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时间：2021年x月x日
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电子封装用复合导热绝缘环氧胶粘剂的研制

电子封装用复合导热绝缘环氧胶粘剂的研制摘要：以环氧树脂E-44为基体,通过加入不同量和种类的导热绝缘填料氮化硅、氮化硼、氧化铝、碳化硅来调节胶粘剂的导热性能,通过加入不同量的增塑剂来调节胶粘剂的粘度和韧性以适应于工业化涂布生产。重点研究了胶粘剂的粘度、导热性等性能与配方之间的关系,确定了一种适合于工艺生产、综合性能良好的电子封装用导热绝缘环氧胶粘剂。当复合填料中氮化硅、氧化铝、氮化硼的质量分数分别为环氧树脂基体的25%、25%、10%时,体系的导热率最高为2.66W/m·K,为纯环氧树脂基体的11.6倍。关键词：环氧树脂;导热绝缘填料;导热系数中图分类号：TM215.1;TM215.4文献标志码：A文章编号：1009-9239(2009)01-0001-051.前言随着微电子工业的高速发展,集成电路日趋高速化、高密度化,因此要求封装材料具有良好的导热性能和与芯片接近的热膨胀系数。目前国内导热绝缘胶粘剂一般为灌封类胶粘剂,胶接性能不佳,室温剪切强度小(≤5MPa),室温导热率不高(≤0.6W/m·K),耐热性能一般(≤120℃)。环氧塑封料(EMC)以其成本低廉、工艺简单和适于大规模生产等优点在集成电路封装材料中独占鳌头,目前全球集成电路封装材料的97%采用EMC。但环氧树脂热导率比较低,如要显著提高胶粘剂的导热性不能单纯依靠树脂本身的导热性。一般来讲,导热性能的优劣主要取决于导热填料本身导热率、表面形态和添加量,因此导热胶粘剂的关键技术是如何选择导热性能好、无毒、价格低廉的无机填料[1-6]。通常胶粘剂的导热性随着导热填料加入量的加大而增加,但填料量加大后胶粘剂的粘度也会随之提高,从而影响胶粘剂的涂布均匀性,给实际应用带来一定的困难,因此这也是目前在导热绝缘胶粘剂方面急需解决的问题。在参考国内外众多文献资料的基础上,选用用途广、用量大的双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂E-44为基体,分别加入不同量的具有高导热系数的填料氧化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅,研究环氧树脂的导热性能随填料填充体积分数的变化规律,为电子封装用导热绝缘环氧树脂的工业化生产提供了大量的实验数据,并且确定了一种适合于工艺生产、综合性能良好的电子封装用导热绝缘环氧胶粘剂。当复合填料中氮化硅、氧化铝、氮化硼的质量分数分别为环氧树脂基体的25%、25%、10%时,体系的导热率最高为2.66W/m·K。该导热绝缘胶粘剂的研制可以缓解当前此类产品主要依赖进口的局面,实现良好的经济效益和社会效益。2.实验2.1试剂与用品双酚A型环氧树脂E-44:广州市东风化工实业有限公司,环氧值:0.41~0.47mol/100g,软化点:12~20℃;固化剂:广州市东风化工实业有限公司;邻苯二甲酸二辛酯(DOP):天津市福晨化学试剂厂,分析纯;丙酮:天津市福晨化学试剂厂,分析纯;导热填料:碳化硅(SiC),氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3),深圳博恩实业有限公司。2.2主要仪器三辊研磨机:S65,佛山市顺德阜康化工机械经营部;万能电子拉力试验机:德国Zwick/Roell集团Z005型;旋转式粘度计:上海民平精密科学仪器有限公司NDJ-1型;红外光谱分析仪:美国尼高力仪器公司Nicolet/Nexus670型;导热系数测试仪:西安精密仪表制造有限公司YBF-2型。2.3材料制备及测试2.3.1单组分导热填料填充样品的制备将环氧树脂与固化剂按质量比1∶1混合,加入50%邻苯二甲酸二辛酯,向环氧树脂中分别加入碳化硅,氮化硅、氮化硼、氧化铝导热填料,导热填料的质量分别为环氧树脂质量的10%、20%、30%、40%、50%、60%和70%,并在三辊研磨机上混合均匀,置于烘箱中90℃固化。2.3.2复合导热填料填充样品的制备将环氧树脂与固化剂按质量比1∶1混合,加入50%邻苯二甲酸二辛酯,选取氮化硅、氮化硼、氧化铝按下列9个比例进行复配:①Si3N425%、Al2O325%、BN10%;②Si3N440%、Al2O320%;③Si3N450%、Al2O310%;④Si3N430%、Al2O330%;⑤Si3N410%、Al2O350%;⑥Si3N420%、Al2O340%;⑦Si3N440%、Al2O310%、BN10%;⑧Si3N430%、Al2O320%、BN10%;⑨Si3N420%、Al2O330%、BN10%。并在研磨机上混合均匀,置于90℃烘箱中固化。3.结果与讨论3.1固化时间的测定环氧树脂与固化剂