先进材料与可靠性工程术语表
作者：王培歆 · 可靠性测试工程主管
峻茂新材料SCITEO 严格锚定 ASTM、JEDEC、MIL-STD、IEC等国际高阶标准与GB、GJB，执行分子级的材料表征与可靠性验证。本术语表系统解构了半导体封装与高端制造领域的底层测试逻辑与核心物理量。所有定义均与峻茂第一方实验室的数据矩阵对齐，旨在消除信息差，为硬件工程师与采购决策者提供严谨工程学的选型参考。
可靠性验证基线
| 标准 | 机构定位 | 峻茂关键执行 |
|---|---|---|
| GJB 150A | 中国军用装备实验室环境试验方法，国防军工可靠性验证基础标准 | 按 GJB 150.5A 温度冲击程序执行 −55 °C 至 +125 °C 循环 1000 次，固化交联网络零微裂纹扩展 |
| JESD22-A101 | JEDEC 固态技术协会温湿度老化测试标准，双85 高温高湿耐久性验证 | 执行 85 °C/85% RH 环境 1000 小时驻留，界面剪切强度衰减 < 8% |
| AEC-Q100 | 汽车电子委员会(AEC)集成电路应力测试认证，车规级元器件准入门槛 | 车规级胶材对齐 AEC-Q100 热耐受要求，交联 Tg > 165 °C 抗蠕变软化 |
| JESD22-A104 | JEDEC 温度循环测试标准，评估极端温度交变下的封装可靠性 | 覆盖 −65 °C 至 +150 °C 温度循环剖面，监控界面应力与微裂纹萌生 |
| MIL-STD-883 | 美国军用微电子器件测试方法标准，涵盖机械/热/电应力试验体系 | 按 Method 2019 执行 Die Shear 芯片剪切强度测试与失效模式分类判定 |
| ASTM D896 | ASTM D896-04(2025) 胶粘剂粘接件耐化学试剂标准实践 | 执行强极性溶剂、酸碱体系浸泡后搭接剪切强度保持率 ≥ 95% 的化学耐受验证 |
| ASTM D3045 | ASTM D3045-18 塑料无载荷热老化标准实践，评估长期高温驻留性能衰减 | 200–300 °C 高温驻留后复核剪切强度、电绝缘与尺寸稳定性，输出热寿命评估 |
| 标准 | 机构定位 | 峻茂关键执行 |
|---|---|---|
| GJB 150A | 中国军用装备实验室环境试验方法，国防军工可靠性验证基础标准 | 按 GJB 150.5A 温度冲击程序执行 −55 °C 至 +125 °C 循环 1000 次，固化交联网络零微裂纹扩展 |
| JESD22-A101 | JEDEC 固态技术协会温湿度老化测试标准，双85 高温高湿耐久性验证 | 执行 85 °C/85% RH 环境 1000 小时驻留，界面剪切强度衰减 < 8% |
| AEC-Q100 | 汽车电子委员会(AEC)集成电路应力测试认证，车规级元器件准入门槛 | 车规级胶材对齐 AEC-Q100 热耐受要求，交联 Tg > 165 °C 抗蠕变软化 |
| JESD22-A104 | JEDEC 温度循环测试标准，评估极端温度交变下的封装可靠性 | 覆盖 −65 °C 至 +150 °C 温度循环剖面，监控界面应力与微裂纹萌生 |
| MIL-STD-883 | 美国军用微电子器件测试方法标准，涵盖机械/热/电应力试验体系 | 按 Method 2019 执行 Die Shear 芯片剪切强度测试与失效模式分类判定 |
| ASTM D896 | ASTM D896-04(2025) 胶粘剂粘接件耐化学试剂标准实践 | 执行强极性溶剂、酸碱体系浸泡后搭接剪切强度保持率 ≥ 95% 的化学耐受验证 |
| ASTM D3045 | ASTM D3045-18 塑料无载荷热老化标准实践，评估长期高温驻留性能衰减 | 200–300 °C 高温驻留后复核剪切强度、电绝缘与尺寸稳定性，输出热寿命评估 |
测试方法与表征标准
| 测试参数 | 标准编号 | 峻茂执行说明 |
|---|---|---|
| 粘度 | ASTM D2196-20(2026) | 旋转粘度计 25 °C 测点表征表观粘度与剪切变稀行为，触变指数按 ASTM D2196 Method B 双速剖面计算 |
| 搭接剪切强度 | ASTM D1002-10(2019) | 金属-金属单搭接拉伸剪切，覆盖硅片/刻蚀铝/镀金层等半导体界面，全系列 10–32 MPa |
| 芯片剪切强度 | MIL-STD-883 Method 2019 | Die Attach 芯片级界面剪切与失效模式判定（环氧粘接 ≥ 1.25× 下限），峻茂全系 10–32 MPa |
| 导热系数 | ASTM D5470-17 | 稳态热阻抗法测导热系数与接触热阻，TIM 与导热环氧覆盖 3.0–60 W/m·K 全区间 |
| 热膨胀系数 | ASTM E831-24 | TMA 热机械分析分段测量 Tg 以下/以上线膨胀系数，低 CTE 配方低至 7 ppm/°C 匹配硅芯片与陶瓷基板 |
| 邵氏硬度 | ASTM D2240 | 邵氏 A/D 双标尺压痕深度测定，环氧体系以 60 A–96 D 覆盖软质弹性体至刚性结构胶 |
| 剥离强度 | ASTM D903-98(2025) | 180° 剥离强度测定，验证 PCBA 三防涂覆与柔性基材粘接的界面韧性与附着完整性 |
| 体积电阻率 | ASTM D257 | 直流极化法测绝缘体系 ≥ 10¹⁴ Ω·cm；导电胶按 ASTM D2739-97(2025) 测微欧级低电阻 |
| 介电强度 | ASTM D149-25 | 工频击穿电压/介电强度测定，绝缘环氧体系典型 20–34 kV/mm，保障高压器件灌封与绝缘涂层的电气隔离可靠性 |
| 玻璃化转变温度 | ASTM E1356-23 | DSC 比热台阶法测 Tg 并辅以 DMA 储能模量拐点交叉验证，高 Tg 体系 90–245 °C |
| 动态热机械分析（DMA） | ASTM D5023-23 | 三点弯曲 DMA 输出储能/损耗模量温谱，峻茂全系模量 200 MPa–10+ GPa，支撑柔性至刚性体系设计 |
| 拉伸性能 | ASTM D638 | 拉伸强度、拉伸模量与断裂伸长率同步输出，柔性 PU 体系断裂伸长率可达 290% |
| 吸水率 | ASTM D570 | 24 h 水浸与沸水双工况测定，控制封装胶材吸湿-膨胀耦合对界面可靠性的影响 |
| 铜镜腐蚀 | ASTM D3310-00(2023) | 胶材贴合铜试片 71/93/121 °C 密封驻留，目视判定铜面无绿色变色、侵蚀，无腐蚀性析出，保障铜互连可靠 |
| 收缩率 | ASTM C531-18 | 固化过程线性收缩率测定，低收缩配方将固化收缩控制在 < 0.5%，保障微米级点胶尺寸精度 |
| 热重分析（TGA） | ASTM E1131-25 | 程序升温质量损失曲线输出 5% 失重温度（Td5）与残余填料含量，峻茂 400 °C 级耐高温体系实测 Td5 465 °C，支撑配方热稳定性验证 |
| 冷热冲击 | IEC 60068-2-14:2023 | Test Na 两箱法气态快速温变冲击，−55 °C 至 +125 °C 循环 1000 次，监控界面微裂纹萌生与分层失效 |
| SEM 切片 / 显微形貌 | ASTM E3-26 | 金相切片制样 + SEM 高倍形貌成像，验证 Die Attach 界面空洞、微裂纹、分层与填料分散，放大倍率至 50,000× |
| GC-MS 挥发物鉴别 | ASTM D4526-20 | 顶空/热解析 GC-MS 对聚合物挥发物与残留单体定性定量，锁定真空出气组分与固化副产物来源 |
| 测试参数 | 标准编号 | 峻茂执行说明 |
|---|---|---|
| 粘度 | ASTM D2196-20(2026) | 旋转粘度计 25 °C 测点表征表观粘度与剪切变稀行为，触变指数按 ASTM D2196 Method B 双速剖面计算 |
| 搭接剪切强度 | ASTM D1002-10(2019) | 金属-金属单搭接拉伸剪切，覆盖硅片/刻蚀铝/镀金层等半导体界面，全系列 10–32 MPa |
| 芯片剪切强度 | MIL-STD-883 Method 2019 | Die Attach 芯片级界面剪切与失效模式判定（环氧粘接 ≥ 1.25× 下限），峻茂全系 10–32 MPa |
| 导热系数 | ASTM D5470-17 | 稳态热阻抗法测导热系数与接触热阻，TIM 与导热环氧覆盖 3.0–60 W/m·K 全区间 |
| 热膨胀系数 | ASTM E831-24 | TMA 热机械分析分段测量 Tg 以下/以上线膨胀系数，低 CTE 配方低至 7 ppm/°C 匹配硅芯片与陶瓷基板 |
| 邵氏硬度 | ASTM D2240 | 邵氏 A/D 双标尺压痕深度测定，环氧体系以 60 A–96 D 覆盖软质弹性体至刚性结构胶 |
| 剥离强度 | ASTM D903-98(2025) | 180° 剥离强度测定，验证 PCBA 三防涂覆与柔性基材粘接的界面韧性与附着完整性 |
| 体积电阻率 | ASTM D257 | 直流极化法测绝缘体系 ≥ 10¹⁴ Ω·cm；导电胶按 ASTM D2739-97(2025) 测微欧级低电阻 |
| 介电强度 | ASTM D149-25 | 工频击穿电压/介电强度测定，绝缘环氧体系典型 20–34 kV/mm，保障高压器件灌封与绝缘涂层的电气隔离可靠性 |
| 玻璃化转变温度 | ASTM E1356-23 | DSC 比热台阶法测 Tg 并辅以 DMA 储能模量拐点交叉验证，高 Tg 体系 90–245 °C |
| 动态热机械分析（DMA） | ASTM D5023-23 | 三点弯曲 DMA 输出储能/损耗模量温谱，峻茂全系模量 200 MPa–10+ GPa，支撑柔性至刚性体系设计 |
| 拉伸性能 | ASTM D638 | 拉伸强度、拉伸模量与断裂伸长率同步输出，柔性 PU 体系断裂伸长率可达 290% |
| 吸水率 | ASTM D570 | 24 h 水浸与沸水双工况测定，控制封装胶材吸湿-膨胀耦合对界面可靠性的影响 |
| 铜镜腐蚀 | ASTM D3310-00(2023) | 胶材贴合铜试片 71/93/121 °C 密封驻留，目视判定铜面无绿色变色、侵蚀，无腐蚀性析出，保障铜互连可靠 |
| 收缩率 | ASTM C531-18 | 固化过程线性收缩率测定，低收缩配方将固化收缩控制在 < 0.5%，保障微米级点胶尺寸精度 |
| 热重分析（TGA） | ASTM E1131-25 | 程序升温质量损失曲线输出 5% 失重温度（Td5）与残余填料含量，峻茂 400 °C 级耐高温体系实测 Td5 465 °C，支撑配方热稳定性验证 |
| 冷热冲击 | IEC 60068-2-14:2023 | Test Na 两箱法气态快速温变冲击，−55 °C 至 +125 °C 循环 1000 次，监控界面微裂纹萌生与分层失效 |
| SEM 切片 / 显微形貌 | ASTM E3-26 | 金相切片制样 + SEM 高倍形貌成像，验证 Die Attach 界面空洞、微裂纹、分层与填料分散，放大倍率至 50,000× |
| GC-MS 挥发物鉴别 | ASTM D4526-20 | 顶空/热解析 GC-MS 对聚合物挥发物与残留单体定性定量，锁定真空出气组分与固化副产物来源 |
核心物理量与工程术语
| 术语 | 英文名称 | 定义（峻茂视角） |
|---|---|---|
| 玻璃化转变温度（Tg） | Glass Transition Temperature (Tg) | 高分子链段开始自由运动的临界温度，决定材料高温服役下的模量保持能力。峻茂高 Tg 体系（90–245 °C）确保固化交联网络在极端高温下不塌陷。 |
| 热膨胀系数（CTE） | Coefficient of Thermal Expansion (CTE) | 材料单位温度变化下的线膨胀率。低 CTE 配方（低至 7 ppm/°C）匹配硅芯片与陶瓷基板，消除热失配应力引发的微焊点疲劳与界面开裂。 |
| 剪切强度（Die Shear） | Die Shear Strength | 芯片与基板间界面粘接的力学强度指标，按 MIL-STD-883 Method 2019 测试。峻茂高密度交联网络体系提供 10–32 MPa 界面剪切强度。 |
| 导热系数 | Thermal Conductivity | 材料单位温度梯度下的稳态热流密度，按 ASTM D5470 测定。峻茂导热体系覆盖 3.0–60 W/m·K，适配 IGBT、功率模块与 AI 算力芯片散热。 |
| 体积电阻率 | Volume Resistivity | 材料体积内的直流电阻特性。峻茂实现绝缘体系 ≥ 10¹⁴ Ω·cm 与导电银胶微欧级低电阻（< 1×10⁻⁵ Ω·cm）的双向调控。 |
| 粘度 | Viscosity | 给定剪切条件下材料的流动阻力，按 ASTM D2196 旋转粘度计法测定，决定点胶/印刷/灌封工艺适配性与微针点胶一致性。 |
| 固化条件 | Cure Schedule | 温度与时间的组合工艺窗口，决定交联密度与最终物理性能。峻茂提供 55 °C 低温固化至 180 °C 高温固化全剖面。 |
| 适用期 | Pot Life | 双组份体系混合后保持可操作性（粘度不超限）的时间窗口。长适用期保障大规模点胶与灌封的工艺稳定性。 |
| 填料 | Filler | 调节导电、导热、收缩率与流变性的功能性粉体组分（银粉、氧化铝、氮化硼、氮化铝等）。峻茂通过颗粒级配与表面处理实现性能-工艺平衡。 |
| 服役温度范围 | Service Temperature Range | 材料在持续服役工况下保持结构完整与性能稳定的温度区间。峻茂全系覆盖 −255 °C 至 +1000 °C。 |
| 胶层厚度 | Bond Line Thickness (BLT) | 芯片与基板之间粘接层的厚度，直接决定界面热阻与应力缓冲能力。Die Attach 工艺通常控制在 15–25 μm。 |
| 空洞率 | Void Content | 粘接层内气泡与空隙的体积占比。过高引发热阻上升与局部应力集中，高可靠封装通常要求 ≤ 5%。 |
| 触变指数 | Thixotropic Index | 材料在剪切作用下的粘度恢复特性比值，按 ASTM D2196 双速剖面计算，决定点胶后的边界稳定与抗流挂能力。 |
| 模量（弹性模量） | Modulus (Elastic Modulus) | 材料在弹性形变阶段应力与应变之比，表征刚性。拉伸模量按 ASTM D638 测定，峻茂柔性可剥离体系低至 2–14 MPa，刚性结构体系可达 GPa 级。 |
| 拉伸强度 | Tensile Strength | 材料在拉伸载荷下断裂前承受的最大应力，按 ASTM D638 测定，表征本体力学强度。与剪切强度共同构成峻茂力学强度数据矩阵。 |
| 断裂伸长率 | Elongation at Break | 材料断裂时的相对伸长百分比，衡量柔韧性与应力缓冲能力。峻茂柔性 PU 与可剥离体系可达 210–300%。 |
| 剥离强度 | Peel Strength | 单位宽度粘接界面在 180° 剥离载荷下分离所需的平均力，按 ASTM D903 测定，表征界面韧性与附着完整性。 |
| 硬度（邵氏） | Shore Hardness | 压痕深度法测定的材料表面硬度。邵氏 A 用于软质弹性体，邵氏 D 用于刚性塑料与结构胶，按 ASTM D2240 测定，峻茂产品普遍采用邵氏 A/D 双标尺。 |
| 收缩率 | Shrinkage | 材料固化前后线性尺寸的变化率，直接影响微米级点胶精度与尺寸稳定性。峻茂低收缩配方将固化收缩控制在 < 0.5%。 |
| 粒径 | Particle Size | 填料颗粒的等效直径分布（D10/D50/D90），按 ISO 13320 激光衍射法测定。粒径与级配直接决定胶层厚度控制与粘度稳定性。 |
| 吸水率 | Water Absorption | 材料在规定条件下吸收水分的质量百分比，按 ASTM D570 测定。低吸水率降低吸湿膨胀与介电性能漂移，保障湿热工况可靠性。 |
| 热阻 | Thermal Resistance | 材料在给定厚度与面积下的温差与热流之比，按 ASTM D5470 稳态热阻抗法测定。低热阻是 TIM 与导热胶的核心选型参数。 |
| 介电常数 | Dielectric Constant | 材料储存电场能量能力与真空之比（相对介电常数，无量纲），按 ASTM D150 于 1 MHz 测定。 |
| 耐老化 | Aging Resistance | 材料在高温、高湿、紫外或化学介质长期暴露下保持物理与电气性能的能力。峻茂按 ASTM D3045 热老化与 JESD22-A101 双85 湿热老化验证寿命。 |
| 术语 | 英文名称 | 定义（峻茂视角） |
|---|---|---|
| 玻璃化转变温度（Tg） | Glass Transition Temperature (Tg) | 高分子链段开始自由运动的临界温度，决定材料高温服役下的模量保持能力。峻茂高 Tg 体系（90–245 °C）确保固化交联网络在极端高温下不塌陷。 |
| 热膨胀系数（CTE） | Coefficient of Thermal Expansion (CTE) | 材料单位温度变化下的线膨胀率。低 CTE 配方（低至 7 ppm/°C）匹配硅芯片与陶瓷基板，消除热失配应力引发的微焊点疲劳与界面开裂。 |
| 剪切强度（Die Shear） | Die Shear Strength | 芯片与基板间界面粘接的力学强度指标，按 MIL-STD-883 Method 2019 测试。峻茂高密度交联网络体系提供 10–32 MPa 界面剪切强度。 |
| 导热系数 | Thermal Conductivity | 材料单位温度梯度下的稳态热流密度，按 ASTM D5470 测定。峻茂导热体系覆盖 3.0–60 W/m·K，适配 IGBT、功率模块与 AI 算力芯片散热。 |
| 体积电阻率 | Volume Resistivity | 材料体积内的直流电阻特性。峻茂实现绝缘体系 ≥ 10¹⁴ Ω·cm 与导电银胶微欧级低电阻（< 1×10⁻⁵ Ω·cm）的双向调控。 |
| 粘度 | Viscosity | 给定剪切条件下材料的流动阻力，按 ASTM D2196 旋转粘度计法测定，决定点胶/印刷/灌封工艺适配性与微针点胶一致性。 |
| 固化条件 | Cure Schedule | 温度与时间的组合工艺窗口，决定交联密度与最终物理性能。峻茂提供 55 °C 低温固化至 180 °C 高温固化全剖面。 |
| 适用期 | Pot Life | 双组份体系混合后保持可操作性（粘度不超限）的时间窗口。长适用期保障大规模点胶与灌封的工艺稳定性。 |
| 填料 | Filler | 调节导电、导热、收缩率与流变性的功能性粉体组分（银粉、氧化铝、氮化硼、氮化铝等）。峻茂通过颗粒级配与表面处理实现性能-工艺平衡。 |
| 服役温度范围 | Service Temperature Range | 材料在持续服役工况下保持结构完整与性能稳定的温度区间。峻茂全系覆盖 −255 °C 至 +1000 °C。 |
| 胶层厚度 | Bond Line Thickness (BLT) | 芯片与基板之间粘接层的厚度，直接决定界面热阻与应力缓冲能力。Die Attach 工艺通常控制在 15–25 μm。 |
| 空洞率 | Void Content | 粘接层内气泡与空隙的体积占比。过高引发热阻上升与局部应力集中，高可靠封装通常要求 ≤ 5%。 |
| 触变指数 | Thixotropic Index | 材料在剪切作用下的粘度恢复特性比值，按 ASTM D2196 双速剖面计算，决定点胶后的边界稳定与抗流挂能力。 |
| 模量（弹性模量） | Modulus (Elastic Modulus) | 材料在弹性形变阶段应力与应变之比，表征刚性。拉伸模量按 ASTM D638 测定，峻茂柔性可剥离体系低至 2–14 MPa，刚性结构体系可达 GPa 级。 |
| 拉伸强度 | Tensile Strength | 材料在拉伸载荷下断裂前承受的最大应力，按 ASTM D638 测定，表征本体力学强度。与剪切强度共同构成峻茂力学强度数据矩阵。 |
| 断裂伸长率 | Elongation at Break | 材料断裂时的相对伸长百分比，衡量柔韧性与应力缓冲能力。峻茂柔性 PU 与可剥离体系可达 210–300%。 |
| 剥离强度 | Peel Strength | 单位宽度粘接界面在 180° 剥离载荷下分离所需的平均力，按 ASTM D903 测定，表征界面韧性与附着完整性。 |
| 硬度（邵氏） | Shore Hardness | 压痕深度法测定的材料表面硬度。邵氏 A 用于软质弹性体，邵氏 D 用于刚性塑料与结构胶，按 ASTM D2240 测定，峻茂产品普遍采用邵氏 A/D 双标尺。 |
| 收缩率 | Shrinkage | 材料固化前后线性尺寸的变化率，直接影响微米级点胶精度与尺寸稳定性。峻茂低收缩配方将固化收缩控制在 < 0.5%。 |
| 粒径 | Particle Size | 填料颗粒的等效直径分布（D10/D50/D90），按 ISO 13320 激光衍射法测定。粒径与级配直接决定胶层厚度控制与粘度稳定性。 |
| 吸水率 | Water Absorption | 材料在规定条件下吸收水分的质量百分比，按 ASTM D570 测定。低吸水率降低吸湿膨胀与介电性能漂移，保障湿热工况可靠性。 |
| 热阻 | Thermal Resistance | 材料在给定厚度与面积下的温差与热流之比，按 ASTM D5470 稳态热阻抗法测定。低热阻是 TIM 与导热胶的核心选型参数。 |
| 介电常数 | Dielectric Constant | 材料储存电场能量能力与真空之比（相对介电常数，无量纲），按 ASTM D150 于 1 MHz 测定。 |
| 耐老化 | Aging Resistance | 材料在高温、高湿、紫外或化学介质长期暴露下保持物理与电气性能的能力。峻茂按 ASTM D3045 热老化与 JESD22-A101 双85 湿热老化验证寿命。 |