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现代信息技术和电子产业的高速发展,使智能电子设备走进了千家万户,随着智能电子设备不断向微型化、便携化、多功能化的方向发展,也对其中连接半导体和电子元器件的封装材料有了更高的要求。在封装材料领域,环氧树脂基封装材料由于其优异的综合性能和低廉的成本,占据了 90%以上的市场份额。目前环氧树脂基封装材料的研发主力主要集中在导热性的提高和热膨胀系数的降低。本文从环氧树脂基封装材料在特殊领域如航天航空、深海探测等的应用出发,通过用填料和短切纤维对环氧树脂基体进行协同增强,研制了一种高强度、高模量、低粘度的环氧树脂基封装材料,填补了高强度电子封装材料领域的空白,主要研究工作如下:(1)探究了二氧化硅粒子粒径及添加量对环氧树脂基体的增强效果,得到了最优的填料添加量(质量比树脂:填料=100:160)及粒径(18μm),此时拉伸强度树脂基体本身的48.17±3.94MPa增加到64.23±1.58MPa,提升了 33.34%,拉伸模量从 3.56±0.06GPa 增加到 8.81±0.13GPa,提升了 147.47%,压缩强度从 154.73±1.84MPa增加到222.13±1.72MPa,提升了 43.56%,浇注粘度(80℃)从33.56mPa·s提升至170.71mPa·s,同时通过扫描电镜对无机粒子的微观增韧机理进行了探究。(2)探究了在最优的填料粒径和添加量下,短切玻璃纤维的长径比及添加量对环氧复合材料的增强效果,得到了最优的环氧复合材料配方:100份树脂+160份硅微粉(18μm)+60份短切玻璃纤维(1mm),此时填料和纤维对环氧树脂基体综合性能的提升效果最好,拉伸强度为 85.02±1.75MPa,提升了 76.49%,压缩强度 215.99±2.63MPa,提升了 39.59%,拉伸模量为 10.57±0.14GPa,提升了 196.91%,浇注粘度(80℃)从33.56mPa·s提升至427.79mPa·s,同时通过扫描电镜对填料/纤维协同增强的微观机理进行了探究。(3)探究了纳米填料及表面改性对填料/纤维协同增强复合材料的性能影响,当添加1%(质量分数)的纳米二氧化硅时,复合材料的性能提升达到最大,复合材料的拉伸强度由85.02±1.75MPa提升到 92.11±1.99MPa,提升了 8.34%,拉伸模量由 10.57±0.14GPa 提升到11.26±0.07GPa,提升了 6.5%,压缩强度由 215.99±2.63MPa提升到234.26±2.67MPa,提升了 8.46%,浇注粘度(80℃)由427.79mPa·s 提升至 759.64mPa·s。(4)探究了填料和纤维的加入对复合材料热力学性能的影响,无机填料和纤维的加入不会影响树脂本身的热分解过程,但在这一过程中会吸收更多的能量,导致热分解温度上升。无机填料和纤维的加入会使复合材料的玻璃化转变温度上升,主要原因是其阻碍了树脂分子的链段运动。(5)对此配方的使用性能进行了评价,探究了其在不同温度下的可加工周期及其与金属材料(钛合金板)间的粘接强度,并对金属刚性材料进行表面处理,探究对粘接强度的影响。本配方在浇注温度80℃下加工周期可达66min,同时环氧胶粘剂对刚性材料表面改性可以有效提高刚性材料与环氧复合材料间的拉伸剪切强度,改性后较改性前提升了 75.64%。