高导热电子封装材料的制备与性能研究

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1、学号：12101123常州大学硕士学位论文高导热电子封装材料的制备与性能研究研究生曾阳陈强高工指导教师俞强教授学科、专业名称高分子化学与物理研究方向复合材料2015年5月PreparationandApplicationofThermalConductiveElectronicEncapsulationMaterialsADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZENGYang（PolymerChemistryandPhysics）DissertationSu

2、pervisor:Prof.YUQiangMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知

3、识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月中文摘要环氧树脂尺寸稳定性优异，电绝缘性杰出，加之介电良好，成本低加工简便，因而在封装市场使用较为普遍。许多情况下，生产工艺中要求降低固化温

4、度或者缩短固化时间，为此就有必要添加适当的促进剂，进而赋予产物一些特殊性能。因而欲想制备出符合固化要求且性能良好的体系，促进剂也充当着相当重要的角色，同时环氧材料亦是热的不良导体，愈发不能满足大功率电子封装的性能指标，导热问题亦不容忽视。本课题拟以邻甲酚醛环氧树脂为基本原料，线性酚醛为固化剂，采用咪唑类固化促进剂（优化固化体系中促进剂种类及相关配比等），以高性能导热无机材料氮化铝为填料，用大分子偶联剂进行界面改性，研制开发高导热电子封装材料，并对其综合性能（导热性能、介电性能等）进行系统研究。示差扫描量热（

5、DSC）分析结果表明，2-甲基咪唑和2-苯基咪唑均有促进体系固化过程的作用，其中2-甲基咪唑的促进效果更好。通过固化促进剂的添加，DSC曲线的放热峰往低温方向转移，随着促进剂含量的增多，放热峰的起始温度（Ti）及峰顶温度（Tp）均有所下降，同时确定了环氧模塑料的制备工艺。不同LD-144型钛酸酯偶联剂含量改性后的AlN颗粒的SEM分析显示，未经改性的填料AlN团聚现象严重，偶联剂含量为3%，填料的分散状况比较好，而偶联剂含量过高或过低均不能有效改善界面状况；对改性AlN/EP复合材料弯曲强度测试后发现，过低

6、或过高的偶联剂含量改性AlN颗粒填充环氧树脂时都不能有效的提高弯曲强度。经偶联剂（3%）表面处理后的AlN粒子含量在20%左右时，复合材料的弯曲强度最高，可达129.37MPa。对不同偶联剂及填料含量的改性材料的热学性能测试后发现，填料AlN的加入可以很大程度提高复合材料的热导率，偶联剂含量为3%，填料AlN含量为40%时，改性材料的热导率可达0.81W/m·K，当填料AlN含量为55%时，改性材料的热导率高达1.03W/m·K，提高了5倍之多。同时，对改性材料的膨胀系数和热稳定性也做了相关探究，实验结果表

7、明，填料AlN含量逐步增多，改性材料的热失重温度提高，表明材料的热稳定性得到增强；热膨胀系数随着填料含量的增加降低，在3%偶联剂含量改性-5后材料的热膨胀系数下降到2.91×10/°C，仅为环氧基体膨胀系数的30%左右，其热膨胀系数和其他不同含量偶联剂相比最小，说明其两相的界i面结合要比其他含量偶联剂改性结合状况要好。对改性材料进行电性能测试，结果显示随着AlN颗粒含量逐步增多，改性材料的介电常数随之增加，AlN颗粒含量高达55%时，改性材14料的介电常数亦仅为8.38，体积电阻率为2.36×10Ω·m，满

8、足电子封装材料的要求，另外X衍射分析可用于探讨环氧基体和材料内部AlN颗粒的界面结合状况，结果表明当偶联剂的含量是3%时，对AlN颗粒有较好的改性效果。选取合适的填料含量以及合适的偶联剂的含量能使材料的性能得到最大程度的优化，这与前面的讨论结果是吻合的。关键词：氮化铝；钛酸酯偶联剂；界面改性；热性能；晶格分析iiABSTRACTBecauseofexcellentdimensionalstability,good