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新結構性塑膠PCT橫空出世 撓性混合電子元件製造有解

文‧Tony D. Flaim/Jennifer See 發布日期:2019/12/02 關鍵字:光固化熱塑性塑膠 PCT 可撓性 伸長率

已有令人驚訝的小範圍聚合物材料,能滿足微電子領域多年的結構性塑膠需求。常見的名單包括環氧樹脂(填充和未填充)、聚醯亞胺(PI)、有機矽、苯並環丁烯(BCB)和BT樹脂。在很大的程度上會選擇這些聚合物化學物質,以與矽的剛性和低熱膨脹特性及傳統封裝製造中常用的高加工溫度搭配。

然而,主要透過低溫添加劑加工技術製造的撓性混合電子元件的出現,使塑膠封裝材料必須有更大的柔韌性和伸長率,且在200℃以上或最好是在150℃以上的溫度時,不需要太長的固化時間。

聚合物材料可分為兩大類,熱塑性塑膠和可固化塑膠,它們具有非常不同的分子結構。熱塑性聚合物材料主要由長的、無分支鏈的分子鏈組成,這些分子鏈盤繞且實際上糾結在一起,但在分子鏈之間沒有永久的化學鍵聯,即交聯。因此,熱塑性塑膠可以逆轉軟化,方法是將其加熱到一個溫度,在該溫度下,鏈內有足夠的鏈段運動,使其能在剪切力的作用下流動。此行為是便捷的熱成型過程的基礎,例如熱熔擠出和射出成型。
無交聯結構和典型高聚合物分子量的熱塑性塑膠可帶來許多所需要的性質,例如良好的機械強度、延展性、伸長率和韌性。另一方面,黏性聚合物鏈可能不容易與接觸表面相容,故當熱塑性塑膠塗覆或黏合到另一種材料上時,會導致較差的黏合性。同時,缺少交聯會使塑膠容易受到有機加工溶劑的侵蝕,例如當溶液在熱塑性基材上塗覆形成另一個塗層時。同樣地,熱塑性塑膠的可逆軟化特性,可能不利於高溫製程。
第二類主要的聚合物材料是可固化塑膠,是用於半導體封裝的主要形式。這些材料通常以低分子量樹脂的形式施加和加工,當以≧200℃加熱固化時,其會反應而形成多分支的超高分子量網路。緊密交聯的結構導致高勁度和剛性,以及強健的熱穩定性。可固化塑膠因其對其他材料的出色黏合性而聞名,環氧樹脂就是一個有力的證明。但一如預期的是,大多數的可固化塑膠展現出極低的伸長率、可能很脆而且在重複的熱循環下容易開裂,使其不太適合撓性電子元件應用。

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