[發(fā)明專利]一種微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011114362.5
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112250996A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳超;張凱輪;胡洋;周尤爽;施德安;張群朝
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/18;C08K7/06;C08K7/10;C09K5/14;H01L23/29
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙琪

本發(fā)明屬于電子封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料包括體積份數(shù)為25～60份的微米球形導(dǎo)熱填料、體積份數(shù)為0.5～5份的納米一維導(dǎo)熱填料以及體積份數(shù)為30～75份的環(huán)氧樹脂。本發(fā)明以微米球形導(dǎo)熱填料作為主填料，以納米一維導(dǎo)熱填料為輔助填料，在提高電子封裝材料導(dǎo)熱性能的同時，維持了封裝材料的低粘度，滿足了電子封裝工藝的加工要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著5G技術(shù)的發(fā)展和便攜式移動電子設(shè)備的快速更新，半導(dǎo)體芯片向著集成度越高、尺寸越小、存儲量越大、運行速度越快的方向發(fā)展。高功率半導(dǎo)體芯片工作時會產(chǎn)生大量的熱量，有效的熱管理手段的開發(fā)和高熱導(dǎo)率封裝材料的制備是保證電子設(shè)備工作穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵。

以熱固性環(huán)氧樹脂為基體的塑料封裝具有絕緣性好、質(zhì)量輕、易于大規(guī)模生產(chǎn)和低成本等特點，目前已占集成電路和電子元器件封裝的90％以上。而環(huán)氧樹脂是熱的不良導(dǎo)體(～0.2W/m·K)，如何獲得具有高導(dǎo)熱、電絕緣環(huán)氧樹脂基電子封裝材料成為研究熱點。

在環(huán)氧樹脂基體中添加導(dǎo)熱系數(shù)高的無機填料可制備填充型導(dǎo)熱高分子材料，具有成本低、加工工藝簡單和可規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點，并且可以通過改變填料的種類、尺寸、填充量、分散狀態(tài)以及界面相互作用等因素來調(diào)節(jié)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。對于微米導(dǎo)熱填料，通常需要在高填充量條件下(70vol.％)形成完整導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，但同時也會導(dǎo)致復(fù)合材料加工流動性能和力學性能的劣化。

目前，在環(huán)氧樹脂中添加零維球形填料有助于降低復(fù)合材料粘度，但其缺點是填料之間采取點對點接觸，填料之間的接觸面積較小，構(gòu)建連續(xù)有效導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)能力較弱，單位體積填料的導(dǎo)熱增強效率低于一維和二維導(dǎo)熱填料。而納米導(dǎo)熱填料，尤其是二維納米填料(如石墨烯、氮化硼納米片)具有低填充量就能構(gòu)筑導(dǎo)熱通路的優(yōu)勢，但其高表面能導(dǎo)致在環(huán)氧樹脂中易團聚、填料與環(huán)氧樹脂之間界面熱阻大和粘度顯著增加等難題。因此，設(shè)計和制備具有高導(dǎo)熱且低粘度的高性能環(huán)氧樹脂電子封裝材料具有迫切需求性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料，利用微米球形導(dǎo)熱填料和納米一維導(dǎo)熱填料作為封裝材料的填充料，在提高電子封裝材料導(dǎo)熱性能的同時，維持了封裝材料的低粘度，滿足電子封裝工藝的加工要求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料，由包括以下體積份數(shù)的原料制成：25～60份的微米球形導(dǎo)熱填料、0.5～5份的納米一維導(dǎo)熱填料以及30～75份的環(huán)氧樹脂。

優(yōu)選的，所述微米球形導(dǎo)熱填料為球形氧化鋁、球形氮化鋁和球形氮化硼中的一種或多種；所述的納米一維導(dǎo)熱填料的為銀納米線和碳化硅納米線中的一種或兩種。

優(yōu)選的，所述納米一維導(dǎo)熱填料的長徑比大于等于80。

優(yōu)選的，所述微米球形導(dǎo)熱填料的中位粒徑為1～120μm。

優(yōu)選的，所述的環(huán)氧樹脂包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂和酚醛環(huán)氧樹脂中的一種或者任意幾種的混合物。

本發(fā)明還提供了一種所述微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米一維導(dǎo)熱填料分散于有機溶劑中，得到納米一維導(dǎo)熱填料分散液；

(2)將微米球形導(dǎo)熱填料和環(huán)氧樹脂分散于所述納米一維導(dǎo)熱填料分散液后，經(jīng)減壓蒸餾除去有機溶劑，得到無溶劑分散體系；

(3)將所述無溶劑分散體系進行固化成型，得到微納米環(huán)氧樹脂電子封裝材料。