環(huán)氧電子封裝用促進劑在汽車電子與通信設備中的應用——讓芯片“穩(wěn)如老狗”

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，從手機、電腦到汽車導航系統(tǒng)、基站天線，幾乎所有的電子設備都離不開一個核心部件：芯片。而為了保護這些嬌貴的“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。

而在整個封裝過程中，有一個看似不起眼但極為關鍵的角色，它就是——促進劑。我們可以把它比作是環(huán)氧樹脂的“催化劑小助手”，沒有它，整個封裝過程就像煮火鍋不放火，啥也干不成。

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一、什么是環(huán)氧電子封裝？

環(huán)氧樹脂是一種廣泛應用于電子封裝領域的熱固性聚合物材料，具有優(yōu)異的機械性能、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，防止其受到外界環(huán)境（如濕氣、灰塵、震動）的影響，從而確保電子設備長期穩(wěn)定運行。

但在實際操作中，純環(huán)氧樹脂固化速度慢、交聯(lián)度低，無法滿足現(xiàn)代電子工業(yè)對高效率、高性能的需求。于是，促進劑應運而生。

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二、促進劑是什么？它是怎么工作的？

促進劑，顧名思義，就是用來加快環(huán)氧樹脂固化反應的添加劑。它并不直接參與化學反應，而是通過降低反應活化能，讓固化反應更快、更徹底地完成。

常見的促進劑種類包括：

• 叔胺類（如DMP-30）
• 咪唑類
• 膦類化合物
• 金屬有機鹽類

每種促進劑都有其適用場景和特點，選擇合適的促進劑不僅影響固化時間，還會影響終產(chǎn)品的物理性能、電氣性能和使用壽命。

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三、為什么汽車電子和通信設備需要促進劑？

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，而是一個移動的“電子王國”。ECU（電子控制單元）、傳感器、雷達模塊等無處不在。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)動機艙內(nèi)動輒超過100℃的高溫，還有頻繁的振動和潮濕。

這時候，環(huán)氧封裝就顯得尤為重要。而促進劑則能幫助環(huán)氧樹脂在短時間內(nèi)完成固化，提高生產(chǎn)效率，同時保證封裝材料具備足夠的耐溫性和抗沖擊能力。

2. 通信設備：高速信號傳輸背后的“幕后英雄”

5G、Wi-Fi 6、光模塊……這些高速通信設備對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，以減少信號延遲和損耗。

促進劑在此時的作用不僅僅是“加速器”，更是“質(zhì)量控制器”。它可以通過調(diào)節(jié)固化工藝，優(yōu)化材料結(jié)構，從而提升封裝材料的電氣性能。

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四、常用促進劑及其參數(shù)對比

下表列出了幾種常見促進劑的基本參數(shù)及其典型應用場景：

名稱	化學類型	推薦用量（%）	固化溫度范圍（℃）	固化時間（min）	特點
DMP-30	叔胺類	0.5~2.0	室溫~120	10~60	固化快，價格低，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：在實際使用中，通常會根據(jù)環(huán)氧樹脂體系的不同搭配使用多種促進劑，形成“組合拳”，以達到佳效果。

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五、促進劑如何影響封裝性能？

別看促進劑只是個“配角”，但它對封裝材料性能的影響可是“牽一發(fā)而動全身”。

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五、促進劑如何影響封裝性能？

別看促進劑只是個“配角”，但它對封裝材料性能的影響可是“牽一發(fā)而動全身”。

1. 固化速率

促進劑的加入可以顯著縮短固化時間，這對于大批量生產(chǎn)線來說意味著效率的飛躍。例如，在汽車電子制造中，若固化時間從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

適量的促進劑能夠提高環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度，使材料更加致密，從而增強其機械強度和耐化學腐蝕能力。

3. 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）

促進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備封裝。

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六、選對促進劑，才能“封”得漂亮

在實際應用中，促進劑的選擇并不是簡單的“誰便宜用誰”，而需要綜合考慮以下因素：

• 樹脂體系的匹配性：不同環(huán)氧樹脂對促進劑的響應差異很大。
• 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劑；而如果是做5G基站射頻模塊，則更關注其高頻下的電氣性能。

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七、未來趨勢：綠色、高效、多功能化

隨著環(huán)保意識的提升和技術的發(fā)展，未來的促進劑發(fā)展方向主要有三個關鍵詞：

1. 綠色化：開發(fā)無毒、無揮發(fā)、生物降解的新型促進劑；
2. 高效化：進一步縮短固化時間，適應自動化生產(chǎn)線需求；
3. 多功能化：兼具阻燃、導熱、防潮等功能，實現(xiàn)“一劑多用”。

目前已有不少研究機構和企業(yè)開始嘗試將納米材料、離子液體引入促進劑體系，探索其在高性能封裝中的潛力。

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八、結(jié)語：小小促進劑，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，背后都離不開環(huán)氧封裝技術的支持。而促進劑就像是這場“封裝大戲”中不可或缺的導演之一，默默推動著整個故事的順利進行。

正如一句老話所說：“細節(jié)決定成敗?！痹陔娮臃庋b這個精密工程中，每一個環(huán)節(jié)都不容忽視。只有選對了促進劑，才能讓我們的電子產(chǎn)品真正“穩(wěn)如老狗”，在各種復雜環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定運行。

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參考文獻：

國內(nèi)著名文獻：

1. 王偉, 張強. 環(huán)氧樹脂封裝材料的研究進展[J]. 高分子材料科學與工程, 2020, 36(4): 123-130.
2. 李娜, 劉洋. 電子封裝用環(huán)氧樹脂促進劑研究綜述[J]. 工程塑料應用, 2021, 49(7): 88-94.
3. 陳志遠, 王磊. 汽車電子封裝材料的技術現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 汽車電器, 2019, (5): 1-6.

國外著名文獻：

1. H. Lee, K. Neville. Handbook of Epoxy Resins. McGraw-Hill Education, 1999.
2. 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.
3. 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

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復合催化劑，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(wěn)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(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(jié)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(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。