论文部分内容阅读
塑料封装在微电子封装中占绝大多数。环氧模塑料(Epoxy Molding Compound, EMC)作为塑料封装的主要材料,是一种聚合物基的复合材料。由于成本低、工艺简单、质量轻、体积小、方便运输和存储,环氧模塑料在微电子封装中的使用越来越多。随着人们对微电子产品要求的提高,低成本的塑料封装产品在高温下的应用场合越来越多,例如在汽车发动机旁的电子控制单元的微电子器件在工作时要经历高温。在高温下的环氧模塑料会与氧气发生一些化学反应,使得使用环氧模塑料包装的电子器件产生开裂等失效现象。因此有必要研究环氧模塑料的热老化。本文主要针对环氧模塑料的热老化问题,展开了以下研究: 首先,对环氧模塑料进行实验研究。对某环氧模塑料样品在175 oC、200 oC、225 oC、250 oC下的温度下的大气环境下进行热老化0小时、100小时、500小时和1500小时,得到在不同温度下老化不同时间的样品,对样品通过动态机械测试仪(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)和热机械测试仪(Thermomechanical Analyzer,TMA)测试获取环氧模塑料热老化前后的力学性能参数,为仿真做准备,同时观察环氧模塑料热老化后力学性能参数的变化。 其次,建立环氧模塑料热老化的氧化扩散、力学性能以及收缩的数学模型。借鉴其他聚合物热老化的氧化扩散模型,建立环氧模塑料的氧化扩散模型,并且建立环氧模塑料弹性模量的数学模型。同时根据环氧模塑料的热老化机理并参考热胀冷缩收缩机理,建立环氧模塑料热老化收缩模型。 再次,将环氧模塑料热老化的氧化扩散模型以及力学性能模型在有限元软件ANSYS中求解。利用氧化扩散方程和热传导方程的形式相似性,将氧化扩散问题利用ANSYS中的热传导模块进行求解;建立环氧模塑料二维有限元模型,使用某环氧树脂的参数求解在150 oC下老化的氧化扩散问题,然后和文献中的方法对比;使用环氧模塑料的参数,根据建立的氧化扩散数学模型,利用ANSYS中的热分析模块求解环氧模塑料在175 oC下热老化的氧化扩散问题,然后与实验进行对比。 最后,将环氧模塑料热老化的收缩模型在ANSYS中求解。根据建立的环氧模塑料热老化的收缩模型以及获取的模型参数,在ANSYS中利用热分析的热-应力耦合模块求解环氧模塑料的收缩问题,求解出某环氧模塑料在175 oC下老化1000小时后各点的位移、应力、应变分布,将应变结果与其他人的实验进行对比。 研究结果表明:根据氧化扩散模型,通过ANSYS中的热分析模块可以求解环氧模塑料热老化的氧化扩散问题;同时,建立的环氧模塑料热老化收缩模型可以在ANSYS中定性地求解环氧模塑料热老化的收缩问题。 本文的研究成果为环氧模塑料热老化的氧化扩散问题和收缩问题的求解提供了一种方法;该方法还为其他聚合物和聚合物基复合材料的热老化问题的求解提供了支持;为进一步研究环氧模塑热老化提供了理论依据和技术支持。