高熱導(dǎo)電絕緣材料、其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱絕緣材料，特別涉及一種高熱導(dǎo)電絕緣材料及其制備方法和 應(yīng)用，例如作為電子封裝的底部填充材料的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 高熱導(dǎo)電絕緣底部填充材料在電子封裝中具有廣泛的應(yīng)用前景。在熱傳導(dǎo)方面， 使印刷電路板的熱量及時傳導(dǎo)出去；同時，在電絕緣方面，保護電子元器件不被短路。另 外還有其他的很多優(yōu)點，例如增強機械穩(wěn)定性，降低熱膨脹系數(shù)及內(nèi)應(yīng)力，防塵防潮防污染 等。因此，從開發(fā)到應(yīng)用一直備受人們關(guān)注。
[0003]目前常用的高熱導(dǎo)電絕緣底部填充材料主要由環(huán)氧樹脂組成。其中，環(huán)氧樹脂是 一種備受國內(nèi)外廣泛使用的電子封裝材料，環(huán)氧樹脂在封裝材料中應(yīng)用如此廣泛，是因為 其具有許多優(yōu)異的特性，主要有：（〇環(huán)氧樹脂與固化劑反應(yīng)屬于加成聚合，一般來講收縮 率比較小，沒有副產(chǎn)物，因此材料內(nèi)部的應(yīng)力比較小，因而避免了氣泡空洞的產(chǎn)生；（2)具 有優(yōu)良的耐熱性，能滿足一般電子、電器對絕緣材料的要求；（3)具有良好的密封性，送是 其他材料所不能比的；（4)具有優(yōu)良的電絕緣性，送也是不飽和聚醋樹脂和酪醒樹脂等一 般熱固性樹脂達不到的；（5)基于配方中固化劑和促進劑的選擇，配方可千變?nèi)f化，從而具 有各種不同的性能，W達到各種不同的要求。
[0004] 但因為環(huán)氧樹脂本身導(dǎo)熱值不高，只有0. 1 W/(m'K)，故而通常還需要在環(huán)氧中加 入導(dǎo)熱值比較好的材料，例如六方氮化測等。然而，即使如此，現(xiàn)有的高熱導(dǎo)電絕緣底部填 充材料依然存不能滿足電子封裝的性能需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種高導(dǎo)熱電絕緣材料，其 包括： 基體材料，主要包含熱塑性、熱固性或光固性的電絕緣性樹脂， W及，吸附有磁性納米粒子的二維導(dǎo)熱填料， 其中，所述二維導(dǎo)熱填料分散于所述基體材料中，并在一選定方向上呈現(xiàn)對齊狀態(tài)。
[0006] 本發(fā)明的目的之二在于提供制備前述高導(dǎo)熱電絕緣材料的方法，包括： 提供呈流體狀的成型材料，所述成型材料主要由熱塑性、熱固性或光固性的電絕緣性 液態(tài)樹脂材料、吸附有磁性納米粒子的二維導(dǎo)熱填料組成， 將所述成型材料置于一設(shè)定磁場中，使所述二維導(dǎo)熱填料因磁性納米粒子的磁導(dǎo)向性 而在與磁場平行的方向上呈現(xiàn)對齊狀態(tài)，并使所述成型材料固化，從而獲得所述高導(dǎo)熱電 絕緣材料。
[0007] 本發(fā)明的目的之H在于提供前述高導(dǎo)熱電絕緣材料在電子封裝中的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的目的之四在于提供一種電子封裝結(jié)構(gòu)，包括作為底部填料而分布在印刷 電路板與電子元件之間的、前述的任一種高導(dǎo)熱電絕緣材料。
[0009] 本發(fā)明的目的之五在于提供制備前述電子封裝結(jié)構(gòu)的方法，包括；將前述的任一 種高導(dǎo)熱電絕緣材料填置于導(dǎo)電粒子周圍形成絕緣填充，由其絕緣性保證電子元器件不被 短路，其高熱導(dǎo)性使印刷電路板和電子元器件得到很好的散熱。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：通過在電絕緣樹脂等基體材料中引入 導(dǎo)熱填料和磁性納米粒子，并利用磁性納米粒子在磁場中的導(dǎo)向的作用，在磁場存在情況 下，使該復(fù)合材料在磁場方向呈現(xiàn)對齊狀態(tài)；同時在磁場去除后，由于環(huán)氧樹脂的熱固性特 性，使該復(fù)合材料保持了磁場存在時的結(jié)構(gòu)，因而簡單易行的實現(xiàn)了在選定方向上的粒子 對齊，使其在該選定方向呈現(xiàn)良好的導(dǎo)熱、絕緣性能，藉由該復(fù)合材料可使電子器件導(dǎo)熱性 能明顯提高，并有效保證了電子器件的使用壽命。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明一實施方案中一種高導(dǎo)熱電絕緣材料的制備工藝示意圖，其中：1 一 成型材料容器、2-成型材料、3-模具、4 一磁鐵。
[0012] 圖2是本發(fā)明一實施方案中一種高導(dǎo)熱電絕緣材料的結(jié)構(gòu)示意圖，其中；11一導(dǎo) 熱填料、12-磁性納米粒子、13-基體材料、Z-磁場方向； 圖3a及圖3b-3d分別是本發(fā)明對照例1和實施例1中導(dǎo)熱電絕緣材料的電鏡圖； 圖4a-圖4d是本發(fā)明實施例1中吸附有磁性納米粒子的六方氮化測的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明的一個方面提供了一種高導(dǎo)熱電絕緣材料，包括： 基體材料，主要包含熱塑性、熱固性或光固性的電絕緣性樹脂， W及，分散于所述基體材料中的、吸附有磁性納米粒子的二維導(dǎo)熱填料， 其中，所述導(dǎo)熱填料在一選定方向上呈現(xiàn)對齊狀態(tài)。
[0014] 對于前述的電絕緣性樹脂，其可選自熱塑性樹脂，例如聚帰姪、聚對苯二甲酸己二 醇醋（PET)、聚醜胺、丙帰臘-苯己帰-了二帰共聚物（ABS)、丙帰、聚醋等，或熱固性樹脂， 諸如環(huán)氧樹脂、酪醒樹脂、娃樹脂等，或光固性樹脂，例如雙酪A型環(huán)氧丙帰酸醋等。
[0015] 當(dāng)然，為促使所述熱固性或光固性樹脂固化，還可適量添加相應(yīng)的固化劑，例如鐵 鹽及常見的光敏劑（Ii曲tinitiator)等。
[0016] 優(yōu)選的，前述電絕緣性樹脂材料選用環(huán)氧樹脂，例如環(huán)氧樹脂828、環(huán)氧樹脂E42， 及相應(yīng)固化劑，例如甲基六氨苯酢、1-氯己基-2己基-4甲基咪哇。
[0017] 對于前述的導(dǎo)熱填料，其可W選自氧化鉛、氮化鉛、氮化測、氧化鉛、氧化鐵、氧化 鎮(zhèn)、氮化娃、碳化娃、石墨帰、二硫化鋼等。優(yōu)選自氮化測、石墨帰或二硫化鋼等，尤其優(yōu)選為 六方氮化測，特別是通過機械剝離方式獲得的六方氮化測。
[0018] 其中，所述導(dǎo)熱填料具有二維形態(tài)，例如片狀、使其能有比較明顯的取向。
[0019] 前述磁性納米粒子可W是由Fe、Co、Ni等金屬或其氧化物、氮化物等組成的納米 顆粒，優(yōu)選為主要由金屬氧化物構(gòu)成，尤其優(yōu)選為化3〇4納米粒子。
[0020] 優(yōu)選的，可在磁性納米粒子和二維導(dǎo)熱材料上分別加載異種電荷，其可W通過采 用帶電基團修飾磁性納米粒子或二維導(dǎo)熱材料的方式而實現(xiàn)。
[0021]而對于六方氮化測，其載有負(fù)電荷，而金屬氧化物(例如化3〇4)形成的磁性納米粒 子中金屬離子帶有正電荷，因而兩者無需修飾，即可因靜電作用而吸附。
[0022] 如此，在磁場中，吸附有磁性納米粒子的二維導(dǎo)熱材料就會在磁場的作用下而呈 現(xiàn)平行于磁場方向的對齊。
[0023] 進一步的，在本發(fā)明的高導(dǎo)熱電絕緣材料中，二維導(dǎo)熱填料的含量優(yōu)選在 5wt%-20wt%，而二維導(dǎo)熱填料與磁性納米粒子的質(zhì)量比優(yōu)選在5 ;1~1 ;2。
[0024] 本發(fā)明的另一個方面提供了一種高導(dǎo)熱電絕緣材料的制備方法，包括： 提供呈流體狀的成型材料，所述成型材料主要由熱塑性、熱固性或光固性的電絕緣性 液態(tài)樹脂材料、吸附有磁性納米粒子的二維導(dǎo)熱填料組成， 將所述成型材料置于一設(shè)定磁場中，使所述二維導(dǎo)熱填料因磁性納米粒子的磁導(dǎo)向性 而在平行于磁場的方向上呈現(xiàn)對齊狀態(tài)，并使所述成型材料固化，從而獲得所述高導(dǎo)熱電 絕緣材料。
[0025] 前述電絕緣性液態(tài)樹脂材料可W是通過將熱塑性樹脂加熱成液態(tài)而獲得，或者可 由硬化之前的液狀熱固性、光固性樹脂構(gòu)成，其可由前文所述的物質(zhì)中選取。
[0026] 又及，為使所獲的高導(dǎo)熱電絕緣材料能呈現(xiàn)所需的形態(tài)，還可借助一模具容置前 述成型材料，并使前述成型材料在該模具中固化。
[0027] 例如，請參閱圖1，可W將成型材料2存儲于一容器2中，再傾倒注入一模具3內(nèi)， 并在使成型材料固化的同時，W-磁鐵4施加磁場，從而使其中的二維導(dǎo)熱填料因磁性納 米粒子的磁導(dǎo)向性而在一選定方向上呈現(xiàn)對齊狀態(tài)，進而獲得所述高導(dǎo)熱電絕緣材料，其 結(jié)構(gòu)可參閱圖2。
[0028] 作為較為優(yōu)選的實施方案之一，可W依次將所述二維導(dǎo)熱填料和磁性納米粒子加 入所述電絕緣性液