[发明专利]一种改性无机纳米粒子增韧环氧树脂灌封胶及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于电子封装材料领域，尤其涉及一种无机纳米粒子改性环氧树脂灌封胶及其制备方法。

背景技术：

电子封装简单地说就是把构成电子器件的各部分元件借助封装材料，按规定要求进行合理的布置、组装、连接、密封和保护等而实施的一种操作工艺，以防止水分、尘埃及有害气体对电子元器件的侵入，减缓振动，防止外力损伤和稳定电子元器件的参数。在微电子封装中，封装材料能够起到半导体芯片支撑、芯片保护、芯片散热、芯片绝缘和芯片与外电路、光路互连等作用，故而对于微电子封装来说，具有重要的基础地位、先行地位和制约地位。用于电子元器件灌封的材料中，环氧树脂因具有优异的介电绝缘性能、粘接性能，优良的耐湿性能，且成型工艺简单，粘度低、易浇注、固化温度低等优点而成为目前在电子器件中应用最为广泛的灌封胶之一。目前国外半导体器件的80％～90％(日本几乎全部)是环氧灌封材料封装，其发展趋势十分看好。然而，纯环氧树脂交联密度高，固化后脆性大、抗冲击性能差的缺点则限制了其在恶劣环境下的使用，因而对环氧树脂进行增韧改性就成为研究的前沿课题。

从目前国内外的创新发展来看，将树脂基体和微米尺度填料粉末复合制得改性多元复合树脂体系是提高电子封装材料性能的一个重要途径，由于聚合物和无机材料的性能以及它们之间所形成的界面性能相互作用和补充，可能获得兼具二者优异性能的聚合物基复合材料，以满足电子封装材料所需求的高热导率、低线胀系数和低介电常数性能等。但是，针对环氧封装材料的研究目前大多还局限于简单的共混复合，而且制备过高的体积分数将不可避免带来新的问题，如机械强度下降，加工性能恶化，缺陷增多，密度过大，光学性能变差，价格较高。目前研究和使用的树脂复合灌封材料尚不具备优异的综合性能，研究也很落后，存在很多不足。

纳米材料是当今材料科学研究的前沿课题之一，它是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技，它为环氧封装材料的发展增添了高科技含量，带来新的发展空间。环氧树脂中加入纳米材料是一种行之有效的改性方法，由于纳米导热填料表面非配对原子多，与环氧树脂发生物理或化学结合的可能性大，增强了粒子与基体的界面结合，通过精细控制纳米粒子在树脂中的分散与复合，将能以很少的纳米粒子体积含量，可以在一个相当大的范围内有效地改善复合材料的综合性能，且不影响材料的加工特性，因而具有巨大的开发价值。然而目前在环氧灌封材料中对纳米技术的应用还是难度较大的课题，这主要是纳米粒子容易团聚和结块，既不能体现纳米材料的特殊性，也影响了填充效果。如何对纳米粒子的表面进行改性，提高其分散性等是纳米材料科学领域十分重要的研究课题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型改性无机纳米粒子增韧环氧树脂灌封胶。本发明通过原位聚合法在无机纳米粒子表面修饰上一层聚苯胺，来提高无机纳米粒子与环氧树脂的相容性，使其与树脂基体具有良好的粘结力。

本发明解决上述问题的技术方案如下：一种改性无机纳米粒子增韧环氧树脂灌封胶其组成及重量份数为：液态环氧树脂100份，聚苯胺改性无机纳米粒子10～40份，固化剂15～30份，促进剂0.2～2份，活性稀释剂2～15份。

所述的液态环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。

所述的无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氮化铝、纳米碳化硅中的一种或其中几种的混合物，粒径为10～200nm。

所述的固化剂为胺类固化剂，为脂肪胺、酯环胺、聚醚胺中的一种或任意几种的混合物。

所述的所述的活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合物。

所述的促进剂为2-甲基咪唑、2-甲基-4-乙基咪唑、DMP-30中的一种或任意几种的混合物。

一种改性无机纳米粒子增韧环氧树脂灌封胶，其工艺步骤如下：

第一步，将无机纳米粒子分散在含有苯胺单体的水溶液中，冰浴条件下向分散液中加入引发剂和无机酸，搅拌聚合，反应6～12h后过滤洗涤得到聚苯胺改性的无机纳米粒子；

第二步，将改性后的无机纳米粒子加入按比例配置的环氧树脂、活性稀释剂体系中，搅拌均匀；再按比例加入固化剂及其促进剂，混合搅拌均匀，真空脱泡。

第一步中苯胺单体与无机纳米粒子的用量之比为0.1∶1～5∶1，苯胺单体与氧化剂的用量之比为1∶1～4∶1，氧化剂与无机酸的用量比为1∶1～1∶5。