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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。