[發明專利]AlN/含硅芳炔樹脂復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810290553.3
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108395704A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 袁蕎龍;黃發榮;王玉巧
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L83/16
• 分類號: C08L83/16;C08K9/04;C08K3/28;H01L23/29
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發明公開了一種AlN/含硅芳炔樹脂復合材料及其制備方法和應用。所述制備方法包括如下步驟：在溶劑中，對AlN顆粒進行表面改性，然后與含硅芳炔樹脂混合均勻，待含硅芳炔樹脂完全溶解后，冷卻，脫除溶劑，即可；所述AlN顆粒的質量分數為20％～60％，所述百分比為占原料中AlN顆粒和含硅芳炔樹脂的質量之和的百分比。本發明是用導熱填料氮化鋁改性含硅芳炔樹脂，所制得的材料有高的導熱系數，同時提高了樹脂的熱穩定性，保留了樹脂優良的電絕緣性能。

技術領域

本發明涉及高分子化學、高分子物理和高分子材料改性技術領域，具體涉及一種AlN/含硅芳炔樹脂復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

以ⅢA族氮化物為代表的寬禁帶半導體材料和電子封裝材料迅猛發展，被稱為繼以Si為代表的第一代半導體和砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導體之后的第三代半導體。氮化鋁(Aluminum nitride，AlN)作為典型的ⅢA族氮化物，吸引了越來越多研究學者的目光。氮化鋁是一種以[AlN₄]四面體為結構單元的共價鍵化合物，它具有六方纖鋅礦型結構。氮化鋁作為新型先進陶瓷材料，有很多優異的性能。氮化鋁有高的導熱系數(接近SiC和BeO)、與Si和GaAs相匹配的熱膨脹系數、各種優良的電性能(介電強度、介質常數、體電阻率、介電損耗)以及無毒等一系列特性，這些特性使其成為理想的高集成度半導體基片、電子器件封裝以及微電子材料。

環氧樹脂和有機硅橡膠已作為基體聚合物材料應用于電子封裝材料和熱界面材料，石英顆粒和氧化鋁顆粒已作為熱導填料加入環氧樹脂和有機硅橡膠以提高電絕緣、低熱導的聚合物基材的熱導性。為滿足電子工業快速發展的需求，高導熱聚合物基復合材料也在不斷研究和產生。高熱導的無機顆粒作為填料加入聚合物基體中以提高聚合物的熱導性，常用的本征無機導熱填料有氧化物(氧化鋁、氧化硅和氧化鋅)、碳化物(碳化硅)和氮化物(氮化鋁、氮化硼和氮化硅)。阿格拉瓦(Particulate Science and Technology,2015,33:2-7)報道了在環氧樹脂中加入25％體積分數的AlN顆粒，可使環氧樹脂的熱導率提高至1.982W/(m K)，玻璃化轉變溫度(Tg)增加至112℃，熱膨脹系數(CTE)降至63.86×10^-6/℃，介電常數達6.08。文獻(Polymer Composites,2017,DOI 10.1002/pc.24481)報道了燃燒法合成的AlN顆粒表面以氨丙基三乙氧基硅烷偶聯劑處理后加入環氧樹脂，可提高其熱導性。將AlN顆粒表面用硅烷偶聯劑(氨丙基三乙氧基硅烷)改性后加入聚醚酰亞胺(PEI)，制備的復合材料的熱穩定性、熱導率和力學性能都提高了(Composites:Part A,2011,42:1573-1583.)。氰酸酯中加入體積分數為60％的AlN可使樹脂的熱導率提高至2.6W/(m K)(Polymer Composites,2010,31(2):307-311.)。聚酰亞胺(PI)膜中加入AlN的體積分數超過50％，膜的導熱系數可達2.5W/(m K)(Journal of Photopolymer Science andTechnology,2014,27(2):193-198.)。