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六苯氧基環三磷腈在EMC封裝料中的應用分析:與傳統阻燃體系對比

發布時間:2025-07-09 作者:山東日興新材料股份有限公司 瀏覽量:13

電子工業的快速發展,特別是在大規模集成電路(IC)封裝領域,對封裝材料的熱穩定性、絕緣性能和阻燃性能提出了更高的要求。其中,環氧塑封料(EMC, Epoxy Molding Compound)作為芯片封裝的關鍵材料之一,其阻燃性能直接關系到產品在使用過程中的穩定性與材料響應能力。近年來,六苯氧基環三磷腈(HPCTP)作為一種無鹵類添加型有機磷阻燃劑,在EMC中的應用受到越來越多的關注,逐步成為傳統磷溴復合阻燃體系的替代方案之一。

山東日興新材料股份有限公司是一家專注生產六苯氧基環三磷腈的廠家,如需咨詢更多信息,請聯系:13953615068

一、EMC 材料中的阻燃需求背景

EMC 主要由環氧樹脂、固化劑、填料、阻燃劑等成分構成。隨著電子器件小型化和集成度提升,對封裝材料的熱穩定性和尺寸穩定性要求變得更為苛刻。同時,由于國際上對有鹵阻燃劑(如溴系化合物)的環保關注持續升溫,越來越多的廠商在尋找不含鹵素的替代材料。

在這樣的背景下,具有良好熱穩定性和氧指數水平的無鹵阻燃劑,成為EMC開發過程中的關鍵變量。

二、HPCTP 的分子結構與阻燃機理簡述

HPCTP,全稱六苯氧基環三磷腈,是一種結構穩定的有機磷化合物,其分子結構為環狀三磷腈核心+六個苯氧基取代基。該結構使其在受熱時表現出較強的熱裂解穩定性,同時在熱分解過程中能釋放出聚磷酸型中間產物,促進炭層生成,抑制可燃氣體逸出。

此外,HPCTP 在分解過程中不產生大量腐蝕性氣體,也無煙霧刺激性,適合用于要求高凈化工藝的半導體封裝應用中。

三、與傳統磷溴阻燃體系的性能對比

在EMC中,傳統阻燃體系多采用 DOPO 衍生物與三氧化二銻或溴系化合物組合,以實現良好的阻燃效果(如 UL94 V-0 級別)。但這種組合體系存在以下幾個方面的局限:

1.熱穩定性不均衡:部分溴系阻燃劑在加工溫度下存在分解傾向,影響EMC模塑過程。

2.揮發物問題:溴元素可能在高溫條件下揮發,影響芯片表面金屬層。

3.環保法規限制:歐盟RoHS指令、REACH條例等均對有鹵化學品提出嚴格管控。

而HPCTP作為一種非鹵阻燃劑,具備以下幾個實測特點:

TGA分析顯示,HPCTP的熱失重起始溫度可高于320°C,適配常規EMC的熱壓成型工藝;

LOI(氧指數)測試數據表明,當HPCTP添加質量分數控制在5~8%范圍內時,EMC體系可穩定達到29以上的LOI值;

炭殘留測試顯示,在800°C氮氣環境中HPCTP殘炭率高于常規DOPO體系,有助于提高熱隔離性能。

四、HPCTP在EMC中的配方兼容性與加工表現

HPCTP為添加型阻燃劑,具備較好的配方自由度,可以直接分散于環氧體系中。與基材之間的化學惰性較高,不會發生副反應,同時其分子結構也不顯著影響樹脂體系的黏度曲線,使得EMC配方在加工溫度窗口內保持穩定。

實際使用中,常見添加量為5%-8%。根據不同的粉體填料(如SiO?、Al(OH)?)協同配比,HPCTP也可與少量其他氮磷類助劑復配,進一步優化阻燃效能與加工性能。

五、HPCTP在實際測試中的阻燃表現

根據行業實測案例,將6% HPCTP 添加至環氧EMC中,可獲得以下關鍵數據(僅作說明參考):

UL94 垂直燃燒測試:V-0 等級;

炭層結構均勻,表面無塌陷;

熱穩定性提升 10-15°C;

粘度控制在允許范圍內,無加工異常。

這些數據表明,在滿足基本阻燃等級要求的同時,HPCTP還具有一定的體系熱穩定優化潛力。

六、未來應用趨勢與適配建議

隨著電子器件向更小尺寸、更高頻率方向發展,封裝材料對阻燃劑的選擇標準會更加嚴格。HPCTP因其添加靈活性、熱穩定性和低氣味特性,具備適應更多EMC衍生品種(如低CTE配方、高填料體系、粉體封裝)的潛力。

同時,也建議用戶在EMC體系導入HPCTP前進行小批量配方評估,關注以下幾個方面:

1.與固化劑體系的相容性;

2.添加后熱流變行為變化;

3.對封裝工藝中脫模性、注塑周期等環節的影響。

七、結語

在半導體封裝材料的演進過程中,HPCTP代表了一類具有明確結構特征、熱行為規律與實際阻燃性能表現的材料選擇。它的出現不僅回應了材料環保趨勢,也在一定程度上拓展了EMC配方工程的空間。未來圍繞HPCTP的協同機制研究、界面行為優化及微觀炭層結構調控等方向,仍有較大的探索價值。

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