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高性能電子封裝材料用環(huán)氧樹脂，你了解哪些？
電子封裝膠是用于封裝電子器件，是起到密封、包封或灌封的一類電子膠水或粘合劑。經電子封裝膠封裝后可以起到防水、防潮、防震、防塵、防腐蝕、散熱、保密等的作用。因此，電子封裝膠需要具有耐高低溫，介電強度高，絕緣性好，環(huán)保安全的特點。
為什么選擇環(huán)氧樹脂？
隨著大規(guī)模集成電路以及電子元器件微型化的不斷發(fā)展，電子元器件的散熱問題成為影響其使用壽命的關鍵問題，迫切需要具有良好散熱性能的高導熱膠粘劑作為封裝材料。
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的耐熱性、電絕緣性、密著性、介電性、力學性能及較小的收縮率、耐化學藥品性，加入固化劑后又有較好的加工性和可操作性。因此，目前國外半導體器件較多采用環(huán)氧樹脂進行封裝。
環(huán)氧樹脂的發(fā)展
隨著環(huán)境保護呼聲的日益高漲以及集成電路工業(yè)對于電子封裝材料性能要求的不斷提高，對于環(huán)氧樹脂提出了更高的要求。IC封裝用的環(huán)氧樹脂除了要求高純度之外，低應力、耐熱沖擊和低吸水性也是亟待解決的問題。
針對耐高溫和低吸水率等問題，國內外研究從分子結構設計出發(fā)，主要集中于共混改性和新型環(huán)氧樹脂的合成，一方面將聯(lián)苯、萘、砜等基團和氟元素引入環(huán)氧骨架中，提高固化之后材料的耐濕熱性能；另一方面，通過加入幾類具有代表性的固化劑，研究固化物的固化動力學、玻璃化轉變溫度、熱分解溫度和吸水率等性能，力求制備出高性能電子封裝材料用環(huán)氧樹脂。
幾種特殊環(huán)氧樹脂介紹
以下主要介紹幾種電子封裝用的特殊環(huán)氧樹脂：
1.聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂
通過兩步法合成的四甲基聯(lián)苯二酚型環(huán)氧樹脂經DDM和DDS固化后，展現(xiàn)了較高的耐熱性，良好的機械性能和較低的吸水率。
另有研究者組合成了一種新型含聯(lián)苯結構的環(huán)氧樹脂。DDS固化后，煮沸吸水法測得吸水率為1.53%。聯(lián)苯結構的引入，耐熱性和耐濕性能都有較大的改善，有利于應用于電子封裝材料領域。
2.含硅環(huán)氧樹脂
電子封裝領域的另一個研究熱點是引入有機硅鏈段，該研究既可以提高耐熱性，又能增強環(huán)氧固化后的韌性，并且含硅聚合物具有良好的阻燃特性，含硅基團的低表面能致使其遷移到樹脂表面，形成耐熱保護層，從而避免聚合物發(fā)生進一步的熱降解。
有研究者采用氯封端有機硅氧烷聚合物改性雙酚A型環(huán)氧樹脂，通過端基氯與環(huán)氧鏈上的羥基反應生成Si-O鍵。
這種方法在不消耗環(huán)氧基的前提下，提高樹脂固化物的交聯(lián)密度，既起到了增韌樹脂的效果，又提高其耐熱和耐沖擊等性能。
3.含氟環(huán)氧樹脂
含氟聚合物有很多獨特的性能，氟元素具有比較大的電負性，電子與核之間的作用力大，與其他原子間化學鍵的鍵能大，折射率低，含氟聚合物的耐熱性、耐氧化性和耐藥品性能優(yōu)異。
含氟環(huán)氧樹脂具有防塵自潔、耐熱、耐磨、耐腐蝕等性能而且還能改善環(huán)氧樹脂的溶解性，同時，具有優(yōu)良的阻燃性，成為電子封裝領域內的新型材料。
美國海軍實驗室合成的含氟環(huán)氧樹脂室溫下為液態(tài)，具有極低的表面張力。經硅胺室溫固化或氟酐固化后，可得到具有優(yōu)良的強度、耐久性、低表面活性、高Tg和高極限穩(wěn)定性的環(huán)氧樹脂。
4.含雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂
通過Friedel-Crafts反應可以合成雙環(huán)戊二烯鄰甲酚醛樹脂，反應式如下圖所示。該樹脂分別用甲基六氫苯酐和聚酰胺651固化劑固化，固化物的Tg分別為141°C和168°C，同單純的E51固化樹脂相比提高約20°C。
有一種新型的低介電雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂性能可以與商品化的雙酚A型環(huán)氧樹脂相媲美，5%熱失重大于382°C,玻璃化轉變溫度為140-188°C，而且吸水率(100°C,24h)只有0.9-1.1%。
5.含萘環(huán)氧樹脂
有研究者合成了一種新型含萘結構酚醛環(huán)氧樹脂，反應式如下圖所示。其DDS固化物表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能，Tg為262°C，5%熱失重為376°C。
6.脂環(huán)族環(huán)氧樹脂
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的特點是：純度高、黏度小、可操作性好、耐熱性高、收縮率小、電性能穩(wěn)定及耐候性好等優(yōu)點，特別適合高性能電子封裝材料低黏度、高耐熱性、低吸水性和電性能優(yōu)異等要求，是極有發(fā)展前途的電子封裝材料。
7.共混改性環(huán)氧樹脂
共混是一種有效改善材料性能的重要方法。在一種環(huán)氧基質中，摻入另一種或幾種環(huán)氧樹脂，使基質材料的某一種或幾種特定性能發(fā)生改善，從而獲得綜合性能更優(yōu)異的新材料。在環(huán)氧模塑料中，通過共混可以達到降低成本，提高使用性能和加工性能的目標。
在未來的生產研究中，為了使環(huán)氧樹脂能夠***應用于國內電子封裝行業(yè)中，改進制備工藝技術、探索耐濕熱高性能環(huán)氧樹脂和中溫耐濕熱環(huán)氧樹脂的固化體系，以及新型環(huán)氧樹脂改性添加劑的制備是該研究領域的發(fā)展方向。
來源：網(wǎng)絡
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