高导热低介电电子封装材料研究进展及实验方案

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印制电路组件用高导热有机硅灌封料的研究

印制电路组件用高导热有机硅灌封料的研究

3 1 清洗 .
印 制 板 组 件 的 污 染 主 要 有 物 理 和 化 学污 染 ,物 理 污 染 主 要 有 小颗 粒 ,粉 尘 、 蒸 汽 、烟 雾 、木 屑和 各种 沉 降 的 小 粒 子 等 ,化 学 污 染 主 要 来 自于 印 制 板 组 件 焊 接 等 工 艺 带 入 的 。为 了保 证 灌封 料 与 组 件 的 良好 接 触 , 必 须进 行 认 真 清洗 。清 洗 剂 由 乙醇 和汽 油组成,一般可采用擦洗的方法清洗印制板组件, 如果 E 板 组件 较 为复 杂 ,可采 用超 声清 洗方 法 。 l 埔0
指标 _。 由于灌 封 防护 技 术有 良好 的绝 缘 、 防震 和 隔 2 ]
温 ,进 而 可 能 损 伤 元 器 件 、 组 件 , 成 为 影 响 系 统 可
靠 性 及 正 常 工 作 周 期 的主 要 原 之 一 l。这 也 使 得 4 ] 灌 封 这 一 重 要 技 术 的 推 广 和 使 用 受 到 诸 多 限 制 。 因 此 ,急 需 研 制 出一 种 既 兼 备 优 良的 防 护 功 效 ,又 同 时具 有 良好 的导 热 性 能 的 绝 缘 灌 封 材 料 , 使 经 过 灌
度 ,并 已有 明显 的迹 象将 成 为2 世 纪 I 封 装 的主流 。 1 C I 器 件集 成度 的提 高 必然 导致 芯 片总 负载 的增 加 ,使 C
PB C 组件 单位面 积 上 要 散发 的热 量 增加 。 随着 电子 需 设备 在各 个领 域 的应 用 ,特别 是 在军 事领 域 的应 用 , 电子 装备 需 要在 各种 复杂 、恶劣 的地 理 、气 候环 境 的 防护 性 能 , 已成 为衡 量其 技 术 、战术 水平 的 重要 技术
离作 用 ,可 以将 外界 因 素 的不 良影 响降 到最 低 ,因而

高分子材料导热性能的影响因素及应用

高分子材料导热性能的影响因素及应用

高分子材料导热性能的影响因素及应用摘要:高分子材料的导热性能对于电子设备、汽车电池、光电器件的热管理非常重要,因为高分子材料被广泛应用于以上器件的散热装置中。

通过提高高分子材料的导热性能,可将电子设备、汽车电池和光电器件工作过程中产生的热量迅速传递到散热器和环境中,有效地降低设备温度,提高设备系统稳定性和长期应用可靠性。

本文主要介绍了高分子材料导热性能应用及影响因素,希望为相关研究提供参考。

关键词:高分子材料;导热性能;影响因素引言在一些具有高热负荷工作环境的应用中,如LED照明、电动汽车电池等,高分子材料可作为热界面材料填充热源和散热器之间的间隙,从而有效降低热源温度。

高分子材料的导热性能越好,可以更加迅速地将热量从源头传递到周围环境,防止热量积累导致器件损坏或性能下降。

因此,在电子元器件的热管理领域,提升高分子材料的导热性能是非常重要的研究课题。

高导热性能的高分子材料被广泛应用于电子元件的热管理中,具体地可以用作导热垫片、导热胶、导热胶布等材料,用于提高热量在不同界面间的传导效率,降低器件间的热阻,提高散热效率。

一、高分子材料导热性能影响因素(一)分子结构高分子材料的导热性能受到其分子结构的影响。

分子链的长度、分支度、取向和聚合度等因素会对分子间的相互作用和热传导路径产生影响,进而影响导热性能。

一般而言,长链高分子材料的导热性能较低,这是因为长链导致分子之间的相互作用较弱,热传导路径不连续。

相反,具有较高取向度或晶体结构的高分子材料通常具有较高的导热性能。

这是因为取向度高或晶体结构能够提供较为有序和连续的分子排列,从而形成较好的热传导通路。

需要注意的是,导热性能受分子结构影响的具体机制仍然是一个复杂而活跃的研究领域,其中涉及到诸多细节和相互作用,如分子之间的键长、键角、非共价相互作用等。

因此,在设计和开发高导热性高分子材料时,需要综合考虑分子结构的各个方面,并进行合理的调控,以实现所需的导热性能。

电子封装材料及封装技术

电子封装材料及封装技术

电子封装材料及封装技术作者:杨冉来源:《中国科技博览》2016年第30期[摘要]微组装电路组件作为电子整机的核心部件,其工作可靠性对于电子整机来说非常关键。

需要对微组装电路组件进行密封,以隔绝恶劣的外部工作环境,保证其稳定性和长期可靠性,以提高电子整机的可靠性。

未来的封装技术涉及圆片级封装(WLP)技术、叠层封装和系统级封装等工艺技术。

新型封装材料主要包括:低温共烧陶瓷材料(LTCC)、高导热率氮化铝陶瓷材料和AlSiC金属基复合材料等[关键词]电子封装;新型材料;技术进展中图分类号:TN305.94 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)30-0005-01随着现代电子信息技术的迅速发展,电子系统及设备向大规模集成化、小型化、高效率和高可靠性方向发展。

电子封装正在与电子设计及制造一起,共同推动着信息化社会的发展[1]。

由于电子器件和电子装置中元器件复杂性和密集性的日益提高,因此迫切需要研究和开发性能优异、可满足各种需求的新型电子封装材料。

国外通常把封装分为4级,即零级封装、一级封装、二级封装和三级封装:零级封装指芯片级的连接;一级封装指单芯片或多芯片组件或元件的封装;二级封装指印制电路板级的封装;三级封装指整机的组装。

由于导线和导电带与芯片间键合焊接技术大量应用,一、二级封装技术之间的界限已经模糊了。

国内基本上把相对应国外零级和一级的封装形式也称之为封装,一般在元器件研制和生产单位完成。

把相对应国外二级和三级的封装形式称之为电子组装。

1 电子封装的内涵电子封装工艺技术指将一个或多个芯片包封、连接成电路器件的制造工艺。

其作为衔接芯片与系统的重要界面,也是器件电路的重要组成部分,已从早期的为芯片提供机械支撑、保护和电热连接功能,逐渐融入到芯片制造技术和系统集成技术之中,目前已经发展到新型的微电子封装工艺技术,推动着一代器件、电路并牵动着整机系统的小型化和整体性能水平的升级换代,电子封装工艺对器件性能水平的发挥起着至关重要的作用。

【精品硕士论文】电子封装材料钼铜合金胡制备工艺及性能

【精品硕士论文】电子封装材料钼铜合金胡制备工艺及性能

摘要本课题着眼于制备生产成本低廉、操作工艺简单、容易实现规模化生产、性能优良的高致密度电子封装用钼铜复合材料。

在遵循以上原则的情况下,探讨了成型压力、烧结温度、机械合金化、活化法、铜含量对钼铜复合材料密度、热导率、电导率、热膨胀系数、宏观硬度的影响。

利用扫描电镜、X-衍射仪、能谱仪、透射电子显微镜对钼铜复合粉末和烧结后的钼铜合金进行了组织和结构分析。

实验结果表明:(1)经混合后的钼铜粉由单个颗粒堆积在一起,颗粒没有发生明显变形,粒度比较均匀。

机械合金化后的钼铜粉末完全变形,颗粒有明显的层片状,小颗粒明显增多并黏附在大颗粒上面,有部分小颗粒到达纳米级。

混合法和机械合金化法处理的钼铜粉比较均匀。

机械合金化后的钼铜粉末的衍射峰变宽和布拉格衍射峰强度下降。

Mo-30Cu 复合粉通过机械合金化后在不同温度下烧结的钼铜合金致密度较高,相对密度最高达到97.7%,其热膨胀系数和热导率的实测值分别为8.1×10-6/K和145 W/m·K左右;(2)晶粒之间相互连接的为Mo相,另一相为粘结相Cu相,两相分布较均匀。

钼、铜相之间有明显的相界,有成卵形的单个钼晶粒和相互串联在一起的多个钼晶粒结合体,钼铜两相中均存在大量的高密度位错。

随着液相烧结温度的升高,钼晶粒明显长大;随着压制粉末成型压力的增大,液相烧结后钼晶粒长大;(3)随着粉末压制成型压力的增大,压制Mo-30Cu复合粉末的生坯密度增大,在1250℃烧结后,钼铜合金的密度、硬度、电导率、热膨胀系数和热导率变化都不大;(4)Mo-30Cu粉末中添加0.6%的Co时,在1250℃烧结1h后获得相对密度达到最高值97.7%。

随着钴含量的增大,合金电导率下降,硬度升高。

钼铜合金中加入钴时会形成金属间化合物Co7Mo6;(5)随着铜含量的增加,烧结体相对密度增大,铜含量在30%左右烧结体致密度达到最大值97.51%。

随着铜含量的增加,电导率、热导率和热膨胀系数增大,硬度下降;(6)随着孔隙度的增大,钼铜合金的导电导热性能急剧下降。

高导热金属基复合材料的制备与研究进展

高导热金属基复合材料的制备与研究进展

高导热金属基复合材料的制备与研究进展摘要:随着电子器件芯片功率的不断提高,对散热材料的热物理性能提出了更高的要求。

将高导热、低膨胀的增强相和高导热的金属进行复合得到的金属基复合材料,能够兼顾高的热导率和可调控的热膨胀系数,是理想的散热材料。

本文对以 Si、 SiCp、金刚石、鳞片石墨为增强相的铜基及铝基复合材料的研究进展进行了总结,并就金属基复合材料目前存在的问题及未来的研究方向进行了展望。

关键词:制备;研究进展;金属复合材料提升相和基体原材料的润滑性对复合材料的热性能有很大影响。

除此之外,基体中加强相的趋向和分布、复合材料的相组成和微观结构也会影响到原材料的导热系数。

为了防止复合材料中加强相分别不匀、趋向不匀等问题造成导热系数降低,在挑选复合材料制备方式时,应充分考虑各种方法的优缺点,并完善相关工艺指标,就可以获得导热系数最理想的金属基复合材料。

现阶段,铜基和铝基复合材料的制备技术大概可以分为固相法和液相法两类。

固相法有热压烧结法、高温高压烧结法和等离子放电烧结法等,液相法有搅拌铸造法和熔渗法等。

一、热压烧结法热压是制备复合材料传统的方式,主要加工工艺是将基体与加强相粉末混合匀称,然后放入磨具中增加工作压力,除气后升温至固相线环境温度下,在空气、真空泵及保护气中致密化,产生复合材料。

热压烧结法是金属基复合材料的重要制备方式,此方法的优势是生产出的复合金属质量稳定,加强相和金属粉占比可调。

可是,缺陷非常明显,烧结必须使用磨具,无法制备外观繁杂、尺寸大的金属基复合材料,且工艺成本高。

Goryuk 研发了电子元件基材使用于SiC/Al复合材料的压合工艺流程之中,通过隔热保温时间与压力对SiC/Al复合材料相对密度和导热系数产生的影响。

通过Goryuk的研究最佳的制备参数为:烧结环境温度700摄氏度、烧结工作压力20 MPa、隔热保温时长1 h、保护气为N2。

选用该加工工艺所得到的复合材料导热系数为240 W m-1K-1。

低介电常数聚酰亚胺的研究进展

低介电常数聚酰亚胺的研究进展

低介电常数聚酰亚胺的研究进展李艳青;唐旭东;董杰【摘要】现代微电子工业要求层间绝缘材料具有较低的介电常数.该文介绍了几种降低聚酰亚胺介电常数的方法,包括含氟聚酰亚胺、聚酰亚胺无机杂化复合材料和聚酰亚胺多孔材料,其中最为有效的措施是将含氟取代基引入到聚酰亚胺分子结构中.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】低介电常数;聚酰亚胺;含氟;无机杂化;多孔材料【作者】李艳青;唐旭东;董杰【作者单位】天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津,300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津,300457;天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津,300457【正文语种】中文【中图分类】TQ323.7聚酰亚胺 (PI)是重复单元中含有酰亚胺基团的芳杂环高分子化合物,刚性酰亚胺结构赋予了聚酰亚胺独特的性能,如良好的力学性能、耐高温性能、尺寸稳定性、耐溶剂性等,成功应用于航空、航天、电子电器、机械化工等行业。

随着微电子工业的不断发展,对相关材料的耐热性能以及介电性能等提出了更高的要求,这为 PI材料在微电子领域内的应用起到了极大的推动作用。

聚酰亚胺虽然应用广泛,但也存在不溶不熔、亚胺化温度高、颜色较深、吸湿率偏高和介电常数偏高等缺点。

现代微电子工业为了达到更高的集成度,要求芯片尺寸越来越小,芯片中信号传输的延迟时间也会相应增加,这种延迟时间与层间绝缘材料的介电常数成正比。

为了提高信号的传输速度,必须将层间绝缘材料的介电常数降低至 2.0~2.5,通常聚酰亚胺材料的介电常数为 3.0~3.5,难以满足这一要求,为了降低聚酰亚胺的介电常数,人们对其进行了大量的改性工作,主要包括:引入含氟取代基、掺杂无机低介电材料、在聚酰亚胺基体材料中引入空隙,其中最为有效的措施之一是将含氟取代基引入到聚酰亚胺的分子结构中。

为了降低 PI的介电常数,研究最多的是将含氟取代基引入到 PI分子结构中,通常引入氟元素可以将介电常数降低到 2.3~2.9。

高导热低介电性单组分EP灌封胶的研制

高导热低介电性单组分EP灌封胶的研制

l 试 验 部 分
1 . 1 试 验原 料 双 酚 A型环 氧 树 脂 ( E P , 牌号 G E R L 一 1 2 8 ) 、 烯 丙基缩水 甘油醚 ( A G E ) 、 线性 酚醛树脂 ( P F ) , 广 州
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 4 — 0 9 ; 修 回 日期 : 2 0 1 3 — 0 5 — 0 1 。 基金项 目: 国 家 自然 科 学基 金 资助 项 目( 2 1味 之 素精 细 化 学公 司 ; 硅 烷 偶联 剂 ( K H一 5 5 0 ) , 佛 山道 宁化 工 公 司 ; 流平 剂 ( 硅油类 ) , 广 州 凯奇 化
工公司; 氮化硼( B N ) , 秦 皇 岛一诺 新材 料公 司 ; 三 氧
密、 防腐 、 耐 温和 防震 等作 用【 1 _ 2 1 。 由于 电子 产 品 的散 热 问题 是 制 约 产 品 可 靠 性 的关 键 因素 之一 , 故单 组分 灌 封胶 应 具 备 很好 的导
1 . 3 高导 热低 介 电性单 组分 E P灌封胶 的 制备 将E P、 固化 剂 ( 线性 P F和 双氰 胺 ) 和活 性稀 释 剂( A G E) 按一 定 比例混 合均 匀后 , 加入 助剂 ( 如促 进 剂、 偶 联剂 和流 平剂 等 ) 、 导 热填料 ( B N、 A 1 z O 。 ) , 搅 拌
公 司
为活性稀释剂 、 2 一 乙基 一 4 一 甲基 咪 唑为 固化 促 进 剂
和 氮化硼 ( B N) / 三氧化 二铝 ( A 1 z O , ) 为 无 机 导 热 填
料, 并 引入其他助剂 , 有 望 制 备 出综 合 性 能 良好 的
高导 热低 介 电性 单组 分 E P灌 封 胶 。

电子封装用高性能环氧树脂的研究进展

电子封装用高性能环氧树脂的研究进展

收稿 日期 . 0 -11 ' 70—2 2 0
维普资讯
第3 期
律微波 , : 等 电子封装 用高性能环氧树脂 的研究进展
7 7
多官能 团 的固化 剂来 实现 ; 另一 方 面 , 在环 氧树脂 的结构 中导 人萘 环 、 可 蒽环 等多 环基 , 或者 在二 聚环戊 二烯
21苯酚一芳烷基型环氧树脂文献7报道了以芳香环或脂环结构取代酚醛型环氧树脂中的亚甲基可提高材料的粘结强度降低吸水性及弯曲模量显著改进该材料的热焊开裂性及高压蒸煮可靠性该类环氧树脂以苯酚一亚联苯基型环氧树脂和苯酚一对二甲苯型环氧树脂为代表
维普资讯
第 2卷 o
第 3期
12 含铅 焊 料的禁 用 .
酸雨可把焊锡中的含铅材质溶解出来 , 引起重金属污染 , 进而危害到人体健康 。因此含铅助剂成为欧盟
WE E严禁 使用 的 品种 。采用 无铅 焊料 是 电子封 装业 中焊 接材 料 和工艺 发展 的大 势所 趋 。 E
目前开发的无铅焊料的熔点较传统 s.b n 焊料高 3 ~ 0C 因此 , P 0 4 ̄, 无铅焊接的再流焊峰值 温度也相应提 高。这对于 目 前广泛使用的环氧树脂材料而言 , 会带来许多可靠性问题 , 如零件涨裂 、 打线拉脱 、 封装失效甚
关键词 : 环氧树脂 ;绿 色” “ 阻燃 ; 无铅 焊料
中图 分 类 号 : 63 1 0 3 .3 文 献 标 识 码 : B
环 氧树 脂具 有优 良的耐热 性 、 电绝 缘性 、 密着 性 、 电性及 较小 的收缩 率 , 介 广泛 用作 电子 器件 和集成 电路 的封装 材料 。随着全 球环 境保 护 呼声 的 日益 高 涨 以及 集 成 电路 工 业对 于 电子 封 装 材 料性 能要 求 的不 断 提
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电子封装塑封材料研究进展及实验规划1. 环氧树脂基体1.1环氧树脂概念环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,由于分子中含有活泼的环氧基团,使环氧树脂能够开环与多种固化剂发生交联反应而生成不溶不熔的三向网络结构的高聚物。

1.2环氧树脂的分类根据分子结构的不同,环氧树脂大体可以分为五大类:a. 缩水甘油醚类环氧树脂b.缩水甘油酯类环氧树脂c.缩水甘油胺类环氧树脂d.线型脂肪族类环氧树脂e.脂环族类环氧树脂。

a. 缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成。

缩水甘油醚类环氧树脂根据含活泼氢基团的不同又分为二酚基丙烷型环氧树脂、酚醛多环氧树脂、其他多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂、脂肪多元醇缩水甘油醚型环氧树脂。

目前比较常用的缩水甘油醚类环氧树脂有双酚A型环氧树脂(简称DGEBA树脂)、氢化双酚A型环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂。

b. 缩水甘油酯类环氧树脂是由有机酸或酸酐与环氧氯丙烷缩聚而成。

常用的有邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氯邻苯二甲酸缩水甘油酯、六氯邻苯二甲酸缩水甘油酯。

分子中含有苯环及酯键使得该类环氧树脂具有粘度小、工艺性好、反应活性大、相容性好、粘结强度高、电绝缘性好、耐候性好等优点。

但是,以苯酐为原料合成的环氧树脂产品存在略带黄色,存在无机氯含量及产品中可水解氯含量较高等缺点。

c. 缩水甘油胺类环氧树脂是由多元胺与环氧氯丙烷缩聚而成。

此类环氧树脂的特点是多官能度、黏度低、活性高、环氧当量小、交联密度大、耐热性高、粘接力强、力学性能和耐腐蚀性好。

d. 线型脂肪族类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环化而制得。

此类环氧树脂固化物具有较高的压缩与拉伸强度、耐高温、耐电弧性、耐紫外光老化性、耐气候性等优良性能。

e. 脂环族类环氧树脂是含有两个脂环环氧基的低分子化合物。

其本身不是聚合物,但是与固化剂作用后能形成性能优异的三维体型结构聚合物。

此类树脂分子中不含苯环和羟基,依靠分子中的脂环与环氧基反应固化。

脂环族环氧树脂的反应活性小于双酚A型环氧树脂,用酸酐固化时,二者反应活性相差不大,用胺类固化剂固化时,脂环族环氧树脂反应速度要慢得多。

1.3封装用环氧树脂封装材料用环氧树脂要求具有快速固化、耐热、低应力、低吸湿性和低成本。

此外还要求树脂品质高,其主要表现在:(1)色泽浅,液体树脂无色透明,固体树脂纯白色;(2)环氧当量变化幅度小;(3)纯度高,挥发物质杂质含量低,树脂中几乎没有离子性杂质,尤其是钠离子和氯离子;(4)相当低的水解性氯(有机氯端基不纯物);(5)挥发组份、杂质含量低;(6)固化后具有优良的化学稳定性,耐腐蚀性;(7)固化后电绝缘性能好;(8)固化后水解率低。

综合考虑环氧树脂的电学性能、环氧值、树脂纯度、操作工艺及经济等因素, 目前用于电子封装的环氧树脂多为缩水甘油醚类环氧树脂中的低分子量液态双酚A型环氧树脂。

这种环氧树脂粘度小,流动性好,在不用或少用稀释剂的情况下可以加入大量填充剂,更主要的是它综合性能好,价格低廉。

目前常用的双酚A型环氧树脂有E54、E51、E44、E42。

2. 固化剂常用的环氧树脂固化剂可以分为以下几类:2.1多元胺类多元胺类固化剂的品种是最多的,包括脂肪族多胺、聚酰胺多胺、脂环族多胺和芳香族多胺等。

比较常用的有三亚乙基四胺、三乙烯四胺、孟烷二胺、N,N-二甲基乙酰胺、间苯二胺等。

胺类固化剂一般毒性较大,随着分子量的增加毒性会有所降低;胺类固化剂发生固化反应时放热量大,适用周期短,不宜用作浇注体的制备;使用胺类固化剂固化的环氧树脂脆性大,冲击性能差;对于脂肪族多胺,其室温下多为液态,可以容易的和环氧体系混溶,而对于芳香族多胺,其室温下多为固体,必须加热熔融后才能与环氧树脂混合均匀。

相对于酸酐类固化剂而言,多元胺类固化剂的电气性能好于酸酐类固化剂。

2.2酸酐类主要的几种酸酐固化剂有:邻苯二甲酸酐(PA)、马来酸酐、均苯四甲酸酐、四氢苯酐(THPA)、六氧苯酐(HHPA)、甲基四氢苯酐(MeTHPA)、甲基六氢苯酐(MeHHPA)、顺丁烯二酸酐(简称顺酐,MA)、偏苯三甲酸酐(TMA)等。

大多数酸酐为固态,熔点高,使用时需加热,如果将两种酸酐按照一定的比例混合,可以得到室温下为液态的共熔混合物,有利于加入树脂和均匀混合。

但是,酸酐类固化剂的固化温度一般都很高,固化时间也比较长,改性困难;另外,酸酐在贮存过程中容易吸收水分而生成酸,对于以后的使用会有不利影响。

酸酐类固化剂固化温度一般高于多元胺类固化剂,固化产物机械性能,耐热性好于多元胺类固化剂。

2.3离子型固化剂离子型固化剂是开环聚合的催化型固化剂,在反应机理上和多元胺类和酸酐类固化剂有着本质的不同,反应机理属于离子型反应机理。

固化剂相当于离子聚合过程中的引发剂,固化剂为反应提供反应活性点,使得环氧基团不断的加到分子链上,产物为均聚型。

根据反应类型可以分为阴离子型固化剂和阳离子型引发剂。

此类固化剂目前已有叔胺、咪唑类和三氟化硼。

包括2,4,6-三(二甲氨基苯酚)、苄二甲胺、2-乙基-4-甲基咪唑、三氟化硼醚酯、三氟化硼-乙胺络合物等。

叔胺类固化剂碱性强,毒性大,而且比相应的伯胺和仲胺的沸点低。

咪唑类固化剂是近年发展起来的新型中温固化剂,此类固化剂毒性小,在室温下为液态,固化简单,固化电性能和力学性能良好。

2.4封装用固化剂综合考虑固化剂毒性、固化剂与环氧树脂混熔难易程度、固化温度、固化工 艺及固化效果等因素后,目前常用固化双酚 A 型环氧树脂的固化剂有三乙烯四 胺,N , N-二甲基甲酰胺,2-乙基4甲基咪唑。

3. 固化促进剂未加固化促进剂的环氧树脂一般要在 140C 作于长时间加热才能固化。

配方中 加入促进剂组分可以有效地降低固化温度,缩短固化时间。

常用的促进剂有苄基 二胺,DMP-30等叔胺类。

4•偶联剂为了增加填料和树脂之间的相容性,密实性以及改善界面结合性能,需要用 偶联剂来处理填料表面。

通常用硅烷偶联剂来处理填料,适用于环氧树脂的偶联 剂通常有缩水甘油丙基三氧基硅烷(KH-560),苄氨基甲三乙氧基硅烷、a -疏基 丙基三甲氧基硅烷、苄胺甲基三甲氧基硅烷、二乙烯二胺基三甲氧基硅烷等。

5.填料为了赋予封装材料更好的电学性能(包括介电常数和介电损耗),导热性能, 力学性能(主要是韧性)及低的热膨胀性能,一般要添加填料于树脂基体中。

按 照填料品种可分为无机陶瓷颗粒、碳纳米管、中空玻璃微球等。

5.1无机陶瓷颗粒 常见无机陶瓷填料物理性能项目AlN Al 2O 3 BeO SiC BN (六方) &Si 3N 4 热导率(Wm -1 K -1)90-270 20 250-300 270 >300 320(单晶) 体积电阻率11 >10 11 >10 11 >10 11 >10 15 >10 - (Q cm )介电常数 8.8 8.5 6.540 4 8 (Kv cm -1) Tan S (1MHz ) 5-10 3 5500 -4 2.5 X 0 ( 108Hz) - 热膨胀系数 4.5 7.3 83.7 2 3 -6 (X 0 厂C ) 密度(g/cm 3)3.3 3.9 2.9 3.2 2.25 3.2上表所列为当前常用的环氧树脂基体填料。

可以通过填充无机陶瓷颗粒、纳 米粉末、片状、纤维来提高环氧树脂的导热性能。

由上表可以看出,SiC 介电常数太高,仅适用于密度较小的封装而不适用于 高密度封装,而BeO 有毒。

综合热导率、介电性能及经济因素,目前用于双酚 A 型环氧树脂基电子封装材料的无机填料主要是AI2O3、AlN、BN及伕Si3N4等。

5.2碳纳米管碳纳米管是一种侧壁由六边形构成的长柱形一维纳米材料。

其具有高模量,高强度,良好的导热性能及特殊的电学性能而受到广泛关注。

碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

单壁碳纳米管可以看作是由单层石墨片卷绕而成的无缝圆筒,多壁碳纳米管可看作是由一定数量的、共中心轴的、不同直径的单层石墨圆筒嵌套而形成的,这些嵌套圆筒的径向间距为0.34nm,直径一般为2-20nm, 他们之间通过范德华力结合。

目前已经有人将碳纳米管用于填料来填充环氧树脂,以期得到高热导率的环氧树脂封装材料。

通过实验得出,兼具较大长径比和较大直径的多壁碳纳米管比较适合作为聚合物基导热复合材料的填料。

由于碳纳米管具有高的比表面积,所以极易团聚,在使用之前,必须对其进行表面处理,以得到分散较好的碳纳米管。

5.3中空玻璃微球中空玻璃微球是一种中空密闭的球体、粉末状的超轻质填充填料,具有质量轻、体积大等优点。

可用来改善提高环氧树脂的流动性、耐磨性,降低树脂的加工粘度,降低树脂固化收缩率,改善树脂冲击强度、拉伸强度及抗弯强度等力学性能,另外还可以有效降低环氧树脂复合材料的介电常数。

6.实验规划6.1碳纳米管的表面酸化处理碳纳米管比表面积较高,很容易团聚,所以在使用之前必须对其表面功能化。

其管身由六边形碳环微结构单元组成,端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构。

因制备方法的不同,侧壁含有的缺陷及杂质量不同。

通过添加不同量的浓酸或者不同配比的混合酸液来处理碳纳米管,以期在碳纳米管表面引入适量官能团,促进其表面改性和分散,并找到最适合用于碳纳米管表面处理的酸液及配比。

为了研究酸液对碳纳米管表面的酸化效果,我们将酸液处理过的碳纳米管进行拉曼光谱分析。

通过观察碳纳米管拉曼光谱特征峰的变化来判断酸化效果及选择何种酸何种配比来处理碳纳米管。

6.2碳纳米管表面功能化经酸化处理的碳纳米管表面引入了部分羧基和羟基,为了获得与环氧树脂相容性好,能够紧密结合和复合材料,还需对酸化碳纳米管表面引入适量官能团。

氨基具有较高的反应活性,容易与碳纳米管表面的羧基反应,所以可以通过引入氨基来提高碳纳米管活性并进一步改善其分散性能。

我们用多元胺与酸化碳纳米管进行反应,生成比较稳定的酰胺键。

多元胺另一端的氨基可以与环氧树脂的环氧键及羟基发生反应,达到紧密的化学结构以获得比较高的热导率。

为了验证多元胺是否成功嫁接到碳纳米管上以及多元胺用量,可以对碳纳米管进行X射线光电子能谱对比分析。

通过观察0元素和N元素1s峰的变化来判断多元胺嫁接的效果。

6.3功能化碳纳米管/环氧树脂的复合将表面功能化的碳纳米管与环氧树脂及固化剂按不同的配比进行复合固化得到复合材料。

通过测试复合材料的热导率、介电常数、介电损耗及力学性能来观察不同体积分数的碳纳米管对复合材料导热、介电及力学性能的影响规律。

另外,初步获得环氧树脂的最优固化工艺及用料配比。

6.4纳米陶瓷颗粒的表面改性为了获得高热导率的环氧树脂封装材料,通常采用两种及以上填料相互配比以便形成更加完善的导热通道以期进一步提高热导率。

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