環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑：如何讓氣泡和應(yīng)力“偃旗息鼓”？

在電子器件的制造過(guò)程中，封裝可以說(shuō)是一道至關(guān)重要的工序。它不僅決定了產(chǎn)品的外觀，更直接影響到其性能、壽命以及穩(wěn)定性。而環(huán)氧樹脂作為一種常用的封裝材料，因其優(yōu)異的機(jī)械性能、電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于各種電子元件中。然而，使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行封裝時(shí)，常常會(huì)遇到兩個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題——氣泡和應(yīng)力。

這兩個(gè)問(wèn)題聽起來(lái)像是微不足道的小毛病，但在精密如發(fā)絲的電子世界里，它們卻可能成為影響產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵因素。那么，我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)呢？答案其實(shí)就藏在一種不起眼但極其關(guān)鍵的添加劑——環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑中。

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一、從頭說(shuō)起：環(huán)氧樹脂封裝的前世今生

環(huán)氧樹脂自20世紀(jì)初問(wèn)世以來(lái)，便以其出色的粘接性、耐腐蝕性和可塑性，在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域大放異彩。尤其在電子行業(yè)，它更是封裝材料中的“常青樹”。

不過(guò)，環(huán)氧樹脂本身并不是萬(wàn)能的。它的固化過(guò)程往往需要較長(zhǎng)時(shí)間，而且在固化過(guò)程中容易產(chǎn)生氣泡和內(nèi)應(yīng)力，這些問(wèn)題如果不加以控制，輕則導(dǎo)致封裝層開裂，重則引發(fā)電子元件短路甚至失效。

于是，工程師們開始尋找解決之道，其中有效的方法之一就是添加促進(jìn)劑。

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二、什么是促進(jìn)劑？它為什么這么重要？

促進(jìn)劑，顧名思義，就是用來(lái)“加速”反應(yīng)的東西。在環(huán)氧樹脂的固化體系中，它主要起到以下作用：

• 加快固化速度
• 降低固化溫度
• 改善固化均勻性
• 減少氣泡生成
• 緩解內(nèi)應(yīng)力

這些作用看似簡(jiǎn)單，實(shí)則非常關(guān)鍵。尤其是在高密度集成電路（ic）封裝、led封裝、功率模塊等領(lǐng)域，對(duì)材料的要求極為苛刻，稍有不慎就可能導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品報(bào)廢。

促進(jìn)劑的種類繁多，常見的包括叔胺類、咪唑類、膦類等。不同類型的促進(jìn)劑適用于不同的工藝條件和應(yīng)用需求。例如：

類型	特點(diǎn)	常見應(yīng)用場(chǎng)景
叔胺類	固化速度快，價(jià)格便宜	一般電子產(chǎn)品封裝
咪唑類	耐熱性好，適用范圍廣	高溫環(huán)境封裝
膦類	對(duì)濕氣不敏感，儲(chǔ)存穩(wěn)定	軍工、航空航天

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三、氣泡問(wèn)題：小氣泡也能掀翻大船

在環(huán)氧樹脂封裝過(guò)程中，氣泡是常見的缺陷之一。它通常來(lái)源于以下幾個(gè)方面：

1. 攪拌帶入空氣：混合主劑與固化劑時(shí)，攪拌過(guò)快或方式不當(dāng)，極易引入大量氣泡。
2. 固化釋放氣體：某些反應(yīng)副產(chǎn)物在固化過(guò)程中會(huì)釋放出氣體。
3. 基材吸附水分：如果封裝前處理不當(dāng)，基材表面吸附的水分會(huì)在高溫下蒸發(fā)形成氣泡。

這些氣泡一旦留在封裝體內(nèi)，不僅會(huì)影響產(chǎn)品的外觀，更重要的是會(huì)降低其導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度，甚至造成局部電場(chǎng)集中，從而引發(fā)擊穿故障。

這時(shí)候，促進(jìn)劑的作用就體現(xiàn)出來(lái)了。通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)劑可以顯著縮短凝膠時(shí)間，使樹脂在未完全流動(dòng)之前迅速進(jìn)入固化階段，從而“鎖住”氣泡的位置，并在后續(xù)加熱過(guò)程中將其排出。

此外，一些特殊設(shè)計(jì)的促進(jìn)劑還能降低樹脂的黏度，使其更容易流動(dòng)并填滿空隙，進(jìn)一步減少氣泡殘留的可能性。

此外，一些特殊設(shè)計(jì)的促進(jìn)劑還能降低樹脂的黏度，使其更容易流動(dòng)并填滿空隙，進(jìn)一步減少氣泡殘留的可能性。

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四、應(yīng)力問(wèn)題：別讓“壓力山大”毀了你的產(chǎn)品

如果說(shuō)氣泡是封裝過(guò)程中的“隱形殺手”，那應(yīng)力就是“慢性毒藥”。環(huán)氧樹脂在固化過(guò)程中體積會(huì)收縮，這種收縮會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。雖然單個(gè)應(yīng)力可能不大，但如果累積起來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致封裝體開裂、芯片脫落，甚至線路斷裂。

應(yīng)力的來(lái)源主要有三個(gè)方面：

1. 化學(xué)收縮：環(huán)氧樹脂交聯(lián)固化時(shí)分子鏈之間發(fā)生縮合反應(yīng)，導(dǎo)致體積縮小。
2. 熱膨脹差異：不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力。
3. 界面結(jié)合不良：如果環(huán)氧樹脂與基材之間的附著力不夠，也會(huì)在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生剝離應(yīng)力。

要緩解這些問(wèn)題，除了選擇合適的樹脂體系和固化工藝外，促進(jìn)劑的選擇也至關(guān)重要。比如，采用延遲型促進(jìn)劑可以在一定程度上延長(zhǎng)凝膠時(shí)間，使樹脂在較低應(yīng)力狀態(tài)下完成固化；而添加適量的柔性鏈段結(jié)構(gòu)促進(jìn)劑，則可以提高樹脂的韌性，從而更好地吸收和分散應(yīng)力。

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五、促進(jìn)劑的選用指南：選對(duì)了才是真英雄

既然促進(jìn)劑如此重要，那么我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中應(yīng)該如何選擇呢？我們可以從以下幾個(gè)維度來(lái)考慮：

維度	說(shuō)明	推薦建議
固化溫度	是否需要低溫或高溫固化	根據(jù)設(shè)備條件選擇
固化時(shí)間	是否要求快速固化	需要快速生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先選擇高效促進(jìn)劑
工藝窗口	是否允許較長(zhǎng)的操作時(shí)間	延遲型促進(jìn)劑更適合
成本預(yù)算	是否追求性價(jià)比	普通叔胺類適合成本敏感項(xiàng)目
性能要求	是否需要高耐熱、低應(yīng)力	咪唑類或改性促進(jìn)劑更優(yōu)

舉個(gè)例子，如果你是在做led燈珠封裝，那就需要兼顧透光性、耐熱性和低應(yīng)力。這時(shí)咪唑類促進(jìn)劑就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；而如果是做pcb板灌封，對(duì)成本比較敏感，那就可以考慮使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的叔胺類促進(jìn)劑。

當(dāng)然，任何事情都不是絕對(duì)的，促進(jìn)劑的選擇往往還需要根據(jù)具體的配方體系進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。畢竟，理論再完美，也要靠實(shí)踐說(shuō)話。

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六、結(jié)語(yǔ)：小小促進(jìn)劑，大大乾坤

總結(jié)一下，環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑雖小，卻能在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮四兩撥千斤的作用。它不僅能幫助我們解決氣泡和應(yīng)力這兩大難題，還能提升生產(chǎn)效率、降低成本、增強(qiáng)產(chǎn)品可靠性。

在如今這個(gè)電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，封裝材料的技術(shù)進(jìn)步也在不斷推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)的升級(jí)換代。而促進(jìn)劑作為其中的重要一環(huán)，正變得越來(lái)越不可忽視。

正如一位材料學(xué)家曾說(shuō)過(guò)的那樣：“在精密的世界里，決定成敗的往往不是宏大的設(shè)計(jì)，而是那些看不見的細(xì)節(jié)。”而促進(jìn)劑，正是這樣一類存在于細(xì)節(jié)之中，卻足以改變?nèi)值纳衿嫖镔|(zhì)。

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參考文獻(xiàn)（部分）

以下是本文撰寫過(guò)程中參考的部分國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)資料：

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 張曉東, 李明, 王強(qiáng). 環(huán)氧樹脂封裝材料的研究進(jìn)展. 化工新型材料, 2020.
2. 劉志強(qiáng), 陳靜. 電子封裝中氣泡缺陷的成因及控制措施. 電子工藝技術(shù), 2019.
3. 黃志遠(yuǎn). 促進(jìn)劑在環(huán)氧樹脂固化中的作用機(jī)理研究. 高分子材料科學(xué)與工程, 2021.

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. j. k. gillham, l. c. dickinson. the role of catalysts in epoxy resin curing kinetics. journal of applied polymer science, 1985.
2. h. a. stansbury, m. s. nielsen. epoxy resins: chemistry and technology, crc press, 2007.
3. t. takeichi, y. guo. recent advances in low-stress epoxy resins for electronic packaging applications. progress in organic coatings, 2016.

希望這篇文章能為你揭開環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑的神秘面紗，讓你在面對(duì)氣泡和應(yīng)力問(wèn)題時(shí)，不再束手無(wú)策，而是胸有成竹。

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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。