弗洛里光電材料推出低介電常數(shù)、低CTE、透明的納米級UV膠

　　光電業(yè)界一直致力于不斷創(chuàng)新和改進(jìn)電子封裝材料，以期提高光電器件的性能。弗洛里光電材料(蘇州)有限公司成功開發(fā)出低介電常數(shù)、低CET、透明的納米級UV膠，該專利產(chǎn)品已通過國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的綜合可靠性測試，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的創(chuàng)新和突破。

　　基于高分子材料的組合物目前被廣泛地應(yīng)用于粘接或封裝半導(dǎo)體器件、電子器件和光電器件(如LCD/OLED顯示屏、LED半導(dǎo)體發(fā)光元件等)。由于高分子材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)顯著高于基板材料，在熱應(yīng)力的作用下，器件會發(fā)生失效現(xiàn)象。因此工業(yè)界一直通過使用無機(jī)填料來降低高分子材料組合物(經(jīng)常使用的是熱固型高分子)的CTE，同時提高此類復(fù)合材料的力學(xué)性能。復(fù)合材料有機(jī)地結(jié)合了無機(jī)填料和有機(jī)高分子材料的優(yōu)勢，體現(xiàn)出比任何一方都更加優(yōu)異的性能。但是無機(jī)填料的使用，通常會使原本透明的高分子材料變得不透明。出光率對于光電器件至關(guān)重要，透明性差的復(fù)合材料不能應(yīng)用于光電器件的封裝。另外，優(yōu)異的封裝材料往往需要多個性能的最優(yōu)化，目前很多封裝材料在粘度、透明度、介電常數(shù)、硬度和柔韌性等重要性能之中的一個或多個方面存在不足，繼而會嚴(yán)重影響所獲光電器件的性能。電子封裝材料的不斷創(chuàng)新和性能提高一直是光電產(chǎn)業(yè)一個棘手的、迫切需要解決的問題。

　　在江蘇省和蘇州科技項(xiàng)目的支持下，弗洛里光電材料(蘇州)有限公司研發(fā)部通過大量的實(shí)驗(yàn)，成功地開發(fā)出基于納米填料的UV膠。該技術(shù)已經(jīng)獲得國家專利授權(quán)，并且通過了國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的綜合可靠性測試，包括低溫儲存實(shí)驗(yàn)、高溫儲存實(shí)驗(yàn)、濕熱實(shí)驗(yàn)、及溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其在IC智能卡的有效應(yīng)用。相比于熱固化材料，UV膠固化速度極快，通常幾十秒之內(nèi)就可以完成固化，大大提高了生產(chǎn)效率，在工業(yè)界得到了快速發(fā)展。弗洛里推出的UV-E0201是含納米填料的光固化環(huán)氧樹脂膠，在UVA強(qiáng)度70-75mW/cm2情況下可以在60秒內(nèi)固化，達(dá)到邵D85的高硬度。UV-E0203是基于微米填料的產(chǎn)品，其填料含量和UV-E0201相同。從圖一可以清楚看到，使用納米UV-E0201膠封裝的IC智能卡高度透明，而使用微米UV-E0203膠封裝的IC智能卡則為乳白色且透明度極差。在膜厚均為0.8mm情況下，采用紫外-可見光光譜UV-vis的檢測，結(jié)果表明：1)在450nm，UV-E0201的透光率為86.4%，而UV-E0203的透光率僅為0.17%;2)在400nm，UV-E0201的透光率為73.24%，而UV-E0203的透光率僅為0.13%。同時，該產(chǎn)品具有極低的粘度，通過使用特制的納米填料，可以使其在含量超過30%的情況下，在室溫下粘度僅約750cPs?！　?/p>

　　圖1. 使用UV膠封裝的IC智能卡：左圖為使用納米填料的UV-E0201膠，右圖為使用微米填料的UV-E0203膠。

　　不添加填料的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂固化后的CTE(above Tg)一般在190ppm/K左右(The Use of Nanosilica in Epoxy Resins, Peerapan Dittanet, Ph.D. Dissertation, Lehigh University, 2008) 。弗洛里通過使用復(fù)合技術(shù)，成功地將脂環(huán)族環(huán)氧樹脂UV固化后的CTE降低到142ppm/K(TMA, in a temperature range of +30 to +150?C)。通過使用特制的納米填料，UV-E0201的CTE進(jìn)一步降低為128ppm/K(見表一)。歐美一家技術(shù)領(lǐng)先的公司類似產(chǎn)品D46XX的CTE為150ppm/K。納米級UV-E0201通過了國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的綜合可靠性測試。

　　在產(chǎn)品開發(fā)過程中，研究人員意外地發(fā)現(xiàn)UV-E0201具有超低的介電常數(shù)：納米級UV-E0201膠固化后的介電常數(shù)為2.4，而微米級UV-E0203膠的為2.9，歐美公司的對比產(chǎn)品是3.1。低介電常數(shù)材料low-k一直是半導(dǎo)體和光電器件制造中重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)。在集成電路內(nèi)部，由于ILD(Inter Layer Dielectrics，層間電介質(zhì))的存在，導(dǎo)線之間就不可避免地存在分布電容。分布電容不僅影響芯片的速度，也對工作可靠性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。使用low-k電介質(zhì)作為ILD，可以有效地降低互連線之間的分布電容，從而可使芯片總體性能提升10%以上(Decreased RC Delay，Lower Power Consumption, and Reduced Crosstalk Noise)。集成電路制造指南中，IC 90nm node的low-k指標(biāo)為3.1-3.4，45nm node為2.5-2.8，而32nm為2.1-2.4(參考 ITRS 32nm node roadmap)。環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)在2.8-4.2 左右 (Expanding monomers: Synthesis, characterization, and application, CRC Press, 1992, R.K. Sadhir, R.M. Luck, pg 256)，二氧化硅的在 ~3.9以上。通過使用這些原料的組合， 反而得到更低的介電常數(shù) 2.4，這是出乎意料的。目前弗洛里正在進(jìn)一步闡明機(jī)理并探索在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。與此同時，弗洛里公司也在研究和進(jìn)一步驗(yàn)證其阻隔能力，這將為其在高阻隔膜的應(yīng)用(例如OLED封裝)奠定基礎(chǔ)?！　?/p>

表1. 納米級UV-E0201膠和微米級UV-E0203膠性能對比。

　　記者同時了解到弗洛里光電材料已自主研發(fā)出多款LED有機(jī)硅封裝材料，包括耐高溫的普通折光率COB LED有機(jī)硅封裝膠A系列、抗硫化性能好的高折光率SMD LED有機(jī)硅封裝膠H系列、可實(shí)現(xiàn)保形涂層的熒光粉沉淀膠、耐紫外UV-LED有機(jī)硅封裝膠U系列、LED成型膠F系列、LED封裝用水溶性防硫化涂層 C系列、CSP LED封裝用印刷膠WP系列和熒光粉膠膜PF系列以及高反射白墻膠RC系列。其優(yōu)秀的性能和品質(zhì)受到廣大客戶的熱烈歡迎并成為熱門銷售產(chǎn)品，已申請并授權(quán)多項(xiàng)中國專利和商標(biāo)。在后續(xù)的報道中，將陸續(xù)推出弗洛里光電材料(蘇州)有限公司其他的光電材料改進(jìn)成果和顛覆性創(chuàng)新技術(shù)。