环氧封装材料的制备方法和应用与流程

本发明涉及电子封装材料，具体提供一种环氧封装材料的制备方法和应用。

背景技术：

1、随着第五代移动通信、功率半导体、车载电子及人工智能等前沿技术的快速发展，电子芯片正朝着高集成度、微型化和大功率方向演进，功耗与热流密度持续上升，对环氧封装材料的导热效率和界面可靠性提出更高要求。

2、环氧树脂因其优异的电绝缘性、力学性能、化学稳定性及良好的加工适应性，仍是封装领域最常用的基体材料。但其本征导热率低，难以有效导出高功率芯片产生的热量，易导致局部过热和器件可靠性下降。

3、目前，工业界普遍采用添加无机填料（如氮化硼、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氧化镁等）提升导热性能。

4、然而，这些填料与环氧基体直接机械共混时存在以下技术瓶颈：

5、（1）界面相容性差。无机填料表面惰性强、极性高，与弱极性的环氧基体缺乏有效化学键合，仅靠物理堆积，易形成界面缺陷，增大热阻，诱发表面脱粘、开裂等问题，影响长期可靠性。

6、（2）分散性差且易团聚。微纳米填料比表面积大、表面能高，易团聚沉降，难以构建有效导热网络，导热提升有限，同时劣化力学和绝缘性能。

7、（3）界面作用单一。仅靠范德华力维持结合，缺乏强相互作用，湿热或温度循环条件下易发生界面失效，难以满足高可靠性应用需求。

8、常规改性方法无法从根本上改善有机-无机界面结合状况，同时，难以同步实现抑制颗粒团聚、优化界面亲和力及构建高效导热通路等多重目标，因而无法兼顾环氧封装材料的力学性能、电绝缘性、界面可靠性及导热能力的协同提升，这在很大程度上制约了改性环氧封装材料在高功率、高密度先进电子封装领域的规模化推广与应用。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种环氧封装材料的制备方法和应用，所制得的环氧封装材料在界面相容性与导热性能方面均得到显著提升，且该制备方法操作简便、反应条件温和。无论是产品本身还是其制备过程，均能满足高端高功率电子器件封装领域对规模化量产的实际需求。

2、在第一方面，本发明提供一种环氧封装材料的制备方法，包括：

3、s1，将al2o3纳米微球加入到水溶性高分子的水溶液中，经振荡使水溶性高分子包覆于al2o3颗粒表面，收集产物，洗涤后干燥，得到水溶性高分子修饰的al2o3纳米微球；

4、s2，将固化剂、环氧树脂与步骤s1得到的产物混合，然后加入催化剂，混合均匀后于50～200℃下保温1～12小时，反应结束后，得到所述环氧封装材料。

5、进一步地，步骤s1中，所述al2o3纳米微球的粒径为20-500 nm；

6、和/或步骤s1中，所述水溶性高分子为聚丙烯酸和聚乙烯亚胺的一种或者两种。

7、进一步地，在所述水溶性高分子的水溶液中，水溶性高分子的质量分数为0.01-10%；

8、和/或al2o3纳米微球与水溶性高分子的质量比为1：（0.005-5）。

9、进一步地，步骤s1中，振荡时间为12-48h，振荡温度为20-50℃，振荡速度为100-500 rpm；

10、和/或步骤s1中，所述洗涤包括用去离子水和无水乙醇交替洗涤；

11、和/或步骤s1中，所述干燥包括在真空条件下，55-65℃下干燥10-14h。

12、进一步地，步骤s2中，固化剂和环氧树脂的摩尔比为1：（0.5-10）；

13、和/或s1得到的产物与环氧树脂的质量比为（0.01-1）：1；

14、和/或所述催化剂的添加量为固化剂、环氧树脂与步骤s1得到的产物三者总质量的0.1%-3%。

15、进一步地，步骤s2中，所述固化剂为4,4'-二氨基二苯基甲烷和己二酸中一种或者两种；

16、和/或所述催化剂为1-甲基咪唑和对甲苯磺酸中的一种或者两种。

17、进一步地，步骤s2中，所述混合的条件为：在50-80℃以及100-500 rpm。

18、在第二方面，本发明提供一种第一方面所述方法制备的环氧封装材料在电子芯片封装中的应用。

19、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

20、在实施本发明的技术方案中，先以三氧化二铝纳米微球和水溶性高分子（wsp）为原料，制备得到wsp修饰的三氧化二铝纳米微球（al2o3@wsp）；之后将al2o3@wsp、固化剂与环氧树脂共混，在催化剂的催化作用下，通过固化反应制备得到三氧化二铝纳米微球掺杂的环氧封装材料。由该方法制得的复合材料，能够显著缓和无机填料与环氧有机相间的界面不相容矛盾，有效抑制填料颗粒的聚集倾向，有助于形成连续且高效的热量传输通道，从而使材料整体导热性能得到明显增强，同时仍保留良好的电气绝缘水平、力学性能及加工适应性。此外，该制备路线具有操作便捷、反应条件温和、原料成本经济且不依赖复杂专用设备等优点，十分契合高端高功率电子器件封装领域对规模化量产的实际需求。

1.一种环氧封装材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述al2o3纳米微球的粒径为20-500 nm；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述水溶性高分子的水溶液中，水溶性高分子的质量分数为0.01-10%；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，振荡时间为12-48h，振荡温度为20-50℃，振荡速度为100-500 rpm；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，固化剂和环氧树脂的摩尔比为1：（0.5-10）；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述固化剂为4,4'-二氨基二苯基甲烷和己二酸中一种或者两种；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述混合的条件为：50-80℃、100-500 rpm。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的环氧封装材料在电子芯片封装中的应用。