高導熱環(huán)氧樹脂基復合材料研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,由于集成電路的迅速發(fā)展,集成度越來越高,規(guī)模越來越大,因此要求封裝材料具有高的絕緣性能、化學穩(wěn)定性,且為了能及時將電路工作時產生的熱量排出去以保證能穩(wěn)定工作的使用溫度,還需具有高的導熱性能。目前應用最廣的主要是環(huán)氧樹脂封裝材料,而環(huán)氧樹脂導熱系數(shù)僅為0.2W/(m·K)左右。針對這一問題,環(huán)氧樹脂封裝材料主要通過填充高導熱但價格昂貴的A(l)N、BN等填料來提高其導熱性能的,由此可使熱導率提高到0.5~1.0W/(m·K)范圍內

2、。
  因此,本研究選用多種常見氧化物陶瓷顆粒Al2O3(熱導率為31.77W/(m·k))、MgO(熱導率為41.78W/(m·k))為填料,通過合理設計原料種類、粒度及配比,優(yōu)化復合材料制備工藝參數(shù),制備高導熱/低成本環(huán)氧樹脂基復合材料,研究各參數(shù)對復合材料導熱性能影響規(guī)律,并探討影響復合材料導熱性能的相關機理,得到以下結論:
  (1)環(huán)氧樹脂固化選用仲胺類固化劑,固化效果優(yōu)于咪唑類固化劑。咪唑類固化劑屬于高溫固化劑,

3、固化溫度較高,導致部分環(huán)氧樹脂還沒有固化前出現(xiàn)發(fā)黃等現(xiàn)象,直接影響復合材料導熱性能;而仲胺類固化劑屬于室溫固化劑,使用方便、操作簡單。因此,確定了本實驗的固化劑為仲胺類固。
  (2)提高壓力可以提高復合材料的致密性,當壓強為3.75kg/cm2,能夠有效的提高復合材料致密性,減少氣孔。
  (3)以Al2O3為填料制備的復合材料導熱性能優(yōu)于MgO制備的復合材料,主要原因是MgO和Al2O3密度以及粒度分布不同,導致MgO制

4、備的復合材料出現(xiàn)嚴重的偏析分層現(xiàn)象,因而在測試過程中,導致數(shù)據的不準確。因此,確定了本研究主要是以Al2O3為填料。
  (4)Al2O3含量在10%時,復合材料的導熱率增加不明顯,當含量達到20%時,復合材料熱導率增加較快,進一步分析其機理時發(fā)現(xiàn):隨著含量的提高,填料間相對距離減小,當填料間的距離在一整條分子鏈長度內時,形成導熱鏈,從而提高了復合材料的導熱性能,本實驗中,當平均粒徑100μmAl2O3與50μmAl2O3之比為1

5、7∶3時,總Al2O3為60%含量為復合材料的導熱系數(shù)可達1.25W/(m·K)。
  (5)增大Al2O3的粒徑(即小粒度)更能提高復合材料的熱導率。經過模型計算得出含量在20%,平均粒徑100μm、50μm、20μm的Cp(影響聚合物結晶程度和結晶區(qū)大小的因子)值都為1的情況下,Cf(添加物形成導熱鏈的難易程度的自由因子)值分別為1.38、1.19、0.87,可以看出:大粒徑的Al2O3陶瓷顆粒比小粒徑的Al2O3陶瓷顆粒更易

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