赋能半导体行业发展的新利器：岛津CFT-EX毛细管流变仪

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　　【导读】

　　后摩尔时代，先进封装（如Fan-Out、2.5D/3D IC、Chiplet）正成为提升芯片性能与集成度的关键路径。环氧塑封料（EMC）是封装中最常见的一种材料，其熔融流动性、剪切敏感性、固化行为直接决定封装良率、界面空洞率、翘曲控制乃至长期可靠性。流变特性作为封装材料核心指标，其精准测试成为行业质量管控的关键环节。

　　如何科学、稳定的表征EMC的流变特性？岛津CFT-EX毛细管流变仪专为半导体封装材料量身打造，成为晶圆厂、封测厂及EMC厂商的“工艺守门人”。接下来，小编带大家认识一下这款仪器与对应的解决方案吧！

解决方案

图1. 岛津CET-EX毛细管流变仪

　　▍法规标准

　　2022年5月1日，我国首部专门针对环氧树脂流变性能的技术规范GB/T 40564–2021《电子封装用环氧塑封料测试方法》正式实施，该标准明确规定电子封装用环氧塑封料的黏度测试须采用毛细管流变法，并对测试仪器的温度控制精度、压力施加范围、毛细管规格参数等核心技术要求进行说明，有效保障了行业内相关测试数据的准确性与可对比性。

方法

图2. GB/T 40564–2021《电子封装用环氧塑封料测试方法》

表1. GB/T 40564–2021《电子封装用环氧塑封料测试方法》主要内容

表

　　▍岛津应用方案分享

　　岛津CFT系列流变仪采用固定力加载方式，能够在恒温或升温模式下进行试验，不仅能够测定材料的流速、表观剪切速度、表观剪切应力、表观粘度等特征参数，还能针对热固性树脂（如EMC）提供专属测试方案，精准捕捉其最低熔融粘度等关键工艺指标，为材料成型工艺优化提供数据支撑。

　　此外，它还可广泛用于热固性（环氧塑封料、有机硅树脂等）、热塑性（PE/PP/PC/PA等）、底部填充胶、导热界面材料等功能性封装材料以及橡胶、陶瓷、复合材料和颜料等材料。

应用方案

图3. 岛津CET-EX毛细管流变仪适用材料

　　

　　应用案例1：环氧树脂流动性能评价

　　环氧树脂凭借优异的机械稳定性、导热性及耐化学腐蚀性，被广泛应用于芯片封装工艺，为电子元器件提供可靠保护。环氧树脂常规的塑封方法是在加热条件下，借助催化剂与硬化剂将环氧塑封料压入模腔并完成固化成型的工艺方法。然而，该工艺易产生气孔、分层、翘曲、内应力残留及脱模困难等缺陷，因此需通过系统研究环氧树脂的流变特性，为工艺优化提供理论支撑。

　　本案例采用恒温测试模式，对三种环氧树脂样品的流动性能开展专项评价，岛津CFE-EX能精准捕获剪切速率、最小熔融粘度等核心性能参数，并自动生成粘度-时间曲线与行程-时间曲线。试验结果显示，三种环氧树脂样品均呈现相似的流变规律：加热后约10s时粘度降至最低值，至18s左右活塞位移停止，标志着样品完成流动-固化转变。

曲线

图4. 粘度-时间及行程-时间曲线

表2. 试验结果

试验结果

　　方案特点

　　√ 熔融特性精准捕捉：通过砝码实现控制力的精确加载，自动确定热固性树脂熔融粘度的最低值，精确反映材料加工窗口。

　　√ 力控稳定性优异：样品固化时仍能稳定控制试验力，仅活塞位移停止，不影响测试可靠性。

　　应用案例2：IC密封胶流动性评估

　　IC密封胶，常见的如环氧树脂基、聚氨酯基、有机硅基、聚酰亚胺基和UV固化胶等，主要起到芯片粘结、底部填充、围堰等作用。多数IC密封胶为热固性树脂，其流动性直接影响芯片保护、散热效率及封装可靠性，需要通过模拟实际生产中的温度、压力与剪切速率环境，精准表征材料流动特性。

　　本案例采用恒温模式和升温模式，对IC密封胶的流动特性进行评估。其中，左图是在恒温模式下，未处理树脂（试料1）和处理后干燥的树脂（试料2）的行程-时间曲线，可看出试料1固化时间长，对应的粘度低；右图是在升温模式下，IC密封胶的粘度-温度曲线。从曲线上可看出，117℃附近是最低粘度。

曲线

图5. 行程-时间及粘度-温度曲线

　　方案特点

　　√  间接评价树脂吸潮性能：通过测试树脂材料在不同吸潮状态下的粘度变化规律及固化时间参数，间接实现对树脂吸潮性能的量化评价，为材料耐潮性筛选提供数据支撑。

　　√  恒温/升温双模式可选：标配2种温度测试选项，测温精度±0.3℃，控温精度±0.2℃，远优于国标GB/T 40564–2021中±2℃要求。

　　此外，岛津构建了多元化试验机产品线，一站式覆盖从晶圆制造到封装测试的半导体全链条方案，不仅涵盖宏观静态力学测试（拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等核心项目）、长期可靠性疲劳测试，更精准实现微观尺度力学表征（微观压缩强度、硬度等关键参数），并可根据您的测试标准与场景需求，提供定制化技术方案。

　　【结语】

　　岛津CFE-EX流变仪是一款快速、有效的模拟实际封装过程的行业利器，完全符合GB/T 40564–2021《电子封装用环氧塑封料测试方法》中粘度法的测试需求，并内置恒温和升温模式，动态记录粘度随时间及温度下的流变特性。若您对相关行业应用案例、测试方案细节或设备选型感兴趣，诚邀与我们携手交流合作，共促半导体产业高质量发展！