AlN-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能的研究.pdf

1、隨著微電子集成電路運(yùn)行速度與封裝密度的增加，電子封裝材料對(duì)電路的性能和運(yùn)行速度影響越加明顯。要滿足此封裝的需求，封裝材料應(yīng)當(dāng)具有低的介電常數(shù)和高的導(dǎo)熱系數(shù)。傳統(tǒng)聚合物電子封裝材料如環(huán)氧樹(shù)脂存在導(dǎo)熱不好，較脆等不足，所以研究具有優(yōu)良的耐熱絕緣性能和高的熱導(dǎo)率的聚合物成為關(guān)鍵。
　　 為了大幅度提高環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱性能，并且得到綜合性能都比較好的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，本文用氮化鋁和環(huán)氧樹(shù)脂作復(fù)合材料的增強(qiáng)體、基體，用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)氮化鋁進(jìn)

2、行表面處理，使填料表面形成一層單分子覆蓋膜改變其固有的親水性或親油性質(zhì)，提高氮化鋁和環(huán)氧基體的的界面結(jié)合能，大幅度提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，并探明表面改性、導(dǎo)熱系數(shù)提高的微觀機(jī)理及宏觀參數(shù)變化與微觀機(jī)理的聯(lián)系。
　　 用穩(wěn)態(tài)法對(duì)不同配比的復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果可以得出，氮化鋁顆粒的加入能夠很大程度地提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，當(dāng)填料含量較小時(shí)，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要是聚合物的分子鏈振動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.4W/m·K，當(dāng)填

3、料含量提高到50％時(shí)，就能夠形成導(dǎo)熱“網(wǎng)絡(luò)”，此時(shí)復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.717W/m·K，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)X含量較高時(shí)，容易發(fā)生團(tuán)聚，此時(shí)填料和基體的界面結(jié)合情況對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)影響比較大，界面結(jié)合越好，導(dǎo)熱系數(shù)就越高。用偶聯(lián)劑對(duì)氮化鋁進(jìn)行改性后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)X含量相同時(shí)，改性效果好的氮化鋁比沒(méi)改性或者改性效果差的氮化鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂制得的材料導(dǎo)熱系數(shù)要高，當(dāng)偶聯(lián)劑為4％，填料含量為30％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.72W/m·

4、K，提高了3.6倍，填料含量為50％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到1.222 W/m·K，提高了6倍。
　　 被偶聯(lián)劑改性后的氮化鋁顆?？梢蕴岣邚?fù)合材料的彎曲強(qiáng)度，當(dāng)偶聯(lián)劑含量是4％時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度比其他比例改性的效果要好；通過(guò)材料的斷口形貌分析表明，當(dāng)材料的斷口形貌是河流細(xì)膩且致密，小平面臺(tái)階比較多時(shí)，材料的彎曲強(qiáng)度比較好，填料含量為30％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到124.87Mpa，提高了1.4倍。
　　 通過(guò)

5、對(duì)材料做X衍射分析，來(lái)研究材料內(nèi)部氮化鋁顆粒與環(huán)氧樹(shù)脂基體的界面結(jié)合情況，通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑含量是4％時(shí)，氮化鋁顆粒晶體的晶面間距比較大，這是因?yàn)榇藭r(shí)氮化鋁顆粒與環(huán)氧基體的界面結(jié)合比較好，所以當(dāng)復(fù)合材料固化收縮后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力時(shí)，氮化鋁顆粒受到環(huán)氧基體比較大的拉應(yīng)力，從而被迫膨脹，而當(dāng)?shù)X顆粒與環(huán)氧樹(shù)脂基體界面結(jié)合較差時(shí)，填料受到基體的拉應(yīng)力減小，被迫膨脹就較小，所以晶面間距比較小，這與前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。