环氧树脂电力、电子封装材料的制备及其性能研究

作者：赵玉顺^*

来源：硕士, 重庆大学, 2007-05-01.

• 封装材料
• 环氧树脂
• 固化剂
• 稀释剂
• 硅微粉
• 纳米二氧化硅
• 分散性
• 原位生成聚合法

环氧树脂(EP)是一种热固性树脂,具有优异的粘接性、机械强度、电绝缘性等特性,因而广泛应用于电力、电子元件的浇注、封装等方面。本研究主要从三个方面进行了环氧树脂封装材料的制备与性能研究:一是封装材料基体树脂、固化剂及其助剂的选择;二是环氧树脂/硅微粉封装材料的制备与性能研究;三是环氧树脂/纳米二氧化硅封装材料制备的制备与性能研究;四是对两种封装材料的性能进行对比研究。在基体树脂、固化剂及其助剂的选择中研究了环氧树脂种类、固化剂种类及其用量、稀释剂种类对材料性能的影响。研究发现:选用低分子量的液态双酚A型环氧树脂和自制的酸酐类固化剂χ分别作为封装材料的基体树脂和固化剂,材料除了具有高的介电强度、合适的固化时间外还兼备良好的耐热、综合力学和工艺性能。同时还确定了酸酐X固化剂的最佳用量和确定用丁基缩水甘油醚作为稀释剂。在制备环氧树脂/硅微粉封装材料过程中研究共混时间、不同表面性能的硅微粉及其用量对材料各种性能的影响。研究发现:共混时间过长会导致材料发黑、材料的电学性能下降;添加活性硅微粉的封装材料的综合性能要比添加普通硅微粉的材料的优良。在制备环氧树脂/纳米二氧化硅封装材料过程中采用一种新的制备纳米复合材料的方法-原位生成聚合法-在环氧树脂中直接生成纳米二氧化硅,通过此方法可以使纳米粒子在团聚之前就被复合到环氧树脂中去,从而减少了复杂的纳米粒子分散处理流程,得到制备成本低、纳米粒子分散好的封装料。同时对材料的制备工艺、纳米粒子的表面改性以及纳米二氧化硅含量与材料粘度、力学及电学性能的关系进行了研究并给出理论解释。研究发现:采用原位生成聚合法要比采用共混法更能得到纳米二氧化硅粒子分散均匀、综合力学性能优良的封装材料;脱除溶剂温度升高,纳米粒子团聚严重,但是硅烷偶联剂的加入能够阻止纳米粒子的团聚;随着纳米粒子含量的增加材料的综合力学性能和介电强度先上升后下降,在含量为4%～6%到最高值;但是材料的粘度、介电损耗正切tanδ、介电常数会随纳米二氧化硅含量的增加而增大。最后对制备的两种封装材料进行了力学、电学以及粘度的对比研究。研究发现:环氧树脂/纳米二氧化硅封装材料要比环氧树脂/硅微粉封装材料的综合机械性能好、介电强度高、介电损耗正切tanδ大、介电常数εr大。在材料的其它性能保持良好状态的情况下选择确定的无机粒子的添加量制备得到的环氧树脂/硅微粉封装材料的粘度要比环氧树脂/纳米二氧化硅封装材料的粘度大。由于两种电子封装材料各有优缺点所以可以根据实际情况选用不同的电子封装材料。