电子封装用高性能各向同性导电胶的研制及热分析动力学研究

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1、硕士学位论文电子封装用高性能各向同性导电胶的研制及热分析动力学研究作者姓名蒋晗学科专业材料加工工程指导教师张新平教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月Developmentofhigh-performanceisotropicconductiveadhesiveforelectronicpackagingandthestudyofitsthermalkineticsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiangHanSupervisor：Prof.ZhangX

2、in-PingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TB333学校代号：10561学号：201520115896华南理工大学硕士学位论文电子封装用高性能各向同性导电胶的研制及热分析动力学研究作者姓名：蒋晗指导教师姓名、职称：张新平教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：电子封装材料与工程论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邱万奇教授委员：张新平教授、袁

3、斌教授、焦东玲副教授、王刚副教授摘要相对于金属钎料和浆料而言，导电胶是一种具有独特优势的重要连接材料，在电子封装中得到了广泛应用。虽然导电胶已商业化应用，但其性能仍有待提高，且当前高端用途导电胶市场为欧美日等发达国家所垄断而导致物稀价高，急需开发出具有自主知识产权的国产高性能导电胶。本论文研究自主研制了一款高性能电子封装用各向同性导电胶并对其固化和热分解行为进行了研究；为了在降低成本的同时提高性能，制备了核-壳结构球形银包二氧化硅（SiO2@Ag）导电颗粒，并研究了其对导电胶综合性能的影响；同时利用有限元模拟研究了填料构成对导电胶电

4、学性能的影响。本研究的主要内容如下：首先，系统地进行了高性能导电胶的配方设计。在大量实验探索的基础上确定出导电胶树脂基体基本组成成分后，采用正交实验和进一步的性能评价与测试确定出标准配方；而后根据性能要求将导电胶的所有组成成分纳入考虑并确定各组分的添加范围，以Plackett-Burman法设计实验对影响导电胶电学和力学性能的配方因素进行排序，从而筛选出影响最显著的三个因素；最后以响应面法对三个因素进行优化，由回归方程指导确定最优技术配方，经验证该方程对配方配比的选择很有参考价值。然后，对上述研究所得配方制得的导电胶进行了系统的热分

5、析研究，建立了固化动力学和热分解动力学数学模型，对该配方导电胶及其树脂基体的固化行为和热分解行为做了良好的描述，定性并定量地研究了导电胶性能与固化条件的关系以及导电胶固化后的热分解稳定性，所获得的研究结果对导电胶固化工艺的选择以及导电胶在特定温度下服役寿命的预测具有重要的参考价值。最后，研究了导电填料组成对导电胶性能的影响，主要是核-壳结构SiO2@Ag球形导电颗粒对以片状微米银粉为主要填料的导电胶性能的影响。首先成功制备出单分散性和球形度好的SiO2颗粒并在其表面镀上了均匀致密的银壳层；之后在保证总填料质量分数一定的条件下，制备了

6、不同配比的以SiO2@Ag颗粒与片状微米银粉混合填充的导电胶，比较了它们的电力学性能并对其微观形貌进行了分析；最后基于实验研究，利用有限元模拟的方法对填料组成不同的导电胶建模，进一步研究了填料组成与导电胶电学性能的关系。结果表明，适当比例的核-壳结构SiO2@Ag微球不仅可以同时提高导电胶的电学和力学性能，还能有效降低材料成本。关键词：电子封装；各向同性导电胶；热分析动力学；银包二氧化硅微球；有限元模拟IAbstractAsanimportantinterconnectmaterialforelectronicpackaging,t

7、heconductiveadhesivehasuniqueadvantagescomparedwithothermetallicsoldersandpastes,andhasbeenwidelyused.Althoughtheconductiveadhesivehasbeencommercialized,itsperformancestillneedstobefurtherimproved.Inthisthesisstudy,ahigh-performanceisotropicconductiveadhesive(ICA)fille

8、dwithmicro-sizedsilverparticleswasdevelopedanditscuringandthermaldecompositionbehaviorwasstudied.Toreducetheamountofs