【Die Bond】一文瞭解氰酸酯導電膠
在Die Attach中常使用的導電膠類型主要有環氧樹脂導電膠、氰酸酯導電膠等。環氧樹脂導電膠想必很多人已有瞭解，但是氰酸酯導電膠瞭解的人就相對較少，哪怕在網上也很難找到相關的學習資料進行學習。今天咱們的主題就是帶大傢好好瞭解一下氰酸酯導電膠，看看它的性能以及工藝上的選擇，方便後續大傢的使用。
氰酸酯樹脂是含有氰酸根官能團(-O-C-N）的雙酚衍生物。固化反應的化學反應是三個CN基團三聚成三嗪環。當單體包含兩個氰酸酯基團時，生成的結構是3D聚合物網絡。熱固性聚合物基質的特性可以通過選擇雙酚化合物中的取代基進行微調。雙酚A和酚醛基氰酸酯是主要產品；雙酚F和雙酚E 也被使用。雙酚的芳環可以被烯丙基取代，以提高材料的韌性。氰酸酯也可以與雙馬來酰亞胺混合形成BT樹脂，或與環氧樹脂混合以優化最終使用性能。氰酸醋樹脂以優良的介電性能、粘接性、低吸水率、耐火性、高溫性能以及優良的尺寸穩定性為特征。玻璃化轉變溫度范圍為220～290℃，甚至高達400℃。對於後續熔封(lid seal)溫度較高（300～400℃）的時候，往往會選擇耐高溫的氰酸酯為基體的導電膠，傳統的環氧樹脂導電膠在此溫度下會發生分解或碳化，使得粘接性能減退，可靠性大大降低。
01 Advantages of Cyanate Ester
氰酸酯樹脂（CE）又叫做三嗪A樹脂（見圖1），是一種分子結構中含有兩個或兩個以上氰酸酯官能團（-OCN）和三維網絡的新型熱固性樹脂，由氰酸和雙酚A制成。
圖1 氰酸酯樹脂通式
在常溫下，氰酸酯樹脂多呈固態或半固態，部分產品呈液態。固化聚合後生成高度對稱的三嗪環結構（見圖2）為主的網狀高聚物，三個氰酸酯官能團產生三嗪環的環三聚反應在反應過程中以紅色突出顯示。單體（以藍色突出顯示）可能包含連接-OCN功能的各種連接基團X。因為三嗪環結構的存在，使得其聚合物有著優異的介電性能、較高的玻璃轉化溫度（High Glass Transition Temperature）、低吸濕性（Low Moisture Absorption）、低放氣性（Low Outgassing）、尺寸穩定性、力學性能、粘結性能以及易加工性等，聚合後還具有低的收縮率，使得固化前和固化後的BLT（Bondline Thickness）基本不會變化。
圖2 氰酸酯自聚成環（三嗪環結構）
自上世紀70年代問世以來，隨著研究的不斷深入，氰酸酯樹脂應用范圍逐漸擴展到印制電路板、塗料、航空航天、天線、透波材料以及人工介質材料等領域。此外，由於比環氧樹脂低吸濕性和阻燃性能，它們在大溫度范圍內表現出優異的機械性能，適用於航空航天和國防領域的各種復合材料。
通過以上優點可以看到很多軍工行業經常采用氰酸酯導電膠粘接主要就是考慮到它的低吸濕性、低放氣性和耐高溫性能，使得在一些特殊應用裡常常會選擇氰酸酯導電膠。
02 Curing Guidelines
氰酸酯導電膠建議的固化溫度一般為150～350℃之間，具體固化溫度的選擇可以根據具體的導電膠TDS進行選擇。一般固化過程中會選擇在CDA（Clean Dry Air）中進行固化，這樣利於有機粘合劑的氧化和分解，有助於去除有機溶劑，避免出現溢出、沾污、孔隙等現象。一般點膠的厚度（Wet Bondline Thickness）保持在25～38μm最佳，膠層太薄容易粘接不牢，膠層太厚容易造成接觸電阻增大。
具體如何判斷選擇的固化溫度是否合適，可以運用DOE試驗，進行分組固化，通過剪切強度和SEM進行斷面觀察。
①剪切強度的判斷
剪切強度的判斷，可以參考GJB548方法2019芯片剪切強度進行判斷。
②SEM斷面的判斷
當樣品斷面處的導電膠呈明顯的塊狀結構，說明導電膠在此溫度下已發生一定程度的固化，但塊狀結構之間有明顯的間隙存在時，表明導電膠的交聯程度較低。說明該固化溫度下導電膠與粘接表面結合強度較差。
當樣品斷面處導電膠的塊狀結構之間看不到任何間隙，明顯感覺結構更加密集，表明導電膠與粘接表面的結合程度較高。再結合剪切強度測試，如果強度通過DOE試驗對比為最佳強度，說明該固化溫度為最適合的固化條件，可作為工藝參數固化進相應的SOP文件裡。
03 Directions for Use
①購買到的導電膠一般需立即存放到-40℃的冰箱裡進行儲存。
②使用前需要讓存放導電膠的針筒（Syringes）豎直放置，在常溫下進行解凍，以便達到室溫（Room Temperature）。具體解凍時間可以參考各個導電膠的TDS。
③在針筒達到室溫時，準備上針頭或者套頭前，應去除解凍過程中針筒聚集的任何水分。
④導電膠一旦解凍，就不要重新冷凍。
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