環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑在汽車電子、通信設(shè)備封裝中的應(yīng)用，保障穩(wěn)定運(yùn)行
環(huán)氧電子封裝用促進(jìn)劑在汽車電子與通信設(shè)備中的應(yīng)用——讓芯片“穩(wěn)如老狗”
在我們?nèi)粘Ｉ钪?，從手機(jī)、電腦到汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、基站天線，幾乎所有的電子設(shè)備都離不開(kāi)一個(gè)核心部件：芯片。而為了保護(hù)這些嬌貴的“大腦”，人們給它們穿上了一層又一層的“盔甲”——這就是我們今天要聊的主角：環(huán)氧電子封裝材料。
而在整個(gè)封裝過(guò)程中，有一個(gè)看似不起眼但極為關(guān)鍵的角色，它就是——促進(jìn)劑。我們可以把它比作是環(huán)氧樹(shù)脂的“催化劑小助手”，沒(méi)有它，整個(gè)封裝過(guò)程就像煮火鍋不放火，啥也干不成。
一、什么是環(huán)氧電子封裝？
環(huán)氧樹(shù)脂是一種廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域的熱固性聚合物材料，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐腐蝕性和電絕緣性。它的主要作用是將芯片或電子元器件包裹起來(lái)，防止其受到外界環(huán)境（如濕氣、灰塵、震動(dòng)）的影響，從而確保電子設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
但在實(shí)際操作中，純環(huán)氧樹(shù)脂固化速度慢、交聯(lián)度低，無(wú)法滿足現(xiàn)代電子工業(yè)對(duì)高效率、高性能的需求。于是，促進(jìn)劑應(yīng)運(yùn)而生。
二、促進(jìn)劑是什么？它是怎么工作的？
促進(jìn)劑，顧名思義，就是用來(lái)加快環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)的添加劑。它并不直接參與化學(xué)反應(yīng)，而是通過(guò)降低反應(yīng)活化能，讓固化反應(yīng)更快、更徹底地完成。
常見(jiàn)的促進(jìn)劑種類包括：
- 叔胺類（如DMP-30）
- 咪唑類
- 膦類化合物
- 金屬有機(jī)鹽類
每種促進(jìn)劑都有其適用場(chǎng)景和特點(diǎn)，選擇合適的促進(jìn)劑不僅影響固化時(shí)間，還會(huì)影響終產(chǎn)品的物理性能、電氣性能和使用壽命。
三、為什么汽車電子和通信設(shè)備需要促進(jìn)劑？
1. 汽車電子：高溫高壓下的“硬核生存”
現(xiàn)代汽車早已不是單純的交通工具，而是一個(gè)移動(dòng)的“電子王國(guó)”。ECU（電子控制單元）、傳感器、雷達(dá)模塊等無(wú)處不在。這些電子元件必須能在極端環(huán)境下穩(wěn)定工作，比如發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)動(dòng)輒超過(guò)100℃的高溫，還有頻繁的振動(dòng)和潮濕。
這時(shí)候，環(huán)氧封裝就顯得尤為重要。而促進(jìn)劑則能幫助環(huán)氧樹(shù)脂在短時(shí)間內(nèi)完成固化，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)保證封裝材料具備足夠的耐溫性和抗沖擊能力。
2. 通信設(shè)備：高速信號(hào)傳輸背后的“幕后英雄”
5G、Wi-Fi 6、光模塊……這些高速通信設(shè)備對(duì)封裝材料的要求更高。不僅要耐高溫，還要有極低的介電常數(shù)和損耗角正切值，以減少信號(hào)延遲和損耗。
促進(jìn)劑在此時(shí)的作用不僅僅是“加速器”，更是“質(zhì)量控制器”。它可以通過(guò)調(diào)節(jié)固化工藝，優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)，從而提升封裝材料的電氣性能。
四、常用促進(jìn)劑及其參數(shù)對(duì)比
下表列出了幾種常見(jiàn)促進(jìn)劑的基本參數(shù)及其典型應(yīng)用場(chǎng)景：
| 名稱 | 化學(xué)類型 | 推薦用量（%） | 固化溫度范圍（℃） | 固化時(shí)間（min） | 特點(diǎn) |
|---|---|---|---|---|---|
| DMP-30 | 叔胺類 | 0.5~2.0 | 室溫~120 | 10~60 | 固化快，價(jià)格低，適用于通用型封裝 |
| 2-乙基-4-甲基咪唑（EMI-2,4） | 咪唑類 | 0.2~1.0 | 80~150 | 15~45 | 固化溫度適中，電氣性能優(yōu)良 |
| 三苯基膦（TPP） | 膦類 | 0.5~1.5 | 100~180 | 20~90 | 高溫穩(wěn)定性好，適合功率器件封裝 |
| DBU鹽類 | 季銨鹽 | 0.1~0.5 | 120~200 | 30~120 | 活性高，適合高溫快速固化 |
小貼士：在實(shí)際使用中，通常會(huì)根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂體系的不同搭配使用多種促進(jìn)劑，形成“組合拳”，以達(dá)到佳效果。
五、促進(jìn)劑如何影響封裝性能？
別看促進(jìn)劑只是個(gè)“配角”，但它對(duì)封裝材料性能的影響可是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。
五、促進(jìn)劑如何影響封裝性能？
別看促進(jìn)劑只是個(gè)“配角”，但它對(duì)封裝材料性能的影響可是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。
1. 固化速率
促進(jìn)劑的加入可以顯著縮短固化時(shí)間，這對(duì)于大批量生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)意味著效率的飛躍。例如，在汽車電子制造中，若固化時(shí)間從60分鐘縮短至20分鐘，產(chǎn)能可翻倍甚至更多。
2. 交聯(lián)密度
適量的促進(jìn)劑能夠提高環(huán)氧樹(shù)脂的交聯(lián)密度，使材料更加致密，從而增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕能力。
3. 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）
促進(jìn)劑有助于提高材料的Tg值，這意味著封裝材料可以在更高溫度下保持穩(wěn)定，不容易軟化變形。
4. 電氣性能
某些促進(jìn)劑（如咪唑類）還能改善材料的介電性能，使其更適合用于高頻通信設(shè)備封裝。
六、選對(duì)促進(jìn)劑，才能“封”得漂亮
在實(shí)際應(yīng)用中，促進(jìn)劑的選擇并不是簡(jiǎn)單的“誰(shuí)便宜用誰(shuí)”，而需要綜合考慮以下因素：
- 樹(shù)脂體系的匹配性：不同環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)促進(jìn)劑的響應(yīng)差異很大。
- 工藝條件：是否加熱？加熱多久？是否有真空環(huán)境？
- 產(chǎn)品性能要求：是否需要高Tg？是否需要低介電損耗？
- 環(huán)保與安全：是否符合RoHS、REACH等法規(guī)要求？
舉個(gè)例子，如果你在做車載攝像頭模組的封裝，可能就需要選用低溫快速固化的促進(jìn)劑；而如果是做5G基站射頻模塊，則更關(guān)注其高頻下的電氣性能。
七、未來(lái)趨勢(shì)：綠色、高效、多功能化
隨著環(huán)保意識(shí)的提升和技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的促進(jìn)劑發(fā)展方向主要有三個(gè)關(guān)鍵詞：
- 綠色化：開(kāi)發(fā)無(wú)毒、無(wú)揮發(fā)、生物降解的新型促進(jìn)劑；
- 高效化：進(jìn)一步縮短固化時(shí)間，適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線需求；
- 多功能化：兼具阻燃、導(dǎo)熱、防潮等功能，實(shí)現(xiàn)“一劑多用”。
目前已有不少研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)始嘗試將納米材料、離子液體引入促進(jìn)劑體系，探索其在高性能封裝中的潛力。
八、結(jié)語(yǔ)：小小促進(jìn)劑，大大保障力
從一顆小小的芯片到一輛智能汽車，再到一座5G基站，背后都離不開(kāi)環(huán)氧封裝技術(shù)的支持。而促進(jìn)劑就像是這場(chǎng)“封裝大戲”中不可或缺的導(dǎo)演之一，默默推動(dòng)著整個(gè)故事的順利進(jìn)行。
正如一句老話所說(shuō)：“細(xì)節(jié)決定成敗?！痹陔娮臃庋b這個(gè)精密工程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不容忽視。只有選對(duì)了促進(jìn)劑，才能讓我們的電子產(chǎn)品真正“穩(wěn)如老狗”，在各種復(fù)雜環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
國(guó)內(nèi)著名文獻(xiàn)：
- 王偉, 張強(qiáng). 環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料的研究進(jìn)展[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2020, 36(4): 123-130.
- 李娜, 劉洋. 電子封裝用環(huán)氧樹(shù)脂促進(jìn)劑研究綜述[J]. 工程塑料應(yīng)用, 2021, 49(7): 88-94.
- 陳志遠(yuǎn), 王磊. 汽車電子封裝材料的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 汽車電器, 2019, (5): 1-6.
國(guó)外著名文獻(xiàn)：
- H. Lee, K. Neville. Handbook of Epoxy Resins. McGraw-Hill Education, 1999.
- Y. Ochiai, T. Katsura. Recent advances in curing agents for epoxy resins used in electronic packaging. Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135(24): 46321.
- M. Sangermano, G. Malucelli. Photocurable epoxy systems for microelectronic applications: A review. Progress in Organic Coatings, 2020, 145: 105703.
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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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。
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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；
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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；
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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)；
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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；
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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)；
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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；
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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；
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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%；
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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；
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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；
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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。