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各向异性导电胶膜的制备及性能研究

作　者: 马健
导　师: 高红
学　校: 天津大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 各向异性导电胶膜 ACF制备工艺 新型复合导电粒子 棘轮应变 疲劳寿命曲线
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着半导体器件的集成度、I/O数、功率、工作主频、运算速度的飞速增长，电子产品向小型化、薄型化和“绿色”化的方向发展。各向异性导电胶膜(ACF)作为一种绿色封装材料，在电子封装中应用日益广泛。本文研究了各向异性导电胶膜(ACF)的制备工艺，并利用动态力学分析仪(DMA)对固化后ACF的力学性能进行了实验研究。采用自制的复合导电粒子与树脂胶粘剂制备出了各向异性导电胶膜(ACF)，包括聚苯乙烯微球的制备、聚苯乙烯微球表面化学镀镍/银工艺研究与优化和ACF的制备。用分散聚合法制备聚苯乙烯微球时，随着聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量的增加、醇/水比的降低，微球粒径减小，分布变窄；随着单体和引发剂用量的增加及反应温度的升高，聚苯乙烯微球的粒径增大。使用化学镀的方法，可以在聚苯乙烯微球表面包覆上一层镍并再镀覆上一层银制备出导电粒子。采用制得的新型复合导电粒子，成功制备出了四种厚度不同的环氧树脂基的各向异性导电胶膜。利用动态力学分析仪(DMA)对固化后ACF的高温棘轮特性以及单轴拉伸疲劳性能进行了研究。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；随温度升高，杨氏模量和拉伸强度降低而断裂应变增大；温度、平均应力、应力幅值越高或加载率越小，棘轮应变累积的速度越快，特别是当温度高于80℃，棘轮应变累积的速度加快更为显著；在80℃与120℃下，ACF的单轴棘轮特性有明显的不同，在120℃下的棘轮应变率是80℃时棘轮应变率值的20倍左右；加载历史同样对棘轮应变累积有着显著的影响，先前的较高应力幅值的加载历史限制了之后较低应力幅值循环的棘轮应变累积；采用应力控制研究ACF拉伸疲劳性能时，使用Gerber方法考虑平均应力的影响对本材料最为适合。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 文献综述  8-20
  1.1 各向异性导电胶的产生  8-9
  1.2 各向异性导电胶膜的导电机理与粘接工艺  9-11
  1.3 各向异性导电胶膜的物理特性  11-12
  1.4 各向异性导电胶膜的研究现状  12-14
  1.5 棘轮效应概述  14-16
    1.5.1 棘轮效应的含义  14
    1.5.2 棘轮应变的定义  14-16
    1.5.3 棘轮效应研究进展  16
  1.6 关于疲劳  16-18
    1.6.1 疲劳的基本概念  16-17
    1.6.2 薄膜疲劳性能的研究  17-18
  1.7 本文的主要工作及研究意义  18-20
    1.7.1 本文的主要工作  18
    1.7.2 研究意义  18-20
第二章 新型复合导电粒子及各向异性导电胶膜（ACF）的制备  20-37
  2.1 主要实验设备介绍  20-22
    2.1.1 DZK 型电热真空干燥箱  20-21
    2.1.2 DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅  21
    2.1.3 LG10-2.4A 型高速离心机  21-22
  2.2 ACF 用新型复合导电粒子的制备工艺  22-27
    2.2.1 ACF 用复合导电粒子基体聚苯乙烯微球的制备方法  22-24
    2.2.2 聚苯乙烯微球表面化学镀镍工艺  24-26
    2.2.3 镍包覆聚苯乙烯微球表面化学镀银工艺  26-27
  2.3 导电粒子的制备结果分析  27-35
    2.3.1 ACF 用复合导电粒子基体聚苯乙烯微球的制备结果分析  27-28
    2.3.2 聚苯乙烯微球表面化学镀镍效果分析  28-32
    2.3.3 镍包覆聚苯乙烯微球表面化学镀银效果分析  32-35
  2.4 ACF 的制备  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 各向异性导电胶膜（ACF）高温棘轮特性研究  37-48
  3.1 试样与实验设备  37-40
    3.1.1 材料与试样制备  37-38
    3.1.2 实验设备  38-40
  3.2 实验方案  40
  3.3 实验结果分析与讨论  40-47
    3.3.1 温度对 ACF 单轴拉伸性能的影响  41-43
    3.3.2 温度对 ACF 单轴棘轮性能的影响  43-44
    3.3.3 平均应力以及应力幅值对 ACF 单轴棘轮特性的影响  44-46
    3.3.4 加载率对 ACF 单轴棘轮特性的影响  46
    3.3.5 加载历史对 ACF 单轴棘轮特性的影响  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 各向异性导电胶膜（ACF）单轴拉伸疲劳性能研究  48-55
  4.1 实验方案  48-49
  4.2 单轴拉伸实验结果  49-50
  4.3 单轴棘轮行为与疲劳  50-52
  4.4 疲劳寿命曲线的拟合与分析  52-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 结论  55-57
  5.1 本文的主要工作及结论  55-56
  5.2 进一步研究工作展望  56-57
参考文献  57-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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