热膨胀系数和玻璃化转变温度
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电子元器件中需要许多不同材料的紧密结合，这要求它们具有相近的热膨 胀系数以应对使用过程中的温度浮动。通过热膨胀曲线可以测定膨胀系数和玻 璃化转变温度Tg。
玻璃化转变温度Tg是膨胀随温度变化曲线的拐点，当温度高于玻璃化转变 温度时，热膨胀系数会上升3~5倍。
热膨胀系数的测定多采用热力分析（TMA）测量，其试验方法可参见ASTM D-696或SEMI G 13-82。测量Tg的方法有很多，除TMA外，还可采用差式扫描量热 法（DSC），动态机械分析（DMA），介电方法，加热速率等等手段。交联密度 时影响Tg的因素之一，此外加热和冷却的速率也会影响到Tg。一般说来，冷却测 试得到的Tg的重复性更好。
用很弱，扩散分子可以在间隙位置跳跃扩散，不会出现大的扩散分子与高分子
链形成链的复杂情况。这与潮气扩散过程是不太一样的。
对于在真空环境中使用的设备（如空间探测器中的电子设备），还需要考
虑封装体在真空中的放气特性。真空中放气会影响器件性能，尤其是光学器件
和传感器。主要关注总质量损失（TML）和可凝挥发物（CVCM）这两个参数。
潮气的测试一般都是通过“加速实验”的方法。比如，潮气含量测试的一般 方法就是在沸水中浸泡24h。而扩散系数通常是在85℃/85%RH 环境中维持一周 （168h）来测量。
本质上，聚合物中有两种扩散形式：菲克湿度扩散行为和非菲克湿度扩散 行为。
吸湿膨胀系数
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潮气吸收后最大的问题就是导致吸湿膨胀，其膨胀程度甚至可达热膨胀 的三倍以上，严重影响封装的可靠性。研究表明，膨胀发生的原因这可能是 由于水分子进入高分子材料后，形成氢键导致聚合链展开，使塑封体发生膨 胀。材料的吸湿膨胀特性用吸湿膨胀系数（CHE）β表征：
εh = βC 其中，εh为吸湿应变；β为CHE，单位为mm^3/g或者mm^3/mg；C是潮气 浓度，单位为g/mm^3或者mg/mm^3。 吸湿应变和湿度可以通过解吸附过程中同步进行热机械分析和热重分析 来测量。热机械分析可用来测量潮湿样品在潮气释放过程中的线性形变，热 重分析用于测量潮气含量的损失。
气体渗透性
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塑料封装是一种非气密性的封装，除了潮气外，氢气、氧气、氮气和二氧
化碳等都会渗透并扩散进入塑封料。如果有腐蚀性气体进入，对微电子系统可
靠性将产生巨大危害。
测试渗透性的技术主要分为称重池和隔离池这两种方法。
单一气体，如氢气、氧气、氮气和二氧化碳，其扩散都是单一的菲克扩散
。这是因为他们的尺寸都远小于聚合物单体的尺寸，气体分子与单体之间的作
感谢聆听！
测量塑封料黏性的方法包括冲压剪切、硬模剪切、180℃剥落和引线框 凸点拉脱实验等。工业上常用的时冲压剪切实验的方法。
潮气含量和扩散系数
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空气中的水气会对封装体产生持续的影响，逐渐改变器件的各项性能（腐 蚀、Tg下降、膨胀失配等）。因此，对于塑封材料潮气含量和扩散的精确测试 对于封装设计和材料选择是非常必要的。与潮气吸收有关的两个重要参数就是 潮气含量和扩散系数。
热导率可由稳态热传导Fourier定律来表示：Q = kAdT/dx 其中，k指的就是热导率，单位是W/(m·K)。 测量热导率的常用方法是ASTM C177标准中的屏蔽热台法。热导率可由下 式计算出：k = (Q/A)/(ΔT/ΔL) 一般，热导率越高越好。但对于大多数聚合物材料，塑封材料的热导率一 般都很低，约为0.2 W/(m·K)。相比较而言，Cu的热导率为385 W/(m·K)。
集成电路封装与测试
封装材料的性能表征
2020年3月
目录/Contents
01
工艺性能
02
湿热机械性能
03
电学性能
03
化学性能
02 湿热机械性能
湿热机械性能
4
导热率
热膨胀系数和玻璃 化转变温度黏附强度湿 Nhomakorabea 机械 性能
潮气含量和扩散系数 吸湿膨胀系数 气体渗透性
导热率
5
电子产品很重要的一点就是散热，不是每个产品都是“为发烧而生”的，对 于许多高热量耗散或长时间工作的器件来说，热导率是一个重要的塑封料性能 。当设计并确定适合的热管理系统时，塑封料往往处于热扩散的通道。衡量材 料传热性能的重要指标就是热导率。
黏附强度
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塑封料与芯片、芯片底座和引线框架之间的粘附性如果太差，会给产品 留下严重隐患，导致缺陷甚至失效。例如贴装过程中的“爆米花”效应、分层 、封装开裂、芯片断裂、芯片上金属化变形等等。通过调节反应添加剂、聚 合物粘附性和聚合物反应速率等方法，可以达到器件的具体设计要求。
在引线键合型封装过程中，引脚上的少量铜锈会严重影响塑封体和引脚 之间的黏附强度，造成潜在的危险。