电子封装用Al2O3改性环氧树脂及其性能.pdf

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1、第30卷第12期应用化学Vo1．3OIss．122013年12月CHINESEJOURNAL0FAPPLIEDCHEMISTRYDee．2013电子封装用Al2o3改性环氧树脂及其性能刘长岭杨宁张泽宇(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033)摘要将不同粒径和形状的A1：O。混合颗粒填充到液态环氧树脂中，研究了单一粒径、二元混合粒径和多元混合粒径填充对固化环氧树脂复合材料的热导率、热膨胀系数和介电常数的影响。通过分形理论探讨了填料的密堆积与复合材料导热性能的关系。结果表明，单一片状及直径48

2、m的粒状A1：O，填充环氧树脂复合材料，具有较好的综合性能；对二元混合粒径填料，小粒子用量占填料总体积的20％一40％之间时，获得的复合材料的热导率、介电常数和热膨胀系数均能达到最佳值；混合粒子中粒径分布的分数维D值在某一适宜区间时，不同粒径的粒子之间可形成空隙率相对最小的紧密堆积，从而可获得热导率相对较高的复合材料。关键词A1O，，粒径形态，改性环氧树脂，热导率，热膨胀系数，介电常数，分形理论中图分类号：O631．2文献标识码：A文章编号：1000-0518(2013)12·1417-06D0I：1O．

3、3724／SP．J．1095．2013．30259电子器件的封装材料是信息产业的重要组成部分。微电子技术要求其封装材料具有较好的散热性和较低的膨胀系数及良好的电绝缘性能。陶瓷封装材料虽然具有上述特点，但在封装制做时，热裂纹现象和脆性影响及其成形性不佳，使其应用受到很大局限性。用A1O陶瓷颗粒改性的环氧树脂封装材料，对其性能及应用的研究已有很多报道¨4。，但关于不同粒径不同形状A1O填充剂对环氧树脂综合性能影响的研究不多。根据分形理论，将不同粒径和形状的A1O按适当比例添加到液态环氧树脂中，使之产生较强的界

4、面结合力，均匀地分散于环氧树脂基体中，有利于环氧树脂基体与A1O粒子之间的热载荷传递，不仅可提高材料的热导率，降低材料的膨胀系数，同时还具备高阻燃特点。液态环氧树脂具有优良的成型性和出色的封装工艺性，能对芯片和电路提供可靠的环境保障。用其作为陶瓷粒子复合材料基体，可进一步完善对电子器件的封装保护。本文利用分形理论研究了A1：O。填料粒径变化对环氧树脂(EP)的填充效果和体积填充率的影响，确定了填料的分形维数对EP基A1O，复合材料导热性能的影响，为进一步提高EP基A1：O复合材料的导热性能提供了依据。1实

5、验部分1．1材料和仪器双酚A型环氧树脂E-51(南京台力研究所)，环氧当量(mo1)185—208、环氧值(mol(100g)0．48—0．54、无机氯值(molfl00g)0．001、有机氯值(mol／100g)0．02；采用酸酐类固化剂EDA(中石化南京化工厂)，用量6％～8％、胺值当量l5粘度液，外观为淡黄色液体；KH550硅烷偶联剂(南京曙光硅烷化工有限公司)，折射率：(n425)1．4175—1．4200，相对密度(d420)0．9390—0．9430，外观为无色透明液体；填料氧化铝A1O，(福

6、建斯诺瑞新材料有限公司)，密度3．97em。，热导率36w／(m·K)，热膨胀系数6．6×10℃～；A1O，填料包括颗粒状和层片状2种形状，其中颗粒状有6种粒度，分别是175、48、30、8、2和0．03m，层片状有2种粒度，分别为50和9m。FD．TC—B型热导率测试仪(上海复旦天欣科教仪器公司)；PCY-111型热膨胀系数测试仪(湘潭华丰2O135-2l收稿，2O13_073修回通讯联系人：刘长岭，高级实验师；Te~Fax：043146176569；E-mail：cc~syn@sina．eom；研究方

7、向：光电位移精密测量技术应用化学第30卷)1．丁暑．参_)＼量^l】ujpuo三日暑I仪器制造有限公司)；QBG-3DQ高频Q表(上海爱仪电子设备有限公司)。1．2AI：O填充环氧树脂的制备将A1O，填料放人真空干燥箱中于60℃真空干燥约2h，脱除水分后备用。称取一定量干燥后的A1O填充剂。另称取填料质量1％的KH-550硅烷偶联剂，用适量95％乙醇配制成溶液，并将称量干燥后的A1：0，粉末加人其中，搅拌0．5h至偶联剂与填料均匀混合后，60℃真空蒸出乙醇，再置于真空干燥箱中，在60℃干燥，获得混合干粉。

8、将一定量的液态环氧树脂放入烧杯，按设计的配方加入上述混配好的A10填料粉末并搅拌均匀。再按环氧树脂／固化剂质量比为2：1加入固化剂并混匀后，倒入模具(30mm，圆筒状)中，置60℃干燥箱中固化24h。冷却后取出，得到A10，颗粒填充环氧封装材料。将其制成试片用于其热电性能测试。2结果与讨论2．1AI：O粒径和填充体积分数对单一粒径Al：o，晶粒充填改性环氧树脂性能的影响将A10，填充到液态环氧树脂中，研究填料体积分数对改性环氧