[发明专利]一种基于石英晶体微天平检测塑封树脂吸水率的方法

说明书

本发明公开了一种基于石英晶体微天平检测塑封树脂吸水率的方法，目的是测量塑封树脂材料在高湿环境下的吸水率。它是通过将塑封树脂材料旋涂于QCM芯片上，向QCM湿度模块中通饱和氯化钾溶液，同时采集QCM信号变化，通过利用频率信号的变化Δf来确定塑封树脂的吸水质量Δm，将Δm与旋涂树脂膜的质量比值得出塑封树脂的吸水率。该方法简单便捷，相较于传统测试方法，具有高的检测限，可以实现对封装树脂在高湿环境下的质量变化进行实时动态评估。

技术领域

本发明涉及仪器检测技术领域，尤其是一种基于石英晶体微天平检测塑封树脂吸水率的方法。

背景技术

石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)是一种非常灵敏的检测仪器，它是通过检测石英振子振动频率的变化来测量感应器表面质量的变化。QCM不仅对质量的检测精度可以达到纳克级，而且其带有的耗散因子还可以提供所测物质表面的结构信息。它具有特异性好、灵敏度高、样品无需标记和操作方便的优点，被广泛应用于环境监测、分析化学和表面科学等领域中，可以用来进行气体、液体的成分分析以及质量的测量、薄膜厚度的检测等。当在AT切型石英晶体中产生振动波时，石英晶体的基频为

其中A_q是石英晶体的有效面积，μ_q是石英晶体的剪切模量，ρ_q是石英晶体的密度，M是石英晶体的质量。用电极均匀地涂在QCM上，由质量变化引起的频率变化为

QCM被广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等研究领域中，用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度进行检测等。此外，QCM在真空镀膜领域作为在线厚度监测设备已取得巨大的成功，在表面质量检测和化学检测方面也得到了广泛的应用。

塑封材料，可依封装技术分为五种主要类型：塑封料，顶部包封料，灌封料，底部填充料和印制封装材料。塑封材料大部分都是热固性树脂，在固化时发生反应，而环氧树脂是目前塑封材料应用最多的树脂材料，其他被广泛应用的树脂包括氰酸酯树脂，聚酰亚胺树脂，酚醛树脂，聚四氟乙烯树脂等。

模塑料是一种由封装树脂与多种添加剂混合的多组分的专用材料，模塑料中的三种主要成分是树脂、固化剂和促进剂，主要的添加剂是熔融的二氧化硅、偶联剂、阻燃剂、应力释放添加剂、助黏剂、脱模剂、着色剂以及离子捕获剂。

传统测量吸水率的方法是标准《GB/T1034-2008塑料吸水性的测定》中规定的测定平板或曲面形状的固体塑料在厚度方向吸水性的方法，该方法适用于塑封树脂材料，通过煮沸法或真空法测量塑封树脂干燥除水前的质量m₁和将试样完全浸入水中后质量m₂的变化Δm与塑封树脂干重的比值来测量塑封树脂的吸水率。此方法的不足之处在于电子级塑封树脂的吸水率其实很低，而实验室用的分析天平对质量的测量只能达到毫克级，所得出的结果误差较大，需要的材料较多，且耗时较长。传统测量吸水率的方法需要多次重复实验，通常只有在一定条件下才能给出较为准确的测定结果。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于石英晶体微天平检测塑封树脂在高湿环境下吸水率的方法。在原有QCM平台上，利用湿度模块提供的特殊环境，通过QCM频率的变化可以实现对塑封树脂在高湿环境下的质量变化进行实时动态评估。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于石英晶体微天平检测塑封树脂在高湿环境下吸水率的方法，包括以下步骤：

(1)QCM芯片预处理后利用QCM装置测出QCM芯片的基频f₀；