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耐湿热高性能环氧树脂的研究进展

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PE不饱和树脂

摘要:环氧树脂(EP)以其优异的性能广泛用作电子封装材料,但是由于传统EP不能满足现今电子封装材料在耐湿热性、阻燃性和绝缘性等方面的要求,故对耐湿热高性能EP在电子封装领域中的最新研究进展进行了综述。

    关键词:环氧树脂;耐湿热;高性能

    中图分类号:TQ433.437文献标识码:A文章编号:1004-2849(2009)08-0055-05

    0·前言

    环氧树脂(EP)之所以能在民用领域(尤其是电子封装工业)中得到广泛应用,是因为其制备工艺简便和成本较低;另外,随着先进微电子封装技术的快速发展,EP的物理性能、机械性能和热性能等也得到不断改进,如EP的热稳定性优、机械强度高,但其电绝缘性、吸湿率的耗散因素、热膨胀系数、内应力和模量等均较低[1-5]。

    由于水在EP中被吸收,将导致EP的热性能、电性能和力学性能等恶化,从而限制了其使用范围[6-8];另外,吸收了水分子的EP封装材料等,会因水分子的汽化膨胀而发生焊裂现象。因此,电子封装用EP要求具有高纯度、低收缩性、优良的耐热性、低吸湿性和快速固化等优点[9-10]。

    EP的结构决定了它的使用性能,因而大多数研究主要是将耐热性、耐湿性的基团引入EP中,以提高其综合性能。但是,提高EP的耐热性和降低EP的吸水率是相矛盾的。通常采用提高交联度的方法来提高材料的耐热性,但提高交联度又会导致其吸水率增大,这是由于EP的吸水速率和平衡吸水量主要由自由体积和极性基团浓度所决定[11]。为了解决这一难题,出现了一系列具有耐高温、低吸水率等高性能的EP。

    1·EP的改性

    1.1有机硅改性EP

    目前,国内外一般通过物理共混或化学反应这两种方法将有机硅引入EP中[12]。物理共混虽然成本较低,但有机硅与EP相容性较差,故改性效果不佳;化学反应主要利用有机硅端基官能团(如烷氧基、氨基和羟基等)与EP中的环氧基进行反应,生成接枝或嵌段共聚物,这样既可以提高耐热性,又可以增强韧性,因此该方法已成为国内外电子封装领域中的研究热点之一[13-14]。另外,含硅EP本身又具有优良的阻燃性,可以在树脂表面形成耐热保护层,是一种环境友好型阻燃剂[15]。

    Li[16]等采用纳米二氧化硅和γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷对EP进行改性,可以在EP和纳米二氧化硅之间形成交联网络结构;经TXH-651固化剂固化后,改性EP固化物具有优良的冲击强度、热性能和体积电阻率。

    Wang[17]等通过苯基三甲氧硅烷分子中的有机硅活性端基与EP中的环氧基进行反应,从而将有机硅链段引入EP中。

1.2聚酰亚胺(PI)及其衍生物改性EP

    PI及其衍生物具有优异的耐热性能,但其加工性能较差、脆性大且成本较高;而EP具有优良的综合性能和加工性能。因此,PI及其衍生物可以通过下列方式对EP进行改性:①形成互穿聚合物网络结构(IPN);②用含酰亚胺基的固化剂固化EP;③在环氧骨架中引入酰亚胺基团。经PI及其衍生物改性后的EP,兼具PI和EP的优点,在电子化学材料等领域中的应用越来越广泛。

    赵丽梅[19]等采用二甲苯烷双马来酰亚胺(BMI)对酚醛环氧树脂(F-51)进行改性,制取耐高温新型EP胶粘剂。该胶粘剂的附着力随BMI含量的增加而递增,并且其热分解温度和耐热性也随之增大。

    1.3联苯型EP

    EP封装材料中所使用的基体树脂一般为邻甲酚线型酚醛EP,这种树脂耐温性虽然优良,但存在坚硬而脆等缺点,故在封装材料的使用过程中会产生裂纹。为了提高树脂的韧性,国内外相继开发出了具有高强韧性的联苯骨架结构的EP。联苯型EP具有低熔融黏度、高填充性、低吸水性、低热膨胀性和高强度等诸多优点。

    谭怀山[20]等以4,4-二甲氧基甲基联苯、苯酚和环氧氯丙烷等为主要原料,合成了一种新型联苯酚醛树脂(PF);经4,4-二氨基二苯基砜(DDS)固化后,固化物的耐湿热性能明显提高。

    蔡红莉[21]等在催化剂和分散剂存在的条件下,将3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-联苯二酚和环氧氯丙烷进行缩聚反应,制取含联苯结构的酚氧树脂;该树脂具有较高的玻璃化转变温度(Tg)、良好的韧性和拉伸强度等特点。

    张春玲[22]等以3,3′,5,5′-四甲基联苯二酚为单体,制取含联苯结构的EP;经对,对′-二氨基-二苯甲烷(DDM)和DDS高刚性结构的固化剂固化后,含联苯结构的EP比双酚A型EP具有更好的耐热性和耐湿性。

    当然改善EP的耐热性和韧性等性能,不仅可以通过改进EP的结构来实现,而且还可以通过热塑性材料等与联苯型EP间形成的半互穿网络结构来实现。Mimura[23]等将少量PES(聚砜)均匀分散在联苯型EP和固化剂之间,通过EP网络和线形聚醚砜之间形成的半互穿网络结构,可以得到均态的EP固化物,该EP固化物耐热性和机械性能明显提高。


责任编辑: 整理时间:2010/7/28 9:54:09
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