日本环氧树脂收缩应力测量技术

大量的半导体封装被安装在诸如移dong电话和膝上型计算机之类的信息终端设备中使用的半导体产品上。

些半导体封装中，IC芯片用作为热固性树脂的环氧树脂密封，填充在IC芯片和印刷电路板之间并固化，这对于确保电子部件的强度可靠性起着重要作用。

环氧树脂通常伴随粘性流体固化过程中的化学反应而引起交联密度和体积收缩率的变化，固化后，材料内部会产生残余应力和残余应变。

由于这引起诸如半导体封装的强度降低和翘曲变形之类的缺陷，所以必须阐明在从液体到固体的固化过程中产生的热应力和翘曲变形行为的发生机理。

此外，各种功能性粘合剂，例如结合了UV固化和热固性的混合产品也正在广泛使用。

毫不夸张地说，没有诸如电力，设备，汽车和建筑等未使用的领域，例如涂膜形成和结构构件固定。

为了保持国际竞争力并继续提供高质量的产品，必须降低产量，稳定生产效率并降低产品成本。

作为其一部分，需要精que地掌握少量涂覆的树脂或涂覆有薄膜的树脂的收缩率，收缩应力以及随时间的变化。

到目前为止，在收缩率的测量中，已经通过诸如JIS K7112中描述的粘弹性测量装置或水下替代方法之类的方法从树脂收缩前后的体积变化来测量收缩率。一直没有一种方法可以连续，基本地测量少量的高性能树脂。

一种称为Custron（固化收缩率和应力分析系统）的设备，可以连续测量痕量的树脂的固化收缩率和应力。

这次，我们将从通过Custron测量的数据分析以及应力测量方法来描述树脂收缩的基本原理，环氧树脂的固化收缩。另外，该方法将由JIS在2018财年建立。

环氧树脂固化收缩率模型

首先，下面显示环氧树脂固化的模型图。

设C为室温下的液态A在固化温度B下加热并反应并终止反应的点。从这一点开始使样品冷却，并达到D（该固化系统的玻璃化转变温度Tg），然后达到室温E以完成此循环。

在该模型图中，由于固化反应引起的收缩发生在BC之间，而由于固化后的冷却导致的收缩由CDE表示。

但是，由于D对应于该系统的Tg，因此玻璃态区域中的收缩（<Tg）对应于DE之间，而橡胶状区域中的收缩（> Tg）则出现在CD之间。

为了进一步说明，将A和E之间的收缩称为总收缩，将BE之间的收缩称为最大收缩。常规热固性环氧树脂的收缩率在A和E之间进行测量。

在Yanoka等的关西大学的替代密度测量示例中，对于乙二胺，总收缩率AE为5.1％，最大收缩率BE为10.5％。

测量装置的概要

树脂固化收缩率/固化应力测量仪Custron最初是针对测量UV固化树脂而开发的，但随着市场需求的多样化，对热固性树脂的应用需求逐渐增加，为此我们进行了多次改进。 。

到目前为止，我们已经将支持范围扩展到各种材料（如UV固化树脂和热固性树脂）的固化收缩率和固化应力，并已积累了作为可连续测量的设备的往绩记录。

该原理和方法于2016年1月27日获得专li。热固性树脂通常通过加热到约80°C至300°C来固化，因此需要各种精que的控制措施，例如由于热量导致的外壳膨胀和传感器灵敏度的变化，但是已经进行了许多更改和改进。通过消除影响测量精度的因素，可以测量高性能热固性树脂的固化收缩率和固化应力。

在测量中，用激光照射测量材料的树脂固化收缩位移以获取数据，但是同时，测量基础始终保持在均匀的温度下。

另外，可以自由地改变UV光和热曲线（常温至300℃），不仅可以连续测量该状态下的收缩率和固化应力，而且可以连续地测量表面温度。

也可以通过程序设置这些温度的升高和降低。

固化反应或多或少地产生热量，并且环氧树脂的反应达到相当高的温度，这可能会影响被粘物，因此测量由树脂本身产生的反应热非常重要。

设备配置

Custron由控制单元，测量单元，数据PC和冷却器组成。测量单元包括用于加热和控制材料的台，用于测量的激光器，测力传感器，辐射温度计，UV LED，高压水银灯等。基本规格如下。

1. 在反应之前，期间和之后连续测量收缩率，膨胀率和应力
2. 树脂表面温度测量
3. 实测树脂量约1cc
4. 加热，紫外线照射（高压汞灯，紫外线LED）
5. 程序控制

另外，该装置的显着特征是可以自由设置20种模式的温度曲线，并且可以再现影响树脂的温度状态。

在实际生产现场，用于固化树脂的热量具有多种加热条件，并且在整个生产过程中都会采用各种温度条件，这会导致树脂膨胀和收缩，并ji大地影响产品质量。 ，此设备可以重现该条件。

• 树脂固化收缩率应力测量仪CUSTRON