一种环氧树脂基塑封材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料及其制备方法。所述复合材料含有由环氧树脂、n-MgO、T-ZnOw和AlN组成的主体材料，以及其它添加剂；所述环氧树脂和添加剂之一固化剂的化学计量比为5：1～9。本发明专利技术的制备方法中，在环氧树脂与固化剂固化之前，先加入KH570处理过的n-MgO，再掺入两种结果互补的导热增强填料T-ZnOw和AlN，以及各种合适的添加剂，采用浇注成型工艺达到对环氧树脂改性的目的，再结合合理的复配，促使T-ZnOw的四针状结构与AlN的球形颗粒之间产生了协同作用，复合材料的导热系数高达3.61 W/(m·K)左右，可满足电子产品微型化、高性能化、多功能化的发展要求。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂基塑封材料的制备方法
本专利技术属于化学材料
更具体地，涉及一种环氧树脂基塑封材料的制备方法。
技术介绍
封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，封装尺寸越来越小，封装技术指标要求也越来越高，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。因而对封装材料的要求也越来越高。环氧树脂（EP）是一种热固性树脂，因具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。电子封装用环氧树脂要求具有快速固化、耐热、低应力、低吸湿性和低成本的特点，此外，还要求树脂品质高，主要表现在：色泽浅；环氧当量变化幅度小；树脂中几乎没有离子性杂质，尤其是钠离子和氯离子；相当低的水解氯（有机氯端基不纯物）；挥发组分、杂质含量低。同时，集成电路封装用材料要求环氧树脂具有高纯度、高功能化、高耐热性、耐潮性、低吸水性、低应力以及高安全性的固化剂。随着集成化程度的提高、封装面积的增大、封装层的薄壳化以及要求价格的进一步降低，对封装材料提出了更高的要求。通过对环氧树脂采取改性的方法，确保封装器件的可靠性、良好的热耗散能力、优异的电性能和耐热及耐湿性等各方面性能，以满足封装技术的发展对封装材料的要求，也成为了研究热点。目前报道显示，对环氧树脂的改性，尤其是针对改善其导热性能的改性，主要有使用BN或者T-ZnOw作为填料的，也有人使用BN和T-ZnOw作为填料，使用BN、T-ZnOw和石墨复配作为填料，使用BN、T-ZnOw和纳米氧化铝复配作为填料，协作共同改性进而提升环氧树脂复合材料的导热系数。但是由于封装技术的发展对封装材料的要求不断提高，进一步探索性能更加优越，导热系数更高的环氧树脂复合材料，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有电子封装用的塑封材料的缺陷和技术不足，提供一种导热系数高、线膨胀系数低、综合性能更加优越的n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料。本专利技术另一目的是提供上述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料作为封装材料方面的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：本专利技术公开了一种n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，含有由环氧树脂、纳米氧化镁（n-MgO）、T-ZnOw和氮化铝（AlN）组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为5～40%、0.1～0.8%、10～30%、40～80%；且T-ZnOw和氮化铝的总量不超过主体材料质量的90%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂3～20%、固化促进剂0.5～1.5%、偶联剂1～10%、脱模剂1～3%、着色剂0.1～1%、增韧剂1～5%、阻燃剂1～5%、抗氧剂0.1～0.5%、离子捕捉剂0.1～1.5%、粘接剂0.1～1%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：1～9。优选地，所述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为5～20%、0.1～0.5%、10%、40～80%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂3～10%、固化促进剂0.5～1%、偶联剂3～7%、脱模剂1～2%、着色剂0.1～0.5%、增韧剂1～3%、阻燃剂1～3%、抗氧剂0.1～0.3%、离子捕捉剂0.1～1%、粘接剂0.1～0.5%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：1～5。优选地，上述偶联剂的填充量为5%。更优选地，所述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为10%、0.3%、10%、80%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂6%、固化促进剂0.8%、偶联剂5%、脱模剂1.5%、着色剂0.3%、增韧剂3%、阻燃剂2%、抗氧剂0.2%、离子捕捉剂0.6%、粘接剂0.5%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：3。另外，优选地，上述的纳米氧化镁（n-MgO）的制备方法如下：S1.按照1：5的质量体积比，将PVP加入到1.5mol/L的MgCl2溶液中，超声波混匀后，置于88～92℃（优选90℃）恒温水浴中，快速搅拌；S2.按照Na2CO3：MgCl2=1：1的比例，将1.5mol/L的Na2CO3溶液以20～30滴/min的速度滴加入S1得到的溶液中，反应30～60min（优选30min）；将全部的反应混合液迅速转移至置于真空干燥箱的水热反应釜中，在88～92℃反应8～14h（优选90℃反应12h）；S3.将S2得到的反应液抽滤，用水洗涤3～5次后，再无水乙醇洗涤3～5次，105～115℃恒温干燥8～12h（优选110℃恒温干燥8h）；S4.将S3干燥后的产物在流动氩气气氛下700～750℃下锻烧4～8h（优选700℃下锻烧4h），即得到白色纳米氧化镁粉末。经测试可知纳米氧化镁的粒径为40～50nm。优选地，所述纳米氧化镁（n-MgO）的粒径为40～50nm，且使用前需经过KH570处理（除了KH570外，也可以使用其他硅烷偶联剂如KH-792、KH550、KH560、KH570、KH-151或FP-104；优选为KH570）。优选地，所述环氧树脂为线性热塑性酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、联苯型环氧树脂、多官能团型环氧树脂、荼型环氧树脂或改性环氧树脂；所述固化剂为多元胺型固化剂、酸酐型固化剂（如邻苯二甲酸酐（PA）、四氢苯酐（THPA）、六氢苯酐（HHPA）、甲基四氢苯酐（MeTHPA）、甲基六氢苯酐（MeHHPA）、顺丁烯二酸酐（简称顺酐，MA），偏苯三甲酸酐（TMA）等）或酚醛型固化剂（如线性酚醛树脂）；所述固化促进剂为2－乙基－4－甲基咪唑（EMI）、DMP-30、N,N-二甲基苄胺（BDMA）、N－甲基哌嗪（MP）或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯（DBU）；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-792、KH550、KH560、KH570、KH-151或FP-104。最优选地，所述环氧树脂为多官能团缩水甘油醚型邻甲酚醛环氧树脂（属于一种线性热塑性酚醛环氧树脂），型号为EOCN6850；所述固化剂为线性酚醛树脂；所述固化促进剂为2－乙基－4－甲基咪唑（EMI）；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。本专利技术还提供了一种上述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种n‑MgO/T‑ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，其特征在于，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T‑ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T‑ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为5～40%、0.1～0.8%、10～30%、40～80%；且T‑ZnOw和氮化铝的总量不超过主体材料质量的90%；另外，以复合材料总量计，该n‑MgO/T‑ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂3～20%、固化促进剂0.5～1.5%、偶联剂1～10%、脱模剂1～3%、着色剂0.1～1%、增韧剂1～5%、阻燃剂1～5%、抗氧剂0.1～0.5%、离子捕捉剂0.1～1.5%、粘接剂0.1～1%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：1～9。

【技术特征摘要】
1.一种n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，其特征在于，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为5～40%、0.1～0.8%、10～30%、40～80%；且T-ZnOw和氮化铝的总量不超过主体材料质量的90%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂3～20%、固化促进剂0.5～1.5%、偶联剂1～10%、脱模剂1～3%、着色剂0.1～1%、增韧剂1～5%、阻燃剂1～5%、抗氧剂0.1～0.5%、离子捕捉剂0.1～1.5%、粘接剂0.1～1%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：1～9；其中，所述纳米氧化镁的制备方法如下：S1.按照1：5的质量体积比，将PVP加入到MgCl2溶液中，超声混匀后，置于88～92℃恒温水浴中，快速搅拌；S2.按照Na2CO3：MgCl2=1：1的比例，将Na2CO3溶液以20～30滴/min的速度滴加入S1得到的溶液中，反应30～60min；将反应混合液迅速转移至88～92℃反应8～14h；S3.将S2得到的反应液抽虑，用水洗涤3～5次后，再无水乙醇洗涤3～5次，105～115℃恒温干燥8～12h；S4.将S3干燥后的产物在流动氩气气氛下700～750℃下锻烧4～8h，即得到白色纳米氧化镁粉末。2.根据权利要求1所述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，其特征在于，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为5～20%、0.1～0.5%、10%、40～80%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂3～10%、固化促进剂0.5～1%、偶联剂3～7%、脱模剂1～2%、着色剂0.1～0.5%、增韧剂1～3%、阻燃剂1～3%、抗氧剂0.1～0.3%、离子捕捉剂0.1～1%、粘接剂0.1～0.5%；所述环氧树脂和固化剂的化学计量比为5：1～5。3.根据权利要求1所述n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料，其特征在于，含有由环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw和氮化铝组成的主体材料，其中，环氧树脂、纳米氧化镁、T-ZnOw、氮化铝占主体材料的质量百分数分别为10%、0.3%、10%、80%；另外，以复合材料总量计，该n-MgO/T-ZnOw/AlN/环氧树脂复合材料还含有如下质量百分含量的组分：固化剂6%、固化促进剂0.8%、偶联剂5%、脱模剂1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红梅，陈旭东，高翩，
申请(专利权)人：佛山市铂利欧照明有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44