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   耐濕熱高性能環氧樹脂的研究進展

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【軟件】 上傳： 2012-12-29 15:35:18 大小： 111KB
說明： 摘要：環氧樹脂(EP)以其優異的性能廣泛用作電子封裝材料，但是由于傳統EP不能滿足現今電子封裝材料在耐濕熱性、阻燃性和絕緣性等方面的要求，故對耐濕熱高性能EP在電子封裝領域中的最新研究進展進行了綜述。 　　關鍵詞：環氧樹脂；耐濕熱；高性能 　　0·前言 　　環氧樹脂(EP)之所以能在民用領域(尤其是電子封裝工業)中得到廣泛應用，是因為其制備工藝簡便和成本較低；另外，隨著先進微電子封裝技術的快速發展，EP的物理性能、機械性能和熱性能等也得到不斷改進，如EP的熱穩定性優、機械強度高，但其電絕緣性、吸濕率的耗散因素、熱膨脹系數、內應力和模量等均較低。 　　由于水在EP中被吸收，將導致EP的熱性能、電性能和力學性能等惡化，從而限制了其使用范圍；另外，吸收了水分子的EP封裝材料等，會因水分子的汽化膨脹而發生焊裂現象。因此，電子封裝用EP要求具有高純度、低收縮性、優良的耐熱性、低吸濕性和快速固化等優點。 　　1.2聚酰亞胺(PI)及其衍生物改性EP 　　采用二甲苯烷雙馬來酰亞胺(BMI)對酚醛環氧樹脂(F-51)進行改性，制取耐高溫新型EP膠粘劑。該膠粘劑的附著力隨BMI含量的增加而遞增，并且其熱分解溫度和耐熱性也隨之增大。 　　1.3聯苯型EP 　　EP封裝材料中所使用的基體樹脂一般為鄰甲酚線型酚醛EP，這種樹脂耐溫性雖然優良，但存在堅硬而脆等缺點，故在封裝材料的使用過程中會產生裂紋。為了提高樹脂的韌性，國內外相繼開發出了具有高強韌性的聯苯骨架結構的EP。聯苯型EP具有低熔融黏度、高填充性、低吸水性、低熱膨脹性和高強度等諸多優點。 　　以4，4-二甲氧基甲基聯苯、苯酚和環氧氯丙烷等為主要原料，合成了一種新型聯苯酚醛樹脂(PF)；經4，4-二氨基二苯基砜(DDS)固化后，固化物的耐濕熱性能明顯提高。 　　在催化劑和分散劑存在的條件下，將3，3′，5，5′-四甲基-4，4′-聯苯二酚和環氧氯丙烷進行縮聚反應，制取含聯苯結構的酚氧樹脂；該樹脂具有較高的玻璃化轉變溫度(Tg)、良好的韌性和拉伸強度等特點。 　　1.7含鹵EP 　　1.8液晶環氧樹脂(LCER) 　　采用部分氧化法合成了一種同時含有甲基取代基和柔性間隔鏈結構的芳香型液晶EP。該樹脂是一種低熔點的液晶樹脂，在降溫至-50℃時仍能保持液晶的相態。 　　1.9脂環族EP 　　由于脂環族EP分子結構中的環氧基直接連在脂環上，能形成緊密的剛性分子結構，故固化物的交聯密度增大、熱變形溫度較高，同時又具有突出的耐化學性、耐沖擊性等性能。近年來側鏈型脂環族EP因兼具傳統雙酚A型EP(優良的力學性能、電氣性能和耐化學性能等)和環氧基脂環族EP(良好的綜合性能)的優點，故越來越受到人們的重視。側鏈型脂環族EP與環上雙鍵過氧化制取的脂環族EP一樣都具有穩定的飽和六元環結構，只不過側鏈型環氧基的活性高于環上環氧基，故可選擇與雙酚A型EP相同的酸酐類或胺類固化劑進行固化；另外，由于其側鏈具有柔性，故其固化物比環上環氧基的脂環族EP固化物具有更好的韌性和更高的抗沖擊強度。 　　總之，不管是哪種類型的脂環族EP，由于其環氧分子中不含不飽和雙鍵，故將其暴露在電弧環境中，不會發生像傳統雙酚A型EP(含碳量較高)那樣易被碳化成游離碳的現象，即不會導致漏電通路的危險。 　　1.10多官能團EP 　　多官能團EP一般用于提高封裝材料的交聯度；另外在EP結構中引入耐熱性、耐濕性等結構的基團，有利于提高EP的熱變形溫度和耐濕熱性。因此，開發多官能團EP也是該研究領域的發展方向。 　　有關文獻報道了許多國外化工公司開發的各種多官能團EP，具有高耐熱性、低吸濕性等特點。 　　2·吸水率的主要影響因素 　　通過以上途徑雖然可以提高EP本身的耐熱性能，但由于固化劑選用等因素的影響，固化物的結構中極性基團增多(或極性基團濃度增大)，致使EP固化物極易吸附小分子水，并與之反應，進而使體系的自由體積增大，表現為EP固化物的吸水率增加、Tg和耐熱性等明顯下降[38]。因此，如何降低極性基團濃度和自由體積是解決EP耐濕熱性能的關鍵因素。 　　研究表明：在水分子存在下聚合物的交聯密度降低，而在高濃度水的存在下交聯鏈的流動性增加，這都歸因于氫鍵間及自由體積的相互作用。進一步分析證實：網絡結構吸收水分子后形成氫鍵，這些氫鍵在聚合物網絡結構的極性基團附近，并且高濃度水可以彼此間相互聚集。報道了涂層聚合物的自由體積和親水性對涂層腐蝕防護性能影響的初步結果：隨著固化劑用量的增加，固化樹脂中的自由體積尺寸和數量增大，親水性下降，最終導致固化物的吸水率明顯降低，表明親水性是決定樹脂吸水率的主要因素。以PF和乙酸、正丁酸和苯乙酸酯化的PF固化鄰甲酚EP。結果表明：吸水過程對PF和酯化PF固化體系的動態松弛行為影響顯著；通過微觀空穴體積分數大小和空穴尺寸大小的比較發現，EP的平衡吸水率主要由體系中的基團極性所決定。 　　3·結語 　　隨著微電子技術的不斷發展，作為電子封裝用EP的耐濕熱性等明顯提高。目前，國外研究開發的EP主要是指EP結構的改性或開發多官能團EP，以提高EP的交聯度，進而提高其耐濕熱等綜合性能。我國在研發耐濕熱高性能EP方面相對落后，而且在制備工藝技術方面還遠不及國外。因此，為了使EP能夠全面應用于國內電子封裝行業中，改進制備工藝技術、探索耐濕熱高性能EP和中溫耐濕熱EP的固化體系，將是該研究領域的發展方向。[url= http://www.whtlhgdq.com/]串聯諧振[/url] 串聯諧振
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