日本環(huán)氧樹脂收縮應(yīng)力測量技術(shù)

大量的半導(dǎo)體封裝被安裝在諸如移dong電話和膝上型計(jì)算機(jī)之類的信息終端設(shè)備中使用的半導(dǎo)體產(chǎn)品上。

些半導(dǎo)體封裝中，IC芯片用作為熱固性樹脂的環(huán)氧樹脂密封，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(qiáng)度可靠性起著重要作用。

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

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

此外，各種功能性粘合劑，例如結(jié)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，沒有諸如電力，設(shè)備，汽車和建筑等未使用的領(lǐng)域，例如涂膜形成和結(jié)構(gòu)構(gòu)件固定。

為了保持國際競爭力并繼續(xù)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須降低產(chǎn)量，穩(wěn)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脂或涂覆有薄膜的樹脂的收縮率，收縮應(yīng)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)通過諸如JIS K7112中描述的粘彈性測量裝置或水下替代方法之類的方法從樹脂收縮前后的體積變化來測量收縮率。一直沒有一種方法可以連續(xù)，基本地測量少量的高性能樹脂。

一種稱為Custron（固化收縮率和應(yīng)力分析系統(tǒng)）的設(shè)備，可以連續(xù)測量痕量的樹脂的固化收縮率和應(yīng)力。

這次，我們將從通過Custron測量的數(shù)據(jù)分析以及應(yīng)力測量方法來描述樹脂收縮的基本原理，環(huán)氧樹脂的固化收縮。另外，該方法將由JIS在2018財(cái)年建立。

環(huán)氧樹脂固化收縮率模型

首先，下面顯示環(huán)氧樹脂固化的模型圖。

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

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

但是，由于D對應(yīng)于該系統(tǒng)的Tg，因此玻璃態(tài)區(qū)域中的收縮（<Tg）對應(yīng)于DE之間，而橡膠狀區(qū)域中的收縮（> Tg）則出現(xiàn)在CD之間。

為了進(jìn)一步說明，將A和E之間的收縮稱為總收縮，將BE之間的收縮稱為最大收縮。常規(guī)熱固性環(huán)氧樹脂的收縮率在A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

樹脂固化收縮率/固化應(yīng)力測量儀Custron最初是針對測量UV固化樹脂而開發(fā)的，但隨著市場需求的多樣化，對熱固性樹脂的應(yīng)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(kuò)展到各種材料（如UV固化樹脂和熱固性樹脂）的固化收縮率和固化應(yīng)力，并已積累了作為可連續(xù)測量的設(shè)備的往績記錄。

該原理和方法于2016年1月27日獲得專li。熱固性樹脂通常通過加熱到約80°C至300°C來固化，因此需要各種精que的控制措施，例如由于熱量導(dǎo)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)。通過消除影響測量精度的因素，可以測量高性能熱固性樹脂的固化收縮率和固化應(yīng)力。

在測量中，用激光照射測量材料的樹脂固化收縮位移以獲取數(shù)據(jù)，但是同時(shí)，測量基礎(chǔ)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（常溫至300℃），不僅可以連續(xù)測量該狀態(tài)下的收縮率和固化應(yīng)力，而且可以連續(xù)地測量表面溫度。

也可以通過程序設(shè)置這些溫度的升高和降低。

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

設(shè)備配置

Custron由控制單元，測量單元，數(shù)據(jù)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(jì)，UV LED，高壓水銀燈等。基本規(guī)格如下。

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

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

在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場，用于固化樹脂的熱量具有多種加熱條件，并且在整個(gè)生產(chǎn)過程中都會(huì)采用各種溫度條件，這會(huì)導(dǎo)致樹脂膨脹和收縮，并ji大地影響產(chǎn)品質(zhì)量。 ，此設(shè)備可以重現(xiàn)該條件。

• 樹脂固化收縮率應(yīng)力測量儀CUSTRON