AlN-環(huán)氧樹脂復合材料性能的研究.pdf

1、隨著微電子集成電路運行速度與封裝密度的增加，電子封裝材料對電路的性能和運行速度影響越加明顯。要滿足此封裝的需求，封裝材料應當具有低的介電常數和高的導熱系數。傳統(tǒng)聚合物電子封裝材料如環(huán)氧樹脂存在導熱不好，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率的聚合物成為關鍵。
　　 為了大幅度提高環(huán)氧樹脂的導熱性能，并且得到綜合性能都比較好的環(huán)氧樹脂基復合材料，本文用氮化鋁和環(huán)氧樹脂作復合材料的增強體、基體，用硅烷偶聯劑對氮化鋁進

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，提高氮化鋁和環(huán)氧基體的的界面結合能，大幅度提高復合材料的導熱性能，并探明表面改性、導熱系數提高的微觀機理及宏觀參數變化與微觀機理的聯系。
　　 用穩(wěn)態(tài)法對不同配比的復合材料的導熱性能進行測試，結果可以得出，氮化鋁顆粒的加入能夠很大程度地提高復合材料的導熱系數，當填料含量較小時，復合材料導熱系數的主要是聚合物的分子鏈振動，此時導熱系數僅為0.4W/m·K，當填

3、料含量提高到50％時，就能夠形成導熱“網絡”，此時復合材料的導熱系數可達到0.717W/m·K，同時也發(fā)現，當氮化鋁含量較高時，容易發(fā)生團聚，此時填料和基體的界面結合情況對材料的導熱系數影響比較大，界面結合越好，導熱系數就越高。用偶聯劑對氮化鋁進行改性后發(fā)現，當氮化鋁含量相同時，改性效果好的氮化鋁比沒改性或者改性效果差的氮化鋁填充環(huán)氧樹脂制得的材料導熱系數要高，當偶聯劑為4％，填料含量為30％時，復合材料的導熱系數可達到0.72W/m·

4、K，提高了3.6倍，填料含量為50％時，復合材料的導熱系數可達到1.222 W/m·K，提高了6倍。
　　 被偶聯劑改性后的氮化鋁顆?？梢蕴岣邚秃喜牧系膹澢鷱姸龋斉悸搫┖渴?％時，復合材料的彎曲強度比其他比例改性的效果要好；通過材料的斷口形貌分析表明，當材料的斷口形貌是河流細膩且致密，小平面臺階比較多時，材料的彎曲強度比較好，填料含量為30％時，復合材料的導熱系數可達到124.87Mpa，提高了1.4倍。
　　 通過

5、對材料做X衍射分析，來研究材料內部氮化鋁顆粒與環(huán)氧樹脂基體的界面結合情況，通過分析可以發(fā)現，當硅烷偶聯劑含量是4％時，氮化鋁顆粒晶體的晶面間距比較大，這是因為此時氮化鋁顆粒與環(huán)氧基體的界面結合比較好，所以當復合材料固化收縮后產生內應力時，氮化鋁顆粒受到環(huán)氧基體比較大的拉應力，從而被迫膨脹，而當氮化鋁顆粒與環(huán)氧樹脂基體界面結合較差時，填料受到基體的拉應力減小，被迫膨脹就較小，所以晶面間距比較小，這與前面的實驗結果是一致的。