[发明专利]一种功率模块封装用的高导热性复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于封装材料技术领域，具体为一种功率模块封装用的高导热性复合材料及其制备方法，包括以下步骤：1)在惰性气氛中将正硅酸甲酯与纳米铜颗粒放于搅拌桶中，加入乙醇后发生回流反应，常温搅拌1‑2h，对纳米铜颗粒表面进行改性；2)将真空烘箱将改性后的纳米铜颗粒烘干并粉体化过筛，得到细化的改性纳米铜颗粒；3)将改性纳米铜颗粒、环氧高分子聚合物、偶联剂、增韧剂、固化剂放入反应釜中共混，再于200‑300℃下通过单螺杆挤出造粒，得到所述高导热性复合材料。本发明材料具有较高导热系数、优良热稳定性以及较低热膨胀系数(CTE)，满足了功率模块封装领域对材料耐热、散热较高的要求。

技术领域

本发明属于封装材料技术领域，具体为一种功率模块封装用的高导热性复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子产品向高性能、高密度方向的不断发展，芯片的体积和重量越来越小，三维芯片封装的密度越来越高，发热元件的散热问题也越来越突出。如果积累的热量不能及时散发，部件的工作温度就会升高，这将直接影响各种高精度设备的使用寿命和可靠性。环氧树脂(EP)以其良好的电绝缘性和低廉的成本成为应用最广泛的芯片封装材料基体。然而，环氧树脂的热导率毕竟无法与金属相比。因此，开发高导热、高绝缘、低热膨胀系数、高强度、高加工性能的复合材料是研究者面临的一个难题。

散热是以热传导为基础的。如果热量不能及时传递，容易形成局部高温，损坏元器件，影响系统的可靠性和正常工作周期。为了更好地解决热传导问题，有必要在加热部件和散热部件之间使用热界面材料。填充型导热高分子材料在微电子封装中受到广泛关注。随着技术的不断成熟，聚合物基导热复合材料将在设备保护、微电子封装，特别是高压大功率元器件的保护方面发挥越来越重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出了一种功率模块封装用绝缘材料，本发明材料具有较高导热系数、优良热稳定性以及较低热膨胀系数(CTE)，满足了功率模块封装领域对材料耐热、散热较高的要求。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种功率模块封装用的高导热性复合材料，所述复合材料包括环氧高分子聚合物以及改性纳米铜颗粒，其中，所述环氧高分子聚合物为特丁基缩水甘油醚环氧树脂REDG－80、亚胺环氧树脂SRTEM-80、E-158环氧树脂中的一种或多种，所述改性纳米铜颗粒表面包覆有二氧化硅层。

优选的，所述改性纳米铜颗粒直径为50-150nm，所述二氧化硅层厚度为20-80nm。

优选的，所述改性纳米铜颗粒的总质量为所述环氧高分子聚合物总质量的12-20％。

优选的，所述所述环氧高分子聚合物折射率范围为1.35-1.42，环氧当量范围为450-750g/eq，玻璃化温度范围为50-80℃，粘度范围为120-600pa.s。

优选的，所述复合材料还包括增韧剂、硅烷偶联剂、改性剂以及固化剂。

优选的，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或者若干中，所述增韧剂为CTBN，所述固化剂为MeHHPA，所述改性剂为正硅酸甲酯。

一种制备权利要求1所述的一种功率模块封装用的高导热性复合材料的方法，包括以下步骤：1)在惰性气氛中将正硅酸甲酯与纳米铜颗粒先混合，加入乙醇后发生回流反应，常温搅拌1-2h，对纳米铜颗粒表面进行改性；2)真空环境下将改性后的纳米铜颗粒烘干并粉体化过筛，得到细化的改性纳米铜颗粒；3)将改性纳米铜颗粒、环氧高分子聚合物、偶联剂、增韧剂、固化剂混合，再于200-300℃下造粒，得到所述高导热性复合材料。

本发明的工作原理及有益效果：