半导体封装材料CTE热膨胀系数测试

检测项目

物理性能检测：

• 线性热膨胀系数：α1（-50℃~Tg）、α2（Tg~260℃）参照ASTM E831
• 密度变化率：温度循环后密度偏差≤0.5%（GB/T 1033.1）

热学性能检测：

• 玻璃化转变温度（Tg）：DSC法（±0.5℃精度）参照IPC-TM-650 2.4.25
• 热分解温度：Td5%（5%失重温度，氮气氛围）

力学性能检测：

• 弹性模量：-40℃/25℃/125℃三温区测试（ISO 527-2）
• 弯曲强度：高温下保持率≥80%（JIS K7171）

界面性能检测：

• 粘接强度：铜箔-基材≥8MPa（IPC-TM-650 2.4.8）
• 分层失效温度：≥280℃（SEMI G69）

电学性能检测：

• 介电常数温漂：△Dk/Dk≤3%（-55℃~150℃）
• 体积电阻率：≥1×10¹⁶Ω·cm（IEC 62631-3-1）

环境可靠性：

• TCT后CTE偏移：1000次循环△α≤2ppm/K（JESD22-A104）
• 湿热老化膨胀率：85℃/85%RH 1000h膨胀≤0.3%

微观结构分析：

• 填料分布均匀性：SEM图像分析（粒径偏差＜5μm）
• 孔隙率检测：≤0.8%（ASTM D792）

化学兼容性：

• 溶剂溶胀率：IPA浸泡24h膨胀≤0.1%
• 助焊剂耐受：SIR≥1×10⁸Ω（IPC TM-650 2.6.3）

工艺特性：

• 固化收缩率：≤0.4%（实时应变监测）
• 流动度：150℃下铺展直径≥40mm（JIS K6850）

长期稳定性：

• 高温存储CTE漂移：175℃/1000h △α1≤0.5ppm/K
• 冷热冲击疲劳：-65℃⇄150℃ 500次无开裂

检测范围

1. 环氧模塑料（EMC）： 检测二氧化硅填料含量（65-90wt%）对α1的影响，重点控制固化后翘曲变形量≤50μm

2. 有机硅封装胶： 验证-40~200℃区间CTE匹配性，侧重低应力型（弹性模量≤500MPa）材料相变行为

3. 陶瓷基板（Al₂O₃/AlN）： 各向异性CTE检测（X/Y/Z轴差异≤0.5ppm/K），金属化层结合强度≥15MPa

4. 底部填充胶： 快速固化型材料CTE梯度测试（从25℃到150℃升降温速率10℃/min）

5. 热界面材料： 导热填料（BN/Al₂O₃）分布对压缩回弹率（≥85%）的影响

6. 引线框架铜合金： 冷加工态与退火态CTE差异控制（△α≤1ppm/K）

7. 塑封基板（SUB）： 多层结构Z向膨胀系数（αz≤40ppm/K）及层间分离力检测

8. 陶瓷覆铜板（DBC）： 高温烧结后铜层（厚度300μm）与Al₂O₃基板CTE匹配性验证

9. 锡银焊料： 固液相变区（183-221℃）体积膨胀率精确测量

10. 聚酰亚胺覆盖层： 薄膜材料（厚度25-50μm）平面方向αxy≤15ppm/K控制

检测方法

国际标准：

• ASTM E831-19 热机械分析法测定固态材料线性热膨胀
• ASTM D696-16 塑料线性膨胀系数测定法（-30~30℃）
• IPC TM-650 2.4.24.5 封装材料玻璃化转变温度测试
• JEDEC JESD22-A120 半导体器件热机械应变测量

国家标准：

• GB/T 20624.2-2022 电子封装材料热膨胀系数测试（-55~250℃）
• GB/T 36800.2-2018 塑料 热机械分析法测定线性热膨胀系数
• SJ/T 11894-2023 微电子封装用环氧模塑料膨胀性能试验
• GB/T 10247-2008 粘度测试方法（旋转粘度计法）

方法差异说明：ASTM E831采用1~5℃/min标准速率，GB/T 20624.2允许0.5~10℃/min宽范围；JESD22-A120强制要求三轴应变测量，而SJ/T 11894仅规定单轴测试

检测设备

1. 热机械分析仪： NETZSCH DIL 402 Expedis Supreme（温度范围-180~1100℃，分辨率0.1nm）

2. 动态热机械分析仪： TA Instruments DMA 850（载荷频率0.01~200Hz，应变分辨率1nm）

3. 高低温万能试验机： INSTRON 6800系列（-70~350℃温控夹具，载荷精度±0.5%）

4. 激光膨胀仪： LINSEIS L75 Platinum（非接触测量，升温速率0.001~50K/min）

5. 场发射扫描电镜： Hitachi Regulus 8230（分辨率0.8nm@15kV，EDS面分布分析）

6. 差示扫描量热仪： METTLER DSC 3+（灵敏度0.04μW，升降温速率0.001~300K/min）

7. 高温显微系统： KEYENCE VHX-7000（500倍光学变焦，热台范围25~500℃）

8. 热失重分析仪： PERKINELMER TGA 4000（0.1μg分辨率，气氛自动切换）

9. 三维数字图像相关系统： Dantec Dynamics Q-450（应变测量精度0.005%，最高温400℃）

10. 红外热像仪： FLIR X8580SC（1280×1024分辨率，热灵敏度20mK）

11. 精密LCR表： Keysight E4980AL（频率范围20Hz~2MHz，基本精度0.05%）

12. 氦气比重计： MICROMERITICS AccuPyc II 1340（体积分辨率0.01%）

13. 超声波测厚仪： OLYMPUS 38DL PLUS（分辨率0.001mm，高温探头最高315℃）

14. 恒温恒湿箱： ESPEC PSL-4KPH（温度范围-70~150℃，湿度范围10~98%RH）

15. 热流仪： NETZSCH LFA 467 HyperFlash（导热系数测量范围0.1~2000W/mK）

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"半导体封装材料CTE热膨胀系数测试"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。