[發明專利]一種微納米環氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011114362.5
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112250996A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 陳超;張凱輪;胡洋;周尤爽;施德安;張群朝
• 申請（專利權）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: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明屬于電子封裝材料技術領域，具體涉及一種微納米環氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應用。本發明所述微納米環氧樹脂電子封裝材料包括體積份數為25～60份的微米球形導熱填料、體積份數為0.5～5份的納米一維導熱填料以及體積份數為30～75份的環氧樹脂。本發明以微米球形導熱填料作為主填料，以納米一維導熱填料為輔助填料，在提高電子封裝材料導熱性能的同時，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。

技術領域

本發明屬于電子封裝材料技術領域，具體涉及一種微納米環氧樹脂電子封裝材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著5G技術的發展和便攜式移動電子設備的快速更新，半導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展。高功率半導體芯片工作時會產生大量的熱量，有效的熱管理手段的開發和高熱導率封裝材料的制備是保證電子設備工作穩定性和安全性的關鍵。

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

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

目前，在環氧樹脂中添加零維球形填料有助于降低復合材料粘度，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，構建連續有效導熱網絡能力較弱，單位體積填料的導熱增強效率低于一維和二維導熱填料。而納米導熱填料，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筑導熱通路的優勢，但其高表面能導致在環氧樹脂中易團聚、填料與環氧樹脂之間界面熱阻大和粘度顯著增加等難題。因此，設計和制備具有高導熱且低粘度的高性能環氧樹脂電子封裝材料具有迫切需求性。

發明內容

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

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

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

優選的，所述微米球形導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；所述的納米一維導熱填料的為銀納米線和碳化硅納米線中的一種或兩種。

優選的，所述納米一維導熱填料的長徑比大于等于80。

優選的，所述微米球形導熱填料的中位粒徑為1～120μm。

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

本發明還提供了一種所述微納米環氧樹脂電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米一維導熱填料分散于有機溶劑中，得到納米一維導熱填料分散液；

(2)將微米球形導熱填料和環氧樹脂分散于所述納米一維導熱填料分散液后，經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，得到微納米環氧樹脂電子封裝材料。