CN101397404B - 一种氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法，技术特征在于组分为：氰酸酯树脂、双马来酰亚胺预聚体、纳米二氧化硅、微米二氧化硅。制备：将双马来酰亚胺预聚体加热加入氰酸酯树脂，在上述预聚体中加入纳米二氧化硅和微米二氧化硅的混合物，倒入到预热好的聚四氟乙烯模具中；抽真空后放入微波炉中进行变功率间歇固化得氰酸酯类电子封装材料。本发明的双马来酰亚胺预聚体中含有活性稀释剂烯丙基醚，有利于无机填料的分散；在高温下可以起到增韧作用。采用微波固化法制备氰酸酯类复合材料，使用变功率间歇固化法，具有制备工艺简单，所得的材料具有优良的力学性能和介电性能，可用作电子领域的集成电路板或封装材料。

Description

一种氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法

技术领域

本发明涉及一种氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法，是一种采用含有烯丙基醚的双马来酰亚胺树脂预聚体改性的氰酸酯作为树脂基体，以纳米二氧化硅和微米二氧化硅的混合物作为填料，利用变功率间歇式微波固化法制备的具有优良力学性能、热性能和介电性能的复合材料，可以用做电子封装材料。

背景技术

微波作为一种全新的热能技术代替传统的加热方式应用于聚合物及其复合材料的加工研究是近年来一个十分新颖的研究方向，与传统的加热方式相比，微波具有加热速度快，热能利用率高，可实现快速控制等优点。在环氧树脂的加工过程中得到广泛的应用，但目前有关利用微波固化法制备氰酸酯树脂及其复合材料的研究未见报道。

氰酸酯树脂具有力学性能优、耐热性高、吸水率低的优点，更重要的是其介电性能优异，是新一代电子封装材料优选的树脂基体。由于电子封装材料要求较低的热膨胀系数，而树脂一般都具有较高的热膨胀系数，而二氧化硅颗粒由于具有较低的热膨胀系数，加入到树脂基体中可使其热膨胀系数降低，接近电子芯片与框架的膨胀系数，从而可降低体系的内应力，提高封装器件的可靠性。并且，相对于其它的填料(如氮化硅、碳化硅、氮化铝等)，二氧化硅具有价格便宜、原料易得、介电性能优异等特点，是一种常用的电子封装材料的填料。但是，填料使用过多，会影响电子封装材料的力学性能。所以为了提高填料与树脂基体的界面结合强度，是提高电子封装材料力学性能的重要问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法，是一种可用做电子封装材料的高韧性和具有优良介电性能的氰酸酯树脂复合材料及其制备方法。

技术方案

本发明的技术特征在于配方组成按质量计为：氰酸酯树脂100份，双马来酰亚胺预聚体30～60份，纳米二氧化硅0.2～1.0份，微米二氧化硅20～60份。

所述的双马来酰亚胺预聚体中含有活性稀释剂烯丙基醚，在低温下能使体系保持较低的粘度，有利于无机粒子的分散；在高温下可以发生克莱森重排生成烯丙基酚，烯丙基酚可以与双马来酰亚胺发生反应，起到增韧作用。

所述的纳米二氧化硅和微米二氧化硅的表面经过偶联剂γ-(2、3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)处理。

一种制备氰酸酯类电子封装材料的微波固化方法，其特征在于制备步骤如下：

步骤1：将双马来酰亚胺预聚体加热熔融后，加入氰酸酯树脂加热搅拌，反应温度80～120℃，反应时间5～30min；

步骤2：在上述预聚体中加入纳米二氧化硅和微米二氧化硅的混合物，搅拌均匀后，倒入到预热好的聚四氟乙烯模具中；

步骤3：抽真空除去气泡后，放入微波炉中进行变功率间歇固化；所述的变功率间歇固化分为5步：①480W功率下间歇固化1～10分钟，间隔时间为5～15秒；②480W功率下间歇固化1～10分钟，间隔时间为25～40秒；③480W功率下连续固化1～10分钟；④640W功率下连续固化1～10分钟；⑤800W功率下连续固化1～10分钟；

步骤4：最后在120～180℃下后处理1～4小时，即得氰酸酯类电子封装材料。

有益效果

本发明的氰酸酯类电子封装材料及其微波固化制备方法，相比现有技术的优点为：

(1)本发明同时采用纳米二氧化硅、微米二氧化硅和双马来酰亚胺预聚体来改性氰酸酯树脂，属于一种新型的复合材料体系。

(2)本发明所用的双马来酰亚胺预聚体中含有活性稀释剂烯丙基醚，在低温下能使体系保持较低的粘度，有利于无机填料的分散；在高温下可以发生克莱森重排生成烯丙基酚，烯丙基酚可以与双马来酰亚胺发生反应，起到增韧作用。

(3)本发明所使用的纳米二氧化硅和微米二氧化硅经过偶联剂KH-560处理。该偶联剂端位的环氧基可与氰酸酯单体反应，增加了填料与树脂之间的界面结合强度。

(4)本发明采用微波固化法制备氰酸酯类复合材料，使用变功率间歇固化法，具有制备工艺简单、固化时间短、过程控制容易等特点，所得的材料具有优良的力学性能和介电性能，可用作电子领域的集成电路板或封装材料。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

本实施例所采用一种含有烯丙基醚的双马来酰亚胺树脂预聚体和不同粒径的二氧化硅来共同作用，以获得综合性能优良的氰酸酯类电子封装材料。所使用的双马来酰亚胺树脂预聚体改性的氰酸酯树脂，在较宽的温度范围内粘度低且保持不变，有利于二氧化硅的分散，并且二氧化硅的表面经过偶联剂KH-560的处理，可增加填料与树脂之间的界面结合强度。

本实施例采用变功率间歇微波固化法来制备氰酸酯类电子封装材料，具有制备工艺简单、固化时间短、过程控制容易等特点。

实施例1：

首先将50份双马来酰亚胺预聚体加热熔融后，加入100份氰酸酯树脂加热搅拌，在80～120℃反应5～30min后，加入经偶联剂KH-560处理的0.3份纳米二氧化硅和20份微米二氧化硅，搅拌均匀后，倒入聚四氟乙烯模具中，抽真空除去气泡后，放入微波炉中进行固化。固化工艺为变功率间歇固化法：480W功率下固化3～30分钟，640W功率下固化1～10分钟，800W功率下固化1～10分钟。最后在150～180℃下后处理1～4小时，即得氰酸酯类电子封装材料。

实施例2：

首先将50份双马来酰亚胺预聚体加热熔融后，加入100份氰酸酯树脂加热搅拌，在80～120℃反应5～30min后，加入经偶联剂KH-560处理的0.5份纳米二氧化硅和30份微米二氧化硅，搅拌均匀后，倒入聚四氟乙烯模具中，抽真空除去气泡后，放入微波中进行固化。固化工艺为变功率间歇固化法：480W功率下固化3～30分钟，640W功率下固化1～10分钟，800W功率下固化1～10分钟。最后在150～180℃下后处理1～4小时，即得氰酸酯类电子封装材料。

实施例3：

首先将50份双马来酰亚胺预聚体加热熔融后，加入100份氰酸酯树脂加热搅拌，在80～120℃反应5～30min后，加入经偶联剂KH-560处理的0.5份纳米二氧化硅和40份微米二氧化硅，搅拌均匀后，倒入到预热好的聚四氟乙烯模具中，抽真空除去气泡后，放入微波中进行固化。固化工艺为变功率间歇固化法：480W功率下固化3～30分钟，640W功率下固化1～10分钟，800W功率下固化1～10分钟。最后在150～180℃下后处理1～4小时，即得氰酸酯类电子封装材料。

本实施制备的微波固化法制备氰酸酯类电子封装材料的性能指标如下：

拉伸强度≥50Mpa；冲击强度≥10kJ/m²

弯曲强度≥90Mpa；弯曲模量≥15Gpa；

热变形温度≥195℃；体积电阻率≥1.0×10¹⁴Ω·m；

介电常数(1MHz)≤4.0；介质损耗角正切(1MHz)≤3.0×10^-3

Claims (2)

1.一种氰酸酯类电子封装材料，其特征在于配方组成按质量份计为：氰酸酯树脂100份，双马来酰亚胺预聚体30～60份，纳米二氧化硅0.2～1.0份，微米二氧化硅20～60份；所述的双马来酰亚胺预聚体中含有活性稀释剂烯丙基醚；所述的纳米二氧化硅和微米二氧化硅的表面经过偶联剂γ-(2、3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷KH-560处理。

2.一种制备权利要求1所述的氰酸酯类电子封装材料的微波固化方法，其特征在于制备步骤如下：

步骤1：将含有活性稀释剂烯丙基醚化合物的双马来酰亚胺预聚体加热熔融后，加入氰酸酯树脂加热搅拌，反应温度80～120℃，反应时间5～30min；

步骤2：加入经偶联剂γ-(2，3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷处理的纳米二氧化硅和微米二氧化硅的混合物，搅拌均匀后，倒入到预热好的聚四氟乙烯模具中；

步骤3：抽真空除去气泡后，放入微波炉中进行变功率间歇固化；所述的变功率间歇固化分为5步：①480W功率下间歇固化1～10分钟，间隔时间为5～15秒；②480W功率下间歇固化1～10分钟，间隔时间为25～40秒；③480W功率下连续固化1～10分钟；④640W功率下连续固化1～10分钟；⑤800W功率下连续固化1～10分钟；

步骤4：最后在120～180℃下后处理1～4小时，即得氰酸酯类电子封装材料。