环氧塑封料导热通道构造与导热性能

论文摘要

本文利用预固化颗粒和预挤塑杆料填充环氧塑封料来构造导热通道,通过热压成型工艺制备样品。采用扫描电子显微镜（SEM）对制备样品的微观结构进行分析,并使用双基板稳态导热系数测试装置、热膨胀测试仪及高频Q表分别测试了环氧塑封料（EMC）的热导率、介电常数和热膨胀系数（CTE）。研究了预固化颗粒和预挤塑杆料的种类、含量和尺寸对环氧塑封料中导热通道构造效果和导热性能的影响。研究结果表明:（1）对于混杂EMC体系,陶瓷颗粒均匀分散在树脂基体中,但仍有一定的团聚;样品的热导率随着填料总体积含量的增加而显著提高,介电常数随着填料总体积含量的增加而提高,热膨胀系数随着填料总体积含量的增加而减小。（2）对于预固化颗粒填充型EMC体系,Si3N4EMC与SiO2EMC具有良好的界面结合;样品的热导率随氮化硅在填料中所占比例的提高而稳定地增加,介电常数随氮化硅在填料中所占比例的提高而稳定地增加,热膨胀系数随氮化硅在填料中所占比例的提高而逐渐地减小。（3）对于预挤塑杆料填充型EMC体系,有玻璃纤维的预挤塑杆料微观结构比较致密,而无玻璃纤维的预挤塑杆料微观结构比较疏松;样品的热导率随着预挤塑杆料填充量的增加而增大,介电常数随着预挤塑杆料填充量的增加而显著地减小。综合对比几种导热通道构造方式:二氧化硅EMC颗粒填充氮化硅EMC体系是综合性能最为优良的一种导热通道构造方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 微电子封装技术
• 1.1.1.1 封装与封装材料
• 1.1.1.2 常见封装形式
• 1.1.1.3 封装的目的和作用
• 1.1.2 微电子封装材料体系
• 1.1.2.1 金属封装及金属封装材料
• 1.1.2.2 陶瓷封装和陶瓷封装材料
• 1.1.2.3 塑料封装和塑封材料
• 1.2 微电子塑封材料研究进展
• 1.2.1 聚合物复合电子封装与基板材料现有研究体系
• 1.2.1.1 聚合物/高导热、高介电常数陶瓷颗粒复合材料体系
• 1.2.1.2 高介电常数聚合物基体与高热导陶瓷颗粒复合材料体系
• 1.2.1.3 低介电常数聚合物基体与高热导陶瓷颗粒复合材料体系
• 1.2.2 微电子塑封材料的性能要求和研究进展
• 1.3 高导热聚合物基复合材料的研究进展
• 1.3.1 国外研究进展
• 1.3.2 国内研究进展
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第二章 聚合物基复合材料热传导过程及热传导理论
• 2.1 聚合物基复合材料的导热性能及热传导行为
• 2.1.1 聚合物和陶瓷填料的本征热导
• 2.1.2 无机填料在聚合物基复合材料中的作用和对性能的影响
• 2.1.3 影响聚合物基复合材料热传导的因素和导热性能的提高途径
• 2.1.3.1 影响聚合物基复合材料热传导的因素
• 2.1.3.2 导热性能的提高途径
• 2.2 聚合物基复合材料导热性能的提高与实验研究
• 2.3 聚合物基复合材料热传导理论及模型
• 2.3.1 Maxwell 理论模型
• 2.3.2 Bruggeman 理论模型
• 2.3.3 Fricke 理论模型
• 2.3.4 Lewis-Nielsen 半理论模型
• 2.3.5 Agari 理论模型
• 第三章 环氧塑封料中导热通道的构造及制备方法
• 3.1 实验材料及设备
• 3.1.1 环氧树脂及陶瓷填料
• 3.1.2 导热通道构造及性能测试仪器和设备
• 3.2 环氧塑封料导热通道的构造
• 3.2.1 环氧塑封料导热通道的构造思路
• 3.2.2 环氧塑封料导热通道的构造方案
• 3.3 成型工艺研究
• 3.3.1 环氧塑封料传统制备工艺
• 3.3.2 高导热环氧塑封料制备工艺
• 3.3.2.1 填料表面处理
• 3.3.2.2 样品制备工艺流程
• 3.3.3 热压成型工艺
• 3.4 环氧塑封料的性能测试及测试方法
• 3.4.1 微观组织观察
• 3.4.2 热导率测试
• 3.4.2.1 热导率测试原理
• 3.4.2.2 热导率测试步骤
• 3.4.3 线膨胀系数测试
• 3.4.3.1 线膨胀系数测试原理
• 3.4.3.2 线膨胀系数测试步骤
• 3.4.4 介电常数测试
• 3.4.4.1 介电常数测试原理
• 3.4.4.2 介电常数测试步骤
• 第四章 导热通道构造效果与性能
• 4.1 环氧塑封料的宏观及微观结构分析
• 4.1.1 混杂环氧塑封料的宏观及微观结构分析
• 4.1.2 预固化颗粒填充型环氧塑封料的宏观及微观结构分析
• 4.1.3 预挤塑杆料填充型环氧塑封料的宏观及微观结构分析
• 4.2 环氧塑封料的热导率测试结果及分析
• 4.2.1 混杂环氧塑封料的热导率测试结果及分析
• 4.2.1.1 填料总含量对热导率的影响
• 4.2.1.2 氮化硅陶瓷颗粒在填料中所占的比例对热导率的影响
• 4.2.2 预固化颗粒填充型环氧塑封料的热导率测试结果及分析
• 4.2.2.1 氮化硅陶瓷颗粒在填料中所占的比例对热导率的影响
• 4.2.2.2 不同的导热通道构造方式对热导率的影响
• 4.2.3 预挤塑杆料填充型环氧塑封料的热导率测试结果及分析
• 4.2.3.1 预挤塑杆料的填充量对热导率的影响
• 4.2.3.2 预挤塑杆料的直径对热导率的影响
• 4.2.3.3 不同的填料组合方式对热导率的影响
• 4.3 环氧塑封料的介电常数测试结果及分析
• 4.3.1 混杂环氧塑封料的介电常数测试结果及分析
• 4.3.1.1 填料总含量对介电常数的影响
• 4.3.1.2 氮化硅陶瓷颗粒在填料中所占的比例对介电常数的影响
• 4.3.2 预固化颗粒填充型环氧塑封料的介电常数测试结果及分析
• 4.3.3 预挤塑杆料填充型环氧塑封料的介电常数测试结果及分析
• 4.4 环氧塑封料的热膨胀系数测试结果及分析
• 4.4.1 混杂环氧塑封料的热膨胀系数测试结果及分析
• 4.4.1.1 填料总含量对热膨胀系数的影响
• 4.4.1.2 氮化硅陶瓷颗粒在填料中所占的比例对热膨胀系数的影响
• 4.4.2 预固化颗粒填充型环氧塑封料的热膨胀系数测试结果及分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 环氧塑封料的宏观及微观结构
• 5.1.2 环氧塑封料的热导率
• 5.1.3 环氧塑封料的介电常数
• 5.1.4 环氧塑封料的热膨胀系数
• 5.1.5 环氧塑封料导热通道的构造
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文