Silane xử lý bề mặt tăng bám dính khuôn nhựa
Silane là chất xử lý bề mặt giúp keo đúc epoxy và khuôn nhựa bám chắc lên khung dẫn kim loại, giảm hiện tượng bong tách lớp trong linh kiện bán dẫn, đặc biệt sau thử nghiệm độ ẩm và hàn reflow.
Bong tách lớp giữa vỏ nhựa đúc và khung dẫn là một trong những dạng hỏng phổ biến của linh kiện đóng gói. Khi hơi ẩm thấm vào khe bong, quá trình hàn reflow ở 260°C khiến nước bốc hơi đột ngột, gây nứt vỏ, hiện tượng thường gọi là bỏng ngô. Cải thiện bám dính là cách phòng ngừa căn bản.
Các khung dẫn mạ bạc, mạ niken – palladi – vàng có bề mặt trơ, rất khó bám dính với nhựa đúc nếu không xử lý. Đây cũng là nhóm linh kiện thường được khách hàng ô tô yêu cầu đạt mức nhạy ẩm MSL 1.
Silane hoạt động như thế nào
Phân tử silane có hai đầu chức năng. Một đầu là nhóm alkoxy, sau khi thủy phân sẽ liên kết hóa học với nhóm hydroxyl trên bề mặt kim loại, oxit hoặc kính. Đầu còn lại là nhóm hữu cơ như epoxy, amino hoặc vinyl, phản ứng với nhựa đúc. Nhờ vậy silane tạo cầu nối giữa hai vật liệu vốn khó liên kết.
Chọn loại silane phù hợp
- Silane epoxy: tương thích tốt với nhựa đúc epoxy, phổ biến nhất trong bán dẫn.
- Silane amino: tăng bám dính với nhiều loại nhựa, dùng làm lớp lót chung.
- Silane mercapto: bám tốt trên bề mặt mạ bạc, mạ vàng.
- Silane vinyl và methacryl: dùng với silicone và nhựa acrylic.
Nhiều trường hợp bong tách lớp không nằm ở keo mà ở bề mặt. Một lớp silane mỏng vài nanomet, nếu phủ đúng cách, có thể thay đổi hoàn toàn kết quả thử độ ẩm. — Kỹ sư hóa ứng dụng, AMS Việt Nam
Phương pháp xử lý
Pha dung dịch
Silane thường pha 0,5–2% trong hỗn hợp cồn và nước, điều chỉnh pH về 4–5 bằng axit axetic để thủy phân. Dung dịch nên dùng trong ngày vì silane tự ngưng tụ theo thời gian.
Phủ và sấy
Khung dẫn được nhúng hoặc phun, sau đó sấy 100–120°C trong 10–15 phút để tạo liên kết. Lớp silane quá dày lại làm giảm bám dính, nên kiểm soát nồng độ và thời gian nhúng.
Pha trực tiếp vào nhựa
Một số công thức nhựa đúc đã có sẵn silane. Với keo tự pha, có thể thêm 0,5–1% silane vào hỗn hợp.
Đánh giá hiệu quả
- Thử độ nhạy ẩm MSL theo J-STD-020 trước và sau xử lý.
- Quét siêu âm C-SAM để phát hiện vùng bong.
- Đo lực cắt nhựa đúc trên khung dẫn.
Silane là hóa chất nhạy ẩm, cần bảo quản trong bình kín, nạp khí nitơ sau mỗi lần mở và sử dụng trong thời hạn khuyến cáo.
AMS cung cấp silane của Shin-Etsu và Dow cho ngành bán dẫn và điện tử. Liên hệ AMS Việt Nam để được tư vấn.
