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为了充分验证胶粘剂能够匹配客户端应用场景需要,胶粘剂供应商会对胶水进行完整系统的性能测试。
除了在之前的文章中介绍的QC日常测试外(显示在CoA上),还会一些热力学相关的测试,用来表征胶粘剂固化过程前中后的性能参数等,显示在产品的TDS的中(如下所示)
TDS-本诺导电胶C
相关的测试设备目前依然以国外品牌为主,当然价格也比较感人,尤其是一整套的测试设备,投入大概在W以上,同时要配备资深的操作分析技术人员,这也是半导体封装胶水准进入高门槛之一。
现在半导体封装胶粘剂常见的热力学测试方法有以下6种:
1.DSC差示扫描量热法:
不赘述DSC原理了,胶粘剂行业主要用DSC设备测试胶粘剂固化反应过程中的相关重要参数,按照应用场景分为2类:
1.1热固化DSC:测试热固性胶粘剂,通常有种测试模式:
-a)升温测试:
按照一定升温速率,通常从-50C升温到C,观察胶粘剂相关反应参数和固化性能;
通常可以检测冰点,开始反应温度onset,最强反应温度peak,反应热/DeltaHeat,玻璃化转变温度Tg等
-b)恒温测试:通过前面的升温测试,找到一个合适的加热温度,在此温度下恒温,测试完全固化所需时间;根据不太客户的应用场景,推荐定制化固化条件
DSC测试曲线
1.2UV-DSC:与热固DSC不同,附带一个UV灯,检测UV固化胶粘剂在某一光强下固化时间,放热量等,确定是否能够达到客户需求。
DSC制样测试过程
2.TMA:主要用来测试胶粘剂的玻璃化温度Tg,膨胀系数CTEa1/a2
胶粘剂固化完全之后是具有较大聚合度的树脂和填料的固态混合物,树脂聚合物受热达到玻璃化温度后,会变得更软,热膨胀系数变大,从而导致粘接力下降,应力增加明显,从而容易导致电子器件失效。
为了提高胶水在双85,PB以及高低温冲击下的老化可靠性,一般会提高胶粘剂固化后的玻璃化转变温度实现,补充,并不是Tg越高越好
-胶粘剂行业通常默认TMA测试的Tg值。
-目前胶粘剂的TMA样品通常是圆柱体;因为在实际的芯片粘接应用中,胶水是呈薄薄的片状存在,现在有些胶粘剂制造厂会在研究薄片制样测试,目前数据量还不够多,还没有公开研究报道。
TMA测试曲线
TMA测试制样原理
3.DMA:
DMA用来测试胶水固化后不同温度下模量,通常是-50C/0C/50C/C/C等
模量是指材料在受力状态下应力与应变之比。模量的倒数称为柔量,用J表示。意义:弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。