Page 44 - 《橡塑智造与节能环保》2017年8期
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技术与装备
T echnology & equipment
的性能变化。一般质保条款中说明可以接受装置性能 温度用30 min缓慢下降到-40℃，保持另外30 min加
某种程度的降低。对于大多数设备制造商来讲，若封 热到105℃，保持30 min，完成一个周期为一个循环
装材料的性能降低到原来的一半，预计装置性能明显 （105℃→25℃→-40℃→25℃→105℃）。这种循环方
下降，则该封装材料不会格。 式被选为极端操作条件和标准之间的一个合适的折衷
尽管集成电路大小、形状及功能在过去70年中不 方案。
断变化，但硅（橡胶）依照是组件组装产品的首先封 根据ASTMD412采用硫化试片冲切的C型哑铃形试
装材料。一般采用硅（橡胶）是因为其在温度循环过 样测试机械性能。在MTS加载椎架上进行测试，使用
程中具有可靠的性能，具体来说，wong等人已验证填 MTS Test Works 软件（V.4.07）和气动拉伸夹具。将
充硅（橡胶）具有优异的装置可靠性。在-40~130℃ 标准试片堆叠到0.25in厚用A型硬度计测试硬度。
循环时，采用填充硅（橡胶）封装集成电路时故障累 从硫化标准试片上冲切1.0g到5.0g试样，测试密
计破坏小于5%。而相比之下，在使用来填充的硅（橡 度。由试样的质量(g)除以干试样质量(g)与水中试样
胶）时累计破坏可达70%以上。即使加入填料后性能获 质量(g)差计标密度。玻璃化转变温度（Tg）通过差示
得改善，但并不知道实现可靠性能的合适填充量是多 的描量热法（DSC）测定。DSC测试在TAQ10上进行，加
少。而本研究通过分析三种工业级硅（橡胶）在不同 热速率为5℃/min，温度范围为150~250℃，氮气流量
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填充量下的性能回答了这个问题。研究了-40~105℃之 为20 cm /min，而测试按照ASTMD3418-12进行。
间机械，电和热性能的变化。与原始值相比，增大或 而导热系数用以硫化标准试片上冲切的圆
降低50%都是认为不适合于微电子的应用。 盘（2in×0.15in）测试。用配有Aner2022软件
的Unitherm2022型导热系数测定仪测量。测试按
1 实验 ASTME1530进行。导热系统（w/m•k）的计算方法是试
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使用EPM1-2493、R-2175和R-2188，未经化学改 样厚度（m）除以测得的热阻（m •k/w）。
性。在所有情况下，均采用加成硫化体系，混合比例 从制备的薄片上冲切2in×0.025in的圆盘，测试
为1：1（见表1）。根据推荐的方法使用定制不锈钢槽 介电常数和损耗因子，使用Agilen5 E4980A精密LCR
（模具）在平板上硫化，压力至少为150psi。而标准 测试仪，采用Agilen5 16451B介电材料测试夹具（配
厚度和薄试片长度为9in，宽度为3in，当标准厚度为 备了直径38 mm的电极）测试。介电常数（k）同材料
0.075in时，则薄试片厚度为0.025in为适宜。在老化 介电常数（ε r ）除以真空介电常数（ε 0 ，公式1）计
过程中，试片分别用铝箔包复以避免表面污染。老化 算。
试验结果后，将试片从铝箔中取出，冷却到室温，然 K=ε r /ε 0 （1）
后再将其切成合适的尺寸。 材料介电常数是试样厚度（t）与所测电容
（Cp）的乘积除以电极的面积（A）算出的（公式
表1 EPMI-2493、R-2175和R-2188硫化特性、密度
和机械、热、电性能比较 2）。
ε r =tCp/A （2）
EPM1-2493 R-2175 R-2188 计算了多次测试的相对标准偏差，其值是一个百
硫化混合比 1：1 1：1 1：1
硫化条件（时间，min/温 分数，等于100乘以标准偏差（δ）与平均值（μ，公
度，℃ 15/150 30/150 30/150
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填料密度/(g/cm ) 2 1.37 1.05 式3）的比。
机械性能 邵尔A硬度 65 49 22 %RSD=100δ/μ （3）
导热率：STC/(W/
热性能 1.134 0.469 0.232
mk) 还计算了多次测试的变化率，用百分数表示，等
介电常数：100kHz 5.16 3.16 2.41
电性能 于100乘以初始值与最终值之差，除以初始值（公式
损耗因子：100kHz 0.0020 0.0011 0.0005
4）。任何高于%RSD的变化都认为具有显著性。
在老化过程中，没有试图控制温度或氧含量。热 %Δ=100×(初始值-最终值)/初始值 （4）
循环是在一个氮气冷却的拥有单独温度控制器的BD-
104型ASSociated Environmentac Systems中进行的。 2 结果与讨论
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