transactions on components, packaging and manufacturing technology, 2005.

2. 國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

   • 李志剛等，《電子封裝用環(huán)氧樹脂的研究進(jìn)展》，《高分子通報(bào)》，2012年第4期。
   • 王強(qiáng)等，《咪唑類促進(jìn)劑在led封裝中的應(yīng)用研究》，《光電工程》，2015年第6期。
   • 劉建國(guó)等，《半導(dǎo)體封裝材料中促進(jìn)劑的作用機(jī)制分析》，《電子元件與材料》，2018年第3期。

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如果你正在從事電子封裝行業(yè)，不妨多了解一下這些“幕后英雄”們。也許，下一次的技術(shù)突破，就藏在那一滴小小的促進(jìn)劑里。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；

• nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代a-14，添加量為a-14的50-60%；

• nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• nt cat t-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。