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《燕山大学》 2015年
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碳化硅/环氧树脂电子封装材料的研究

韩硕  
【摘要】:环氧树脂电子封装材料是目前最常用的封装材料之一,由于环氧树脂有导热系数较低、热膨胀系数较大等缺点,已经不能满足电子封装材料的需求。通过在基体中添加高导热系数、低热膨胀系数的填料可以改善复合材料的导热性能、降低其热膨胀系数。本文将SiC填料添加到环氧树脂中制成复合材料,通过调整填料体积分数、粒度、混合配比,得到一种导热系数大、热膨胀系数较低、综合性能优良的电子封装材料。本文使用双酚A环氧树脂E51、甲基四氢苯酐(固化剂)、液态咪唑(酸酐促进剂)做为封装材料的基体,环氧树脂在150oC保温3小时的工艺下固化,得到的环氧树脂的导热系数为0.29 W·m~(-1)·K~(-1),热膨胀系数为6×10-5 K~(-1),抗折强度为120 MPa。分别选取3.5、40、90μm SiC(分别记为SiC3.5、SiC40、SiC90)作为填料,制备出SiC/环氧树脂封装材料。我们发现:复合材料的热膨胀系数随着SiC填料体积分数的增加而降低,随着粒度的增大而增大;导热系数随着SiC体积分数的增大先上升后下降,其中SiC3.5、SiC40、SiC90的复合材料导热系数的最大值分别为1.09,1.11,1.35 W·m~(-1)·K~(-1)。将SiC90和SiC3.5按照不同比例混合作为填料,并制备SiC/环氧树脂复合材料。对于混合粒度填料,当SiC90和SiC3.5按85:15的体积比混合作为填料,填料的体积分数为70%时复合材料性能最为理想,此时复合材料的致密度为93%,导热系数为1.91 W·m~(-1)·K~(-1),比原始环氧树脂导热系数提升了6.55倍,热膨胀系数为6.87×10-6 K~(-1),抗折强度为71 MPa。利用硅烷偶联剂对SiC填料进行改性处理,由于改性处理改善了填料与基体间的结合能力,复合材料的综合性能得到了较大的提升。利用硅烷偶联剂对SiC填料进行改性处理后,将SiC90和SiC3.5按85:15的体积比混合作为填料,填料的体积分数为70%时,复合材料的致密度为90.7%,导热系数为2.15 W·m~(-1)·K~(-1),热膨胀系数为6.69×10-6 K~(-1),抗折强度为83 MPa。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN05;TB332

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