環氧電子封裝用促進劑在芯片、PCB板灌封和保護中的實踐應用

說到電子產品的“壽命”，你可能會想到電池續航、系統更新或者主板老化。但其實，真正決定一塊電路板能不能扛住高溫、高濕、震動甚至化學腐蝕的，往往不是那幾顆閃閃發光的芯片，而是那些看起來平平無奇、卻默默守護著它們的“隱形英雄”——環氧電子封裝材料。

而在這背后，有一種看似不起眼、實則功不可沒的角色，那就是：環氧電子封裝用促進劑。它就像是一位幕后導演，雖然不露臉，但卻決定了整部“電影”的節奏與質量。

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一、從“膠水”說起：環氧樹脂在電子工業中的地位

很多人第一次接觸環氧樹脂，可能是在修補家具裂縫或粘合塑料玩具的時候。但在電子行業，它的用途遠不止于此。作為電子封裝的核心材料之一，環氧樹脂廣泛應用于芯片封裝、PCB（印刷電路板）灌封、繼電器密封等領域。

為什么是環氧樹脂？因為它具備以下幾點優勢：

• 優異的機械強度：能有效抵抗外部沖擊；
• 良好的電絕緣性：防止短路、漏電；
• 耐熱耐濕性能好：適應各種惡劣環境；
• 可調性強：通過配方調整可以滿足不同應用場景的需求。

不過，環氧樹脂本身并不是萬能的。它的固化過程往往需要較長的時間，尤其是在低溫環境下，固化速度慢得讓人抓狂。這時候，就需要我們的主角登場了——環氧電子封裝用促進劑。

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二、促進劑：環氧固化的“催化劑”

顧名思義，促進劑的作用就是“加快反應”。在環氧樹脂體系中，促進劑主要用來提升固化劑與樹脂之間的反應速率，縮短固化時間，降低固化溫度，提高生產效率。

1. 常見類型及作用機制

目前市面上常見的環氧促進劑主要包括以下幾種類型：

類型	化學結構	典型代表	特點
胺類促進劑	脂肪胺、芳香胺	DMP-30、BDMA	固化速度快，適合常溫固化
咪唑類促進劑	2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MZ）、2-苯基咪唑（2PZ）	EMZ-20、Curezol系列	活性高，儲存穩定性好
膦類促進劑	磷腈類化合物	P-600、T-31	耐高溫性能優異
酚類促進劑	雙酚A衍生物	Phenolic accelerators	適用于酚醛樹脂體系

每種促進劑都有其適用范圍，選擇時需結合具體工藝要求，比如固化溫度、固化時間、產品厚度等。

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三、促進劑在芯片封裝中的應用

芯片封裝是半導體制造的后一道工序，也是保障芯片穩定運行的關鍵環節。環氧樹脂在這里的主要任務是：

• 封裝芯片本體，防止物理損傷；
• 防潮防塵，避免氧化；
• 散熱導熱，維持工作溫度穩定。

而在這一過程中，促進劑的作用就顯得尤為重要了。

實際案例分享：

某國內知名芯片廠商在進行倒裝芯片（Flip Chip）封裝時，曾遇到一個難題：傳統環氧樹脂固化時間太長，影響了產線效率。后來他們引入了一種新型咪唑類促進劑，使得固化溫度從150℃降至120℃，固化時間也由原來的2小時縮短到45分鐘，同時保持了良好的粘接強度和電氣性能。

參數	未加促進劑	添加促進劑后
固化溫度	150℃	120℃
固化時間	2小時	45分鐘
剪切強度	28 MPa	32 MPa
Tg（玻璃化轉變溫度）	120℃	135℃

這種改變不僅提升了產能，還降低了能耗，可謂一舉兩得。

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四、促進劑在PCB灌封中的角色

PCB板可以說是電子設備的“神經系統”，一旦出問題，輕則功能失常，重則直接報廢。為了保護PCB免受外界環境侵害，工程師們通常會采用灌封的方式，將整個電路板包裹在一層厚厚的環氧樹脂中。

但這層“鎧甲”如果固化不好，反而會成為隱患。比如固化不完全會導致內部應力集中，引起開裂；固化過快又可能導致氣泡殘留，影響絕緣性能。

這時候，促進劑就成了調節固化節奏的“指揮棒”。

舉例說明：

一款用于戶外監控攝像頭的PCB板，在使用普通環氧體系時，經常出現表面起泡、邊緣發脆的問題。技術人員分析發現，這是由于固化速度不均所致。于是他們在配方中加入了適量的脂肪胺類促進劑，使得整體固化更加均勻，同時保留了足夠的操作時間。

舉例說明：

一款用于戶外監控攝像頭的PCB板，在使用普通環氧體系時，經常出現表面起泡、邊緣發脆的問題。技術人員分析發現，這是由于固化速度不均所致。于是他們在配方中加入了適量的脂肪胺類促進劑，使得整體固化更加均勻，同時保留了足夠的操作時間。

項目	未添加促進劑	添加促進劑后
表面氣泡數量	多	幾乎無
邊緣完整性	差	良好
固化時間（25℃）	6小時	4小時
絕緣電阻（MΩ）	1×10^9	5×10^10

結果顯而易見，灌封效果大大改善，客戶投訴率下降了70%以上。

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五、促進劑在其他領域的延伸應用

除了芯片和PCB之外，環氧促進劑還在許多其他電子封裝領域大展身手：

• LED封裝：要求透明度高、耐紫外、低黃變，促進劑幫助實現快速固化與良好光學性能；
• 電源模塊灌封：對耐高溫和導熱性能有較高要求，磷系促進劑表現出色；
• 繼電器封裝：需要耐電弧、抗高壓擊穿，咪唑類促進劑是理想選擇。

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六、如何選對促進劑？幾個實用建議

選擇促進劑不是看誰貴誰好，而是要“對癥下藥”。以下是幾個小貼士：

1. 明確工藝條件：固化溫度、時間、是否加熱等；
2. 關注樹脂與固化劑種類：不同類型樹脂適配不同促進劑；
3. 考慮存儲穩定性：有些促進劑活性太高，容易提前反應；
4. 評估環保與安全性：盡量選用低毒、無揮發性的產品；
5. 做小試驗證：不要盲目上批量，先試個小樣再說。

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七、未來趨勢：綠色、高效、智能化

隨著電子產品向高性能、小型化、環保方向發展，環氧封裝技術也在不斷升級。未來的促進劑發展趨勢包括：

• 更低VOC排放：減少對環境和人體的影響；
• 更高功能性：如阻燃、導熱、電磁屏蔽等復合功能；
• 智能響應型促進劑：根據外部刺激（光、熱、pH值）自動調節固化行為；
• 可持續來源：開發植物基或生物降解型促進劑。

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結語：別忘了那位“幕后英雄”

在這個追求速度與效率的時代，我們常常只記得那些閃耀的明星芯片，卻忽略了那些默默無聞、卻同樣重要的“助手”們。環氧促進劑雖小，但它所扮演的角色，卻是確保電子設備穩定運行的重要基石。

正如一句老話說得好：“千里之堤，毀于蟻穴。”再先進的芯片，如果沒有可靠的封裝保護，終究也只是空中樓閣。而促進劑，正是那個不讓“蟻穴”出現的關鍵人物。

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參考文獻

以下為部分國內外相關研究資料，供有興趣進一步了解的讀者參考：

1. Lee, J. K., & Park, S. J. (2001). Effect of amine-based accelerators on the curing behavior of epoxy resins. Journal of Applied Polymer Science, 80(12), 2241–2248.

2. Liu, Y., et al. (2019). Recent advances in imidazole-based curing accelerators for epoxy resins: A review. Progress in Organic Coatings, 135, 232–242.

3. Zhang, H., & Wang, L. (2020). Application of phosphorus-containing accelerators in electronic encapsulation materials. Chinese Journal of Adhesives, 29(5), 45–50.

4. ISO/TC 61/SC 5. (2017). Plastics – Determination of glass transition temperature (Tg) by DSC.

5. 王志剛, 張曉東. (2018). 環氧樹脂封裝材料在LED照明中的應用研究. 電子元件與材料, 37(3), 67–71.

6. 李建國, 劉海峰. (2021). 芯片封裝用環氧樹脂體系的研究進展. 半導體技術, 46(10), 89–95.

7. Fujita, T., & Yamamoto, M. (2005). Development of low-temperature curable epoxy systems using novel accelerators. Journal of Electronic Materials, 34(6), 778–783.

8. ASTM D790-17. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials.

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如果你正在從事電子封裝相關的工作，不妨多給這位“幕后英雄”一點掌聲。畢竟，沒有它，你的電路板可能連冬天都熬不過去呢！

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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，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• 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，組合料儲存時間長；

• 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• 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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。