日本環(huán)氧樹(shù)脂收縮應力測量技術(shù)

大量的半導體封裝被安裝在諸如移dong電話(huà)和膝上型計算機之類(lèi)的信息終端設備中使用的半導體產(chǎn)品上。

些半導體封裝中，IC芯片用作為熱固性樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂密封，填充在IC芯片和印刷電路板之間并固化，這對于確保電子部件的強度可靠性起著(zhù)重要作用。

環(huán)氧樹(shù)脂通常伴隨粘性流體固化過(guò)程中的化學(xué)反應而引起交聯(lián)密度和體積收縮率的變化，固化后，材料內部會(huì )產(chǎn)生殘余應力和殘余應變。

由于這引起諸如半導體封裝的強度降低和翹曲變形之類(lèi)的缺陷，所以必須闡明在從液體到固體的固化過(guò)程中產(chǎn)生的熱應力和翹曲變形行為的發(fā)生機理。

此外，各種功能性粘合劑，例如結合了UV固化和熱固性的混合產(chǎn)品也正在廣泛使用。

毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有諸如電力，設備，汽車(chē)和建筑等未使用的領(lǐng)域，例如涂膜形成和結構構件固定。

為了保持國際競爭力并繼續提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須降低產(chǎn)量，穩定生產(chǎn)效率并降低產(chǎn)品成本。

作為其一部分，需要精que地掌握少量涂覆的樹(shù)脂或涂覆有薄膜的樹(shù)脂的收縮率，收縮應力以及隨時(shí)間的變化。

到目前為止，在收縮率的測量中，已經(jīng)通過(guò)諸如JIS K7112中描述的粘彈性測量裝置或水下替代方法之類(lèi)的方法從樹(shù)脂收縮前后的體積變化來(lái)測量收縮率。一直沒(méi)有一種方法可以連續，基本地測量少量的高性能樹(shù)脂。

一種稱(chēng)為Custron（固化收縮率和應力分析系統）的設備，可以連續測量痕量的樹(shù)脂的固化收縮率和應力。

這次，我們將從通過(guò)Custron測量的數據分析以及應力測量方法來(lái)描述樹(shù)脂收縮的基本原理，環(huán)氧樹(shù)脂的固化收縮。另外，該方法將由JIS在2018財年建立。

環(huán)氧樹(shù)脂固化收縮率模型

首先，下面顯示環(huán)氧樹(shù)脂固化的模型圖。

設C為室溫下的液態(tài)A在固化溫度B下加熱并反應并終止反應的點(diǎn)。從這一點(diǎn)開(kāi)始使樣品冷卻，并達到D（該固化系統的玻璃化轉變溫度Tg），然后達到室溫E以完成此循環(huán)。

在該模型圖中，由于固化反應引起的收縮發(fā)生在BC之間，而由于固化后的冷卻導致的收縮由CDE表示。

但是，由于D對應于該系統的Tg，因此玻璃態(tài)區域中的收縮（<Tg）對應于DE之間，而橡膠狀區域中的收縮（> Tg）則出現在CD之間。

為了進(jìn)一步說(shuō)明，將A和E之間的收縮稱(chēng)為總收縮，將BE之間的收縮稱(chēng)為最大收縮。常規熱固性環(huán)氧樹(shù)脂的收縮率在A(yíng)和E之間進(jìn)行測量。

在Yanoka等的關(guān)西大學(xué)的替代密度測量示例中，對于乙二胺，總收縮率AE為5.1％，最大收縮率BE為10.5％。

測量裝置的概要

樹(shù)脂固化收縮率/固化應力測量?jì)xCustron最初是針對測量UV固化樹(shù)脂而開(kāi)發(fā)的，但隨著(zhù)市場(chǎng)需求的多樣化，對熱固性樹(shù)脂的應用需求逐漸增加，為此我們進(jìn)行了多次改進(jìn)。 。

到目前為止，我們已經(jīng)將支持范圍擴展到各種材料（如UV固化樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂）的固化收縮率和固化應力，并已積累了作為可連續測量的設備的往績(jì)記錄。

該原理和方法于2016年1月27日獲得專(zhuān)li。熱固性樹(shù)脂通常通過(guò)加熱到約80°C至300°C來(lái)固化，因此需要各種精que的控制措施，例如由于熱量導致的外殼膨脹和傳感器靈敏度的變化，但是已經(jīng)進(jìn)行了許多更改和改進(jìn)。通過(guò)消除影響測量精度的因素，可以測量高性能熱固性樹(shù)脂的固化收縮率和固化應力。

在測量中，用激光照射測量材料的樹(shù)脂固化收縮位移以獲取數據，但是同時(shí)，測量基礎始終保持在均勻的溫度下。

另外，可以自由地改變UV光和熱曲線(xiàn)（常溫至300℃），不僅可以連續測量該狀態(tài)下的收縮率和固化應力，而且可以連續地測量表面溫度。

也可以通過(guò)程序設置這些溫度的升高和降低。

固化反應或多或少地產(chǎn)生熱量，并且環(huán)氧樹(shù)脂的反應達到相當高的溫度，這可能會(huì )影響被粘物，因此測量由樹(shù)脂本身產(chǎn)生的反應熱非常重要。

設備配置

Custron由控制單元，測量單元，數據PC和冷卻器組成。測量單元包括用于加熱和控制材料的臺，用于測量的激光器，測力傳感器，輻射溫度計，UV LED，高壓水銀燈等。基本規格如下。

1. 在反應之前，期間和之后連續測量收縮率，膨脹率和應力
2. 樹(shù)脂表面溫度測量
3. 實(shí)測樹(shù)脂量約1cc
4. 加熱，紫外線(xiàn)照射（高壓汞燈，紫外線(xiàn)LED）
5. 程序控制

另外，該裝置的顯著(zhù)特征是可以自由設置20種模式的溫度曲線(xiàn)，并且可以再現影響樹(shù)脂的溫度狀態(tài)。

在實(shí)際生產(chǎn)現場(chǎng)，用于固化樹(shù)脂的熱量具有多種加熱條件，并且在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì )采用各種溫度條件，這會(huì )導致樹(shù)脂膨脹和收縮，并ji大地影響產(chǎn)品質(zhì)量。 ，此設備可以重現該條件。

• 樹(shù)脂固化收縮率應力測量?jì)xCUSTRON