各向异性导电胶膜黏弹性力学行为的实验研究

摘要

随着微电子封装技术的发展及绿色电子工业的兴起，各向异性导电胶膜(ACF)作为一种新兴的绿色封装互连材料，日益受到电子工业和研究者的广泛关注。本文利用动态力学分析仪(DMA)对固化后ACF的黏弹性力学性能进行了较为全面的实验研究，对ACF基本数据的积累及在微电子封装中的应用具有重要意义。
　　 通过对固化前后胶体微观结构的对比分析，发现固化后ACF的交联度明显提高。利用单频和多频温度扫描实验考察了ACF的动态力学性能。结果表明：随温度的连续升高，固化后的ACF依次出现玻璃态、黏弹态和橡胶态三种性态的转变；玻璃化转变温度随频率升高而增大并且与频率满足Arrhenius关系。确定ACF的玻璃化转变温度为149.34℃。
　　 通过单轴拉伸、蠕变-恢复和应力松弛实验研究了ACF的准静态力学性能。结果表明：ACF是非线性黏弹性材料，其拉伸力学性能具有明显的温度依赖性和率相关性；随温度升高，杨氏模量和拉伸强度降低而断裂应变增大；加载率和应变率增大后，杨氏模量和拉伸强度增大而断裂应变减小；加载率对ACF拉伸力学性能的影响在高温下表现得更加明显；升温和加载对蠕变-恢复和应力松弛过程具有加速作用；ACF在加载和卸载瞬时体现出线性黏弹性性质，加载瞬时产生的应变在卸载瞬时全部消失；0℃是ACF蠕变过程线性黏弹性与非线性黏弹性的临界温度；较低温度时，应力松弛过程与加载应变水平关系较大，而在高温下与加载应变几乎无关。
　　 应用Schapery非线性黏弹性本构模型，建立了ACF适用的蠕变本构方程；通过向蠕变参数添加湿热老化因子的方法给出了考虑老化的蠕变本构方程，所建方程能够较好地预测未老化和经过老化后ACF的蠕变行为。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号说明、缩略语

声明

第一章文献综述

1.3各向异性导电胶膜的研究现状

1.3.1影响ACF互连器件可靠性的主要因素

1.3.2新型结构各向异性导电胶膜的开发

1.3.3利用有限元方法进行数值模拟

1.4材料的黏弹性及黏弹性力学行为

1.4.1材料的黏弹性

1.4.2黏弹性力学行为

1.5本文的工作及研究意义

1.5.1本文的工作

1.5.2研究意义

第二章ACF的动态力学性能

2.1黏弹性材料的动态力学性能

2.1.1黏弹性材料动态力学性能的基本参数

2.1.2高聚物材料的动态力学性能温度谱

2.1.3玻璃化转变与玻璃化转变温度

2.2试样与实验设备

2.2.1材料与试样制备

2.2.2实验设备

2.3 ACF单频温度扫描实验

2.3.1实验方案

2.3.2结果与讨论

2.4 ACF多频温度扫描实验

2.4.1实验方案

2.4.2结果与讨论

2.5本章小结

第三章ACF的准静态力学性能

3.1 ACF的单轴拉伸力学性能

3.1.1实验方案

3.1.2温度对拉伸力学性能的影响

3.1.3加载率对拉伸力学性能的影响

3.1.4应变率对拉伸力学性能的影响

3.2 ACF的蠕变-恢复力学行为

3.2.1实验方案

3.2.2加载应力对蠕变-恢复过程的影响

3.2.3实验温度对蠕变-恢复过程的影响

3.3 ACF的应力松弛力学行为

3.3.1实验方案

3.3.2加载应变对应力松弛过程的影响

3.3.3实验温度对应力松弛过程的影响

3.4.本章小结

第四章ACF蠕变本构方程的建立

4.1非线性黏弹性本构关系概述

4.2 Schapery本构关系

4.2.1 Schapery单积分型非线性黏弹性本构模型

4.2.2 Schapery蠕变本构模型

4.3ACF蠕变本构方程的建立

4.3.1 Schapery方程的简化与参数组合

4.3.2参数确定

4.3.3模型计算值与实验值对比

4.4考虑湿热老化的蠕变本构方程

4.5本章小结

第五章结论

5.1本文的主要工作及结论

5.2进一步研究工作的建议和展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢