超細(xì)粉末-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂（EP）是一種熱固性樹脂，具有優(yōu)異的粘接性、機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性等特性，因而廣泛用于電力、電子元件的澆注、封裝等方面。隨著微電子集成技術(shù)和組裝技術(shù)高速發(fā)展,電子元件、電子儀器日輕化,組裝密度迅速提高,及時(shí)散熱能力成為影響其使用壽命的重要限制因素。為保障元器件運(yùn)行的可靠性,急需研制具有高可靠性、高散熱性的綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)熱絕緣膠作為熱界面和封裝材料,它可以迅速將發(fā)熱元件熱量傳遞給散熱設(shè)備,保障電子設(shè)備正常運(yùn)行。目前已開發(fā)的有環(huán)氧、聚

2、氨酯以及有機(jī)硅系列,尤其是環(huán)氧導(dǎo)熱絕緣膠。但環(huán)氧本身的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.2W/(m·K),無法滿足日益發(fā)展的電子封裝材料的要求。本課題主要是研究在環(huán)氧樹脂中加入導(dǎo)熱填料提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能來滿足封裝的需要。
　　本課題主要從以下幾個(gè)方面來研究一種環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料。首先，我們?cè)诃h(huán)氧樹脂中加入了鱗片石墨，發(fā)現(xiàn)加入40％鱗片石墨制得的鱗片石墨/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大，可達(dá)0.47w/(m.k)。但還不能滿足實(shí)際封

3、裝的需要。其次，我們有找到了一種理論上導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)200w/(m.k)高導(dǎo)熱材料氮化鋁（AlN）。通過研究發(fā)現(xiàn)制得的氮化鋁/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)最高可達(dá)0.73w/(m.k)。比鱗片石墨提高了70%左右。但是對(duì)實(shí)際生活的需要還是不能滿足。最后，我們找到了高導(dǎo)熱材料氮化硼（BN），制得氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，測(cè)得其導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)1.24w/(m.k)。比純環(huán)氧提高了約7倍?？梢院芎玫臐M足封裝的需要。我們對(duì)導(dǎo)熱絕緣氮化硼/環(huán)氧樹脂復(fù)合

4、材料進(jìn)行了這幾方面的性能測(cè)試：第一，用XRD對(duì)其結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)EP和固化劑沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沒有破壞BN的晶體結(jié)構(gòu)。BN和EP、固化劑只是物理性質(zhì)的混合，BN均勻的混合在EP和固化劑中。BN具有很完整的晶體結(jié)構(gòu)。第二，用SEM對(duì)BN在環(huán)氧樹脂的分散情況進(jìn)行分析，表明當(dāng)BN含量較低時(shí),超細(xì)BN粒子分散在EP基體中呈“海島”相結(jié)構(gòu)。當(dāng)超細(xì)BN含量增加時(shí),顆粒之間開始逐漸相互接觸,形成連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。第三，對(duì)復(fù)合材料的介電性能和體積電阻、表面

5、電阻進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的介電常數(shù)εr隨BN質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而升高,當(dāng)BN含量由0增加到30%時(shí),體系的εr由3.71迅速提高到8.70,BN含進(jìn)一步增加時(shí),體系的介電常數(shù)變化不大。當(dāng)BN在復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)90%時(shí),體系的體積電阻率和表面電阻率仍分別保持在1015Ω·m和1014Ω的數(shù)量級(jí),具有良好的絕緣性能。
　　通過以上研究表明，氮化硼/環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料是一種良好的封裝材料，能滿足實(shí)際需求。它具有較高的導(dǎo)熱性