一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料及其制备方法，通过在球形热固性树脂颗粒表面引入金属界面层改性后，均匀混合低熔点合金与改性热固性树脂颗粒并在树脂熔点以下、低熔点合金熔点以上的温度热压得到复合材料。本发明专利技术中的金属界面层使得热固性树脂颗粒能被低熔点合金充分润湿，并且金属界面层与低熔点合金生成金属间化合物，促进了低熔点合金包覆树脂颗粒，进而形成隔离结构复合材料。低熔点合金通过固液相转变粘结热固性树脂颗粒，解决了热固性树脂无法二次加工的问题。复合物材料中金属界面层和隔离结构的存在，使得复合材料同步实现了优异的导热和电磁屏蔽性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子封装材料
，尤其涉及一种具有导热电磁屏蔽电性能的电子封装材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]如今，电子封装技术日益呈现出大功率和小型化的趋势，芯片的尺寸从微米下降到几个纳米，元器件工作产生的热量呈指数式增加，若这些热量得不到有效的排除，就会产生热量的集聚从而使得器件热失效，会令器件的性能下降、寿命缩短。此外，电磁波的辐射不仅对人体有害，而且对工作中的器件及邻近的设备也会产生辐射影响。随着5G信息技术的普及，器件工作频段的提升和射频器件的发展，电磁辐射不可避免的存在于各种场合中，因此兼具良好的导热和电磁屏蔽性能的电子封装材料是亟需的功能材料。
[0003]热固性树脂由于质量轻、成本低、耐化学腐蚀等优点被广泛的用于电子封装材料。虽然树脂分子链的结晶可以有效提升热导率，但是仍不满足散热和电磁屏蔽性能的要求。一般的解决方法是在热固性树脂中引入导热、导电性能好的填料。碳材料具有良好的电导率和热导率，是导热和电磁屏蔽复合材料的首选填料。要实现良好的导热和电磁屏蔽性能，需要填充大量的碳材料，由于π
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π键等作用，碳材料在基体里的很容易团聚，使得加工困难，复合材料的力学性能下降。有研究通过结构的设计，如隔离结构、取向结构等，可以在低含量的碳材料负载下实现良好的分散(Composites Part A,2016,90,606
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613；Small 2018,1704044)，但是复合材料的性能得不到进一步的提升。金属粒子具有更高的电导率和良好的热导率，但它们的熔点均高于聚合物的加工温度，在加工过程中处于固态，会使熔体粘度增加，磨损加工仪器。为了利用金属材料的高电导率，有研究在金属材料表面包覆碳材料，或者在碳材料表面包覆金属材料(Carbon,2011,49,1965
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1971)，但是金属材料比较容易脱落，会降低导电性或氧化而失去导电性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是提供一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，该复合材料具有优异的导热和电磁屏蔽性能，在电子封装领域有很高的应用价值，解决了现有技术中金属材料比较容易脱落的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，该电子封装材料包括均匀分散的热固性树脂颗粒和填充在热固性树脂颗粒之间的低熔点合金，所述热固性树脂颗粒的表面包覆有金属界面层，所述金属界面层为单一金属颗粒连接而成的金属层，所述低熔点合金的金属元素不同于金属界面层的金属元素，在低熔点合金中与金属界面层相连接的一面，低熔点合金的金属元素与金属界面层中的金属元素反应形成金属间化合物；所述低熔点合金的熔点低于热固性树脂颗粒的熔点。
[0006]作为具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料进一步的改进：
[0007]优选的，该电子封装材料中，低熔点合金的含量为3wt％～50wt％，金属界面层的
含量为0.5wt％～15wt％，金属间化合物含量为2wt％～12wt％，总组份含量百分数之和为100wt％.
[0008]优选的，所述热固性树脂颗粒为球形结构，粒径为800nm～800μm。
[0009]优选的，所述热固性树脂颗粒的材质为环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的一种。
[0010]优选的，所述低熔点合金为锡、铋、铅、铟、镓、锌、镉、汞、银、铜中的两种及以上元素的合金。
[0011]优选的，所述低熔点合金的熔点为105℃～232℃。
[0012]优选的，所述金属界面层为银界面层、铜界面层、镁界面层、镍界面层、金界面层、铝界面层中的一种，组成金属界面层的金属颗粒大小为20nm～500nm。
[0013]本专利技术的目的之二是提供一种上述具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]S1、通过化学镀、电镀或喷涂的方式在热固性树脂颗粒的表面包覆一层金属界面层，所述界面金属层的厚度为20nm～1μm，热固性树脂颗粒与金属界面层的质量分数比(1.5～188):1，得到改性热固性树脂颗粒；
[0015]S2、将低熔点合金与改性热固性树脂颗粒混合均匀，混合物中低熔点合金的质量比为3wt％～50wt％，将混合物置于模型中，在高于低熔点合金且低于改性热固性树脂颗粒熔点的温度下热压即制得具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料。
[0016]作为具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料的制备方法进一步改进：
[0017]优选的，所述热固性树脂颗粒通过沉淀聚合、水蒸气诱导相分离法、机械破碎、乳液聚合、溶液聚合中任意一种的方法制得。
[0018]优选的，所述步骤S2中热压成型的时间为10min～50min，热压压力为5MPa～30MPa。
[0019]本专利技术的原理为：
[0020]低熔点合金熔点比热固性树脂低，在热压加工过程中处于液态，可以降低复合体系的粘度、提高加工性能、降低设备磨损。为了增加低熔点合金与热固性树脂的结合，本专利技术通过获得规则结构的热固性树脂颗粒，且在聚合物颗粒表面引入金属界面层，在低熔点合金熔点以上和热固性树脂熔点以下的温度热压加工得到隔离结构的复合材料，复合材料具备良好的导热和电磁屏蔽性能。低熔点合金可以粘结热固性树脂颗粒，解决热固性树脂无法热压加工的问题。
[0021]球形热固性树脂颗粒在热压中不变形，是很好的隔离结构的基体模板。热固性树脂表面的金属界面层使得热固性树脂颗粒能被低熔点合金充分润湿。热压温度在低熔点合金的熔点以上，低熔点合金融化可以在热固性树脂颗粒体系里流动充分分散，合金成分中的金属元素与金属界面层的金属元素生成金属间化合物，从而使流动的低熔点合金定向包覆在热固性树脂颗粒之间，形成隔离结构复合材料。在导热导电金属界面层和低熔点合金隔离结构的协同作用下，复合材料同时具备良好的导热与电磁屏蔽性能。
[0022]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术所述的隔离结构复合材料同时拥有优异的导热和电磁屏蔽性能。
[0024](2)本专利技术所述的复合材料中热固性树脂颗粒的表面金属界面层处理技术适用性好，效果显著。
[0025](3)本专利技术所述的低熔点合金，在熔点以上具有流动性，可以充分润湿热固性树脂颗粒，与金属界面层通过金属间化合物包覆热固性树脂颗粒，在较低的含量下即可同步实现优异的导热和电磁屏蔽性能。
[0026](4)本专利技术所述的低熔点合金可以解决热固性树脂无法二次加工的问题。
[0027](5)本专利技术的所述的制备复合材料方法，适用性广，简单易行，适合大规模生产加工。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例1制得的复合材料的结构图；
[0029]图2是本专利技术实施例1复合材料的扫描电镜图片；
[0030]图3是本专利技术实施例1复合材料的X射线衍射图。
具体实施方式
[0031]为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，其特征在于，该电子封装材料包括均匀分散的热固性树脂颗粒和填充在热固性树脂颗粒之间的低熔点合金，所述热固性树脂颗粒的表面包覆有金属界面层，所述金属界面层为单一金属颗粒连接而成的金属层，所述低熔点合金的金属元素不同于金属界面层的金属元素，在低熔点合金中与金属界面层相连接的一面，低熔点合金中的至少一种金属元素与金属界面层中的金属元素反应形成金属间化合物；所述低熔点合金的熔点低于热固性树脂颗粒的熔点。2.根据权利要求1所述的具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，其特征在于，该电子封装材料中，低熔点合金的含量为3wt％～50wt％，金属界面层的含量为0.5wt％～15wt％，金属间化合物含量为2wt％～12wt％，总组份含量百分数之和为100wt％，余量为热固性树脂颗粒。3.根据权利要求1所述的具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，其特征在于，所述热固性树脂颗粒为球形结构，粒径为800nm～800μm。4.根据权利要求1或2或3所述的具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，其特征在于，所述热固性树脂颗粒的材质为环氧树脂、聚酰亚胺树脂中的一种。5.根据权利要求1所述的具有导热电磁屏蔽性能的电子封装材料，其特征在于，所述低熔点合金为锡、铋、铅、铟、镓、锌、镉、汞、银、铜中的两种及以上元素的合金。6.根据权利要求1或5所述的具有导热电磁屏蔽性能的电子封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献，张萍，丁欣，肖超，王艳艳，田兴友，陈林，宫艺，郑康，刘香兰，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：