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在电子封装行业,封装的效果直接影响着集成电路和电子元器件的光、电、热和力学等性能,对整个半导体微电子领域起着举足轻重的作用。而环氧塑封料的耐热性、耐吸湿性及内应力对电子封装的效果起到关键的作用。因此,对封装用环氧树脂耐热及耐吸湿性等的改性研究具有重要的意义。本论文通过分子设计在环氧分子主链中引入具有良好耐热性、耐吸湿性的芴环结构及有机硅链段,合成具有新型结构的芴基有机硅环氧树脂(EGF),并将其与双酚A环氧E-51按不同质量比例共混,探索研究其固化反应动力学及固化工艺条件,并对树脂固化物的耐热性、耐吸湿性及力学性能进行了研究,同时通过扫描电子显微镜观察其断面形貌,研究结构与性能间的关系,得出以下结论: (1)通过双酚芴与二氯二苯基硅烷交替共聚,以环氧基团封端,成功制备了芴基有机硅环氧树脂(EGF),FT-IR及1H-NMR表征证实了产物结构。对EGF合成工艺的研究,确定了其最佳合成工艺条件。按此工艺合成EGF,其环氧值为0.20-0.21,多分散系数为1.23,熔点为186.6℃,初始分解温度达363.8℃,表现出优异的耐热性能。 (2)以二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用非等温DSC法对EGF/E-51共混树脂体系的固化反应进行了研究。通过Kissinger及Ozawa两种方法计算了各固化体系的反应动力学参数,并根据外推固化温度获得了各体系合理的固化工艺条件。 (3)差示扫描量热(DSC)、动态机械热分析(DMA)及热变形温度(HDT)测试结果表明,EGF的加入降低了EGF/E-51共混树脂固化体系的玻璃化转变温度及热变形温度;在玻璃化转变之前,EGF/E-51共混体系具有比纯环氧E-51体系更高的储能模量(E′),但随着温度的升高,EGF含量更多的共混体系其E′值下降得更快,并更早地发生了玻璃化转变。热失重(TGA)分析表明,EGF加入量为10％、20%及30%时,共混体系的初始分解温度与纯环氧E-51体系相差不大,但600℃下的残炭率逐渐提高。 (4)吸水性试验及接触角测试结果表明,EGF的加入有效地降低了EGF/E-51共混树脂体系的吸水率,提高了其表面抗润湿性能。 (5)力学性能测试结果表明,EGF的加入能有效地提高EGF/E-51共混体系的冲击强度,当EGF含量为10%、20%及30%时,共混体系的冲击强度分别较纯环氧E-51体系提高了21.84%,74.69%及120.35%;而共混体系的弯曲强度和拉伸强度也随EGF含量的增多而得到了较大的提高。 (6)断面形貌分析表明,EGF的加入使EGF/E-51共混树脂基体中出现了均匀分散的微球和孔穴,形成了相分离结构,这有利于树脂材料在受到外力作用时更好地吸收能量,表现出更好的抗开裂能力和韧性。通过基体连续相及微球表面的元素组成分析,结合其形貌特征,我们认为,有机硅链段提供了相分离的驱动力,而芴环结构又保证了EGF与E-51一定的相容性,从而使EGF分子通过自组装的方式在固化交联过程中形成相分离结构。