一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法技术

本发明专利技术公开了一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，包括：构建复合体的线膨胀系数与温度的函数关系α

【技术实现步骤摘要】
一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法


[0001]本专利技术属于表面检测技术及表面镀覆层可靠性评估
，尤其涉及一种评估基底材料表面镀覆层热膨胀特性的方法。

技术介绍

[0002]镀覆层热膨胀特性是生产工艺中衡量镀覆层质量的重要指标，它直接影响了产品的抗裂性能导通互联性能及可靠性。镀覆层的热膨胀系数与基底材料的不匹配会带来开裂、分层的隐患，也是镀覆层失效分析的重要参数。因此，镀覆薄层热膨胀特性检测，已成为表面工程质量检测的重要工作。此外，对于电子产品、电子元器件来说，镀覆薄层热膨胀也作为设计、模拟仿真的重要输入参数。
[0003]由于受到尺寸的限制，镀覆层的热膨胀系数很难利用传统的宏观表征技术进行检测。例如，某器件芯片与重布线出现分层裂开，推测原因为RDL层(介电层、铜层)与半导体材料的热膨胀系数不匹配，但是却缺乏有效手段对RDL层的真实热膨胀系数进行检测。传统的块体大尺寸材料的评价技术的对上述需求的检测分辨力不够；同时无法原位获取微尺度材料的真实特性，即使采用异位放大试样的检测方法，也是近似处理。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，解决了镀覆薄层热膨胀特性无法有效评估的技术问题，本专利技术有效地提供了一种表面镀覆层真实热膨胀特性评估分析方法，具有简单准确，适用性强的优势。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术涉及电子器件封装、表面工程中微尺度的镀覆层的热膨胀特性检测
，本专利技术属于表面工程测试
，尤其涉及一种获取表面镀覆薄层热膨胀特性的方法。本专利技术所述的一种表面镀覆薄层热膨胀特性检测方法可行，解决了镀覆薄层热膨胀特性无法有效评估的难题，有效地提供了一种表面镀覆层真实热膨胀特性评估分析技术。
[0007]一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，包括：
[0008]S1构建复合体的线膨胀系数与温度的函数关系α
复合
(T)；复合体包含镀覆层和基底材料；
[0009]S2构建基底材料的线膨胀系数与温度的函数关系α
基底
(T)；
[0010]S3构建镀覆层的弹性模量与温度的函数关系E
镀覆层
(T)；
[0011]S4构建基底材料的弹性模量与温度的函数关系E
基底
(T)；
[0012]S5获取复合体的密度ρ
复合
、基底材料的密度ρ
基底
和镀覆层的密度ρ
镀覆层
；
[0013]S6根据α
复合
(T)、α
基底
(T)、E
镀覆层
(T)、E
基底
(T)、ρ
复合
、ρ
基底
和ρ
镀覆层
得到镀覆层的线膨胀系数与温度的函数关系α
镀覆层
(T)，以α
镀覆层
(T)表征镀覆层的热膨胀特性。
[0014]进一步的，步骤S1中，构建复合体的线膨胀系数与温度的函数关系α
复合
(T)的方法包括：
[0015]S1.1制备预定尺寸的复合体试样；
[0016]S1.2在升温速率为1℃/min～5℃/min，测试温度范围为
‑
180℃～500℃，顶杆力为100mN～1000mN的试验条件下，获取复合体试样的长度伸缩量dL(T)及形变率dL(T)/L0，其中L0为复合体试样的初始长度；
[0017]S1.3根据长度伸缩量dL(T)及形变率dL(T)/L0得到α
复合
(T)：
[0018][0019]进一步的，步骤S1.1中，复合体试样的预定尺寸为L0×
D0×
δ
复合
；
[0020]其中，复合体试样的初始长度L0＝10mm～50mm，复合体试样的初始宽度D0＝3mm～6mm，复合体试样的厚度δ
复合
＝0.5mm～3.0mm。
[0021]进一步的，步骤S2中，构建基底材料的线膨胀系数与温度的函数关系α
基底
(T)的方法为：
[0022]S2.1将复合体试样中的镀覆层打磨掉，得到基底材料试样；
[0023]S2.2在升温速率为1℃/min～5℃/min，测试温度范围为
‑
180℃～500℃，顶杆力为100mN～1000mN的试验条件下，获取基底材料试样的长度伸缩量dL
’
(T)及形变率dL
’
(T)/L
’0，其中L
’0为基底材料试样的初始长度；
[0024]S2.3根据长度伸缩量dL
’
(T)及形变率dL
’
(T)/L
’0得到α
基底
(T)：
[0025][0026]进一步的，步骤S3中，构建镀覆层的弹性模量与温度的函数关系E
镀覆层
(T)的方法以及步骤S4中，构建基底材料的弹性模量与温度的函数关系E
基底
(T)的方法为：
[0027]S3.1采用纳米压痕仪，获取不同温度下镀覆层和基体材料的载荷
‑
位移曲线；
[0028]S3.2根据不同温度下载荷
‑
位移曲线中卸载曲线部分得到不同温度下镀覆层和基体材料的卸载刚度；
[0029]S3.3根据不同温度下镀覆层和基体材料的卸载刚度得到E
镀覆层
(T)和E
基底
(T)。
[0030]进一步的，步骤S3.1中，采用纳米压痕仪，获取不同温度下镀覆层和基体材料的载荷
‑
位移曲线的方法包括：
[0031]S3.1.1将复合体试样剖面磨抛至粗糙度达到Ra0.05～0.5μm；
[0032]S3.1.2分别定位镀覆层、基底，并以垂直载荷进行纳米压入，压入过程中，载荷范围为1～10mN，压入深度为0.01～1μm；
[0033]S3.1.3重复步骤S3.1.2进行多次压入，相邻两次压入位置间距为0.1～10μm，并去除偏离及异常的载荷
‑
位移曲线；
[0034]S3.1.4在不同温度下，重复步骤S3.1.2和S3.1.3，得到不同温度下镀覆层和基体材料的载荷
‑
位移曲线。
[0035]进一步的，步骤S5中，采用排液法获取复合体的密度ρ
复合
；采用排液法或查询材料手册的方法获取基底材料的密度ρ
基底
；采用超声波或射线测试方法得到镀覆层的密度ρ
镀覆层
。
[0036]进一步的，采用排液法获取复合体的密度ρ
复合
、基底材料的密度ρ
基底
的方法包括：
[0037]S5.1利用天平获取复合体试样的质量m；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，其特征在于，包括：S1构建复合体的线膨胀系数与温度的函数关系α
复合
(T)；复合体包含镀覆层和基底材料；S2构建基底材料的线膨胀系数与温度的函数关系α
基底
(T)；S3构建镀覆层的弹性模量与温度的函数关系E
镀覆层
(T)；S4构建基底材料的弹性模量与温度的函数关系E
基底
(T)；S5获取复合体的密度ρ
复合
、基底材料的密度ρ
基底
和镀覆层的密度ρ
镀覆层
；S6根据α
复合
(T)、α
基底
(T)、E
镀覆层
(T)、E
基底
(T)、ρ
复合
、ρ
基底
和ρ
镀覆层
得到镀覆层的线膨胀系数与温度的函数关系α
镀覆层
(T)，以α
镀覆层
(T)表征镀覆层的热膨胀特性。2.根据权利要求1所述的一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，其特征在于，步骤S1中，构建复合体的线膨胀系数与温度的函数关系α
复合
(T)的方法包括：S1.1制备预定尺寸的复合体试样；S1.2在升温速率为1℃/min～5℃/min，测试温度范围为
‑
180℃～500℃，顶杆力为100mN～1000mN的试验条件下，获取复合体试样的长度伸缩量dL(T)及形变率dL(T)/L0，其中L0为复合体试样的初始长度；S1.3根据长度伸缩量dL(T)及形变率dL(T)/L0得到α
复合
(T)：3.根据权利要求2所述的一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，其特征在于，步骤S1.1中，复合体试样的预定尺寸为L0×
D0×
δ
复合
；其中，复合体试样的初始长度L0＝10mm～50mm，复合体试样的初始宽度D0＝3mm～6mm，复合体试样的厚度δ
复合
＝0.5mm～3.0mm。4.根据权利要求2所述的一种评估表面镀覆层热膨胀特性的方法，其特征在于，步骤S2中，构建基底材料的线膨胀系数与温度的函数关系α
基底
(T)的方法为：S2.1将复合体试样中的镀覆层打磨掉，得到基底材料试样；S2.2在升温速率为1℃/min～5℃/min，测试温度范围为
‑
180℃～500℃，顶杆力为100mN～1000mN的试验条件下，获取基底材料试样的长度伸缩量dL
’
(T)及形变率dL
’
(T)/L
’0，其中L
’0为基底材料试样的初始长度；S2.3根据长度伸缩量dL
’
(T)及形变率dL

【专利技术属性】
技术研发人员：何端鹏，李岩，高鸿，王向轲，于翔天，邢焰，牛虎，姚子洋，白志洋，李跃，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：