CN106519581B - 一种高导热低粘度环氧树脂复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高导热低粘度环氧树脂复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导热低粘度环氧树脂复合材料及其制备方法。所述环氧树脂复合材料包括体积份数为25～60份的第一球形导热填料、体积份数为5～30份的第二球形导热填料以及体积分数为30～70份的环氧树脂，第一球形导热填料的中位粒径不小于30μm，第二球形导热填料的中位粒径不大于20μm。其制备方法为：(1)将球形导热填料真空干燥，然后依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入行星离心式搅拌机中混合并脱泡；(2)抽真空除气泡后，固化成型。本发明的优越性在于采用不同粒径和比例的球型导热填料与环氧树脂复合，提高了填料的填充密度，降低了填料之间以及填料和基体之间的摩擦，明显改善了复合材料的加工流动性能。

Description

一种高导热低粘度环氧树脂复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电子封装材料技术领域，涉及环氧树脂复合材料，特别涉及具有高导热和低粘度环氧树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
随着LED封装、柔性电子元件和微电子集成技术以及3D封装等高密度组装技术的发展，电子元件、逻辑电路在体积缩小前提下，组装密度反而迅速增加，这样的发展趋势不可避免地造成集成电路的功率和工作热流密度的不断增加，产生的热量也大幅增加，导致集成电路工作温度提高、出现性能下降和硬件故障等隐患，有效的热管理手段成为保证电子元器件高性能、可靠稳定工作以及长使用寿命的关键因素。
环氧树脂具有优异的耐化学和耐腐蚀性能、电绝缘性能、力学性能和良好的加工性能，目前90％的电子封装采用环氧树脂，而环氧树脂是热的不良导体(～0.2W/m·K)，如何获得具有高导热、电绝缘环氧树脂基电子封装材料成为研究热点。同时，大规模underfill(底部填充)封装工艺也对环氧树脂封装材料的粘度提出了更高的要求。目前，设计和制备具有高导热、低粘度、耐热性好、热膨胀系数低且具有电绝缘性的高性能环氧树脂基underfill电子封装材料成为迫切需求。
在环氧树脂基体中添加无机导热填料可制备填充型导热高分子材料，具有成本低，加工工艺简单和可规模化生产等优点，并且可以通过改变填料的种类、尺寸、填充量、分散状态以及界面相互作用等因素来调节复合材料的导热性能。单根碳纳米管和单层石墨烯因其极高的理论热导率(3000W/m·K)被认为是提高复合材料热导率的理想填料，而纳米复合材料的界面处声子散射引起的Kapitza界面热阻是制约导热性能提高的不利因素，导致了复合材料的热导率远远低于预期理论值，复合材料导热性能的改善并不明显，并且碳纳米管或石墨烯填充环氧树脂复合材料难以满足电子封装材料具有电绝缘性的要求。而对于微米级导热填料，能否在基体中形成连续的导热网络仍然是制备聚合物复合材料导热性能大幅提高的关键因素，但根据Nielson两相模型(Industrial&Engineering ChemistryFundamentals，13(1974)17)，形成完整导热网络通常发生在高填充量条件下(70vol％)，复合材料的粘度会大幅上升，导致加工困难和机械性能的破坏以及成本的上升等问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，其目的在于通过采用具有光滑表面的球形导热填料与环氧树脂复合，在剪切过程中能有效降低填料与填料、填料与基体的摩擦，改善复合材料的流动性能，同时不同粒径和体积比例的球形导热填料的级配填充也能提高填料的最大填充密度，降低有效填充体积，在基体中产生更多自由体积，降低填料在基体中的移动阻力，进一步降低复合材料的粘度，由此解决目前环氧树脂复合材料在低填充量条件下导热性能欠佳而高填充量条件下加工流动性能难以满足实际应用需求的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数为25～60份的第一球形导热填料、体积份数为5～30份的第二球形导热填料以及体积分数为30～70份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径不小于30μm，第二球形导热填料的中位粒径不大于20μm。
优选地，所述第一球形导热填料为氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种或多种，所述第二球形导热填料为氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
优选地，所述第一球形导热填料与第二球形导热填料的中位粒径的比值为2:1至12:1。
优选地，所述第一球形导热填料与第二球形导热填料的中位粒径的比值为5:1至12:1。
优选地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或者任意几种的混合物。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将第一球形导热填料和第二球形导热填料在60℃～150℃条件下真空干燥2～24小时，冷却后，依次将环氧树脂、固化剂和所述第一球形导热填料和所述第二球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，进行充分搅拌，所述搅拌过程进行2～3次，得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系在25～60℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成高导热低粘度环氧树脂复合材料。
优选地，步骤(1)所述的固化剂为2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、三乙烯四胺、间二甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚酰胺固化剂中的一种或二种。
优选地，步骤(1)所述固化剂与所述环氧树脂的添加质量比例1～88：100。
优选地，步骤(1)所述搅拌过程为：先在1600～2000转/分钟速度下混合2～10分钟，然后在2000～2200转/分钟下脱泡1～5分钟。
优选地，步骤(2)所述的固化成型加工为在25～120℃条件下预固化0.5～5小时，然后在70～180℃条件下固化2～8小时。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料的应用，应用于电子封装材料领域。
本发明的优越性在于：
(1)本发明提供的高导热低粘度环氧树脂复合材料，球形导热填料具有表面光滑的特点，在剪切过程中能有效降低填料与填料、填料与基体的摩擦，改善未固化复合材料的流动性能，能增加导热填料的填充量，制备的高导热环氧树脂复合材料，相对于纯环氧树脂材料，该复合材料的热导率提高了500％以上；
(2)本发明提供的高导热低粘度环氧树脂复合材料，采用不同粒径和体积比例的球形导热填料的级配填充能提高填料的最大填充密度，降低有效填充体积，在基体中产生更多自由体积，降低填料在基体中的移动阻力，进一步降低复合材料的粘度，具有良好的可加工性能；
(3)本发明提供的高导热低粘度环氧树脂复合材料，球形导热填料具有低的热膨胀系数，在大幅增加环氧树脂复合材料导热性能同时将复合材料的热膨胀系数降低到20～30ppm/℃范围内，降低封装材料与芯片的热膨胀系数差异，减少温度变化和低温环境造成封装材料和芯片之间的应力，避免器件的破坏和失效；
(4)本发明提供的高导热低粘度环氧树脂复合材料，不需要使用任何溶剂，制备方法步骤简单，适合大规模工业生产。
本发明提供的高导热低粘度环氧树脂复合材料，应用于电子封装材料，如集成电路封装、LED封装等，可在提高电子封装材料导热性能和保证电绝缘性能的前提下，降低封装材料的粘度，满足大规模underfill封装工艺对材料加工性能的要求。
附图说明
图1是本发明实施例1中不同粒径球形氧化铝在环氧树脂基体中的分散效果扫描电镜图片；
图2是实施例1和对比例1、对比例2在25℃条件下表观粘度和剪切速率关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
以下为实施例：
实施例1
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数为40份的第一球形导热填料、10份的第二球形导热填料以及50份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为30μm，第二球形导热填料的中位粒径为5μm。
所述第一球形导热填料和第二球形氧化铝填料为氧化铝球形导热填料，中位粒径的比值为6:1.
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料(第一球形导热材料和第二球形导热材料)在120℃条件下真空干燥2小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中进行搅拌，搅拌步骤包括分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，然后重复搅拌步骤一次，得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在25℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPEF-170双酚F型环氧树脂，固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在60℃条件下低温预固化2小时，然后在150℃条件下高温固化8小时。复合材料断面扫描电镜图如图1所示，图中可以看出第一球形氧化铝填料和第二球形氧化铝填料都均匀分散在环氧树脂中。
实施例2
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数25份的第一球形导热填料、25份的第二球形导热填料以及50份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为30μm，第二球形导热填料的中位粒径为5μm。
所述第一球形导热填料和第二球形氧化铝填料为氧化铝球形导热填料，中位粒径的比值为6:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在120℃条件下真空干燥2小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在25℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPEF-170双酚F型环氧树脂，固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在60℃条件下低温预固化2小时，然后在150℃条件下高温固化8小时。
实施例3
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数60份的第一球形导热填料、5份的第二球形导热填料以及35份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为50μm，第二球形导热填料的中位粒径为5μm。
所述第一球形导热填料和第二球形氧化铝填料为氮化铝球形导热填料，中位粒径的比值为10:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在80℃条件下真空干燥12小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在1600转/分钟速度下混合5分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在25℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为E-51双酚A型环氧树脂，固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐和2-乙基咪唑，其中甲基四氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂添加比为40g/100g，2-乙基咪唑与环氧树脂的添加比为1g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在80℃条件下低温预固化0.5小时，然后在170℃条件下高温固化4小时。
实施例4
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数30份的第一球形导热填料、30份的第二球形导热填料以及40份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为30μm，第二球形导热填料的中位粒径为15μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氮化铝球形导热填料，中位粒径的比值为2:1.
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在60℃条件下真空干燥24小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合2分钟和2200转/分钟下脱泡5分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在60℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为E-51双酚A型环氧树脂，固化剂为均苯四甲酸酐，与环氧树脂的添加比为80g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在100℃条件下低温预固化2小时，然后在180℃条件下高温固化8小时。
实施例5
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数50份的第一球形导热填料、10份的第二球形导热填料以及40％的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为30μm，第二球形导热填料的中位粒径为20μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氮化硼球形导热填料，中位粒径的比值为1.5:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在120℃条件下真空干燥5小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在1800转/分钟速度下混合10分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在50℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPPN-631酚醛环氧树脂，固化剂为2-苯基咪唑，与环氧树脂添加比为2g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在70℃条件下低温预固化2小时，然后在180℃条件下高温固化5小时。
实施例6
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数25份的第一球形导热填料、5份的第二球形导热填料以及70份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为60μm，第二球形导热填料的中位粒径为5μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氮化硼球形导热填料，中位粒径的比值为12:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在150℃条件下真空干燥2小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中进行搅拌，搅拌步骤包括：分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌步骤2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在40℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPEF-170双酚F型环氧树脂，固化剂为651低分子聚酰胺，与环氧树脂添加比为60g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在25℃条件下低温预固化5小时，然后在70℃条件下高温固化2小时。
实施例7
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数60份的第一球形导热填料、5份的第二球形导热填料以及35份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为100μm，第二球形导热填料的中位粒径为10μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氮化硼球形导热填料，中位粒径的比值为10:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在100℃条件下真空干燥8小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在30℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为E-51双酚A型环氧树脂，固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐和间二甲苯二胺，其中甲基六氢邻苯二甲酸酐与环氧树脂添加比为80g/100g，间二甲苯二胺与环氧树脂的添加比为8g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在70℃条件下低温预固化3小时，然后在140℃条件下高温固化6小时。
实施例8
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数60份的第一球形导热填料、10份的第二球形导热填料以及30份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为30μm，第二球形导热填料的中位粒径为10μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氧化铝球形导热填料，中位粒径的比值为3:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在120℃条件下真空干燥5小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在60℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为E-51双酚A型环氧树脂，固化剂为三乙烯四胺，与环氧树脂添加比为60g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在50℃条件下低温预固化3小时，然后在120℃条件下高温固化2小时。
实施例9
一种高导热低粘度环氧树脂复合材料，包括体积份数60份的第一球形导热填料、10份的第二球形导热填料以及30份的环氧树脂，所述第一球形导热填料的中位粒径为100μm，第二球形导热填料的中位粒径为20μm。
所述第一球形导热填料为氧化铝球形导热填料，第二球形导热填料为氮化铝球形导热填料，中位粒径的比值为5:1。
所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在120℃条件下真空干燥5小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在50℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为E-51双酚A型环氧树脂，固化剂为二氨基二苯基甲烷，与环氧树脂添加比为25g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在80℃条件下低温预固化3小时，然后在160℃条件下高温固化3小时。
对比例1
球形氧化铝/环氧树脂复合材料，包括体积份数50份的球形氧化铝导热填料和50份环氧树脂，所述球形导热填料的中位粒径为5μm。
所述球形氧化铝/环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将球形导热填料在120℃条件下真空干燥2小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在25℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制得球形氧化铝/环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPEF-170双酚F型环氧树脂，固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在60℃条件下低温预固化2小时，然后在150℃条件下高温固化8小时。
对比例2
氧化铝/环氧树脂复合材料，包括体积份数50份的氧化铝导热填料和50份环氧树脂，所述球形导热填料的中位粒径为20μm。
所述氧化铝/环氧树脂复合材料，其制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化铝导热填料在120℃条件下真空干燥2小时，冷却至室温后，依次将环氧树脂、固化剂和球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，分别在2000转/分钟速度下混合3分钟和2200转/分钟下脱泡1分钟，重复搅拌2次得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系进一步在25℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制得氧化铝/环氧树脂复合材料。
步骤(1)所述的环氧树脂为NPEF-170双酚F型环氧树脂，固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g。
步骤(2)所述的固化成型加工为在60℃条件下低温预固化2小时，然后在150℃条件下高温固化8小时。
对比例3
在NPEF-170双酚F型环氧树脂中加入2-乙基-4-甲基咪唑，与环氧树脂添加比为6g/100g，均匀混合并真空脱气泡，在60℃条件下低温预固化2小时，然后在150℃条件下高温固化8小时，既得到纯环氧树脂材料。
本发明高导热低粘度环氧树脂复合材料同现有技术复合材料性能对比见下表1。
表1本发明材料同现有技术的相关性能指标对比
性能测试方法说明：
(1)导热性能：采用QTM-500型快速热导仪(日本KEM公司)利用热线法测定圆盘状样品的热导率，测试标准为ASTM C 1113-90。
(2)稳态流变性能：采用Brookfield R/S旋转流变仪(美国Brookfield公司)测试环氧树脂和环氧树脂复合材料未固化体系的剪切粘度，选择CC-14同轴圆筒转子，测量剪切速率范围为0.5～200 1/s。通过循环恒温水浴系统控制测试温度为25℃。
(3)电学性能：采用ZC36型高阻计(上海精密仪器仪表有限公司)测试圆盘状圆盘的体积电阻率，测试标准为GB/T1410-2006。
(4)热膨胀系数：采用TMA Q400EM(美国TA仪器)测试样品的线性热膨胀系数，氮气气氛，升温速率为5℃/min，测试温度范围为30～200℃
(5)力学性能：采用Instron Series 5567万能电子拉力机(美国Instron英斯特朗公司)测试环氧树脂以及复合材料的三点弯曲性能，测试标准为GB/T2570-95。
(6)拉伸剪切强度：采用Instron Series 5567万能电子拉力机(美国Instron英斯特朗公司)测试环氧树脂以及复合材料不锈钢-不锈钢拉伸剪切强度，测试标准为GB/T7124-2008。
图2是实施例1和对比例1、对比例2在25℃条件下表观粘度和剪切速率关系图。从图2可以看出，在相同温度和填充量条件下，球形导热填料/环氧树脂复合材料的粘度(对比例1)要小于非球形导热填料/环氧树脂复合材料(对比例2)，而通过不同比例和粒径球形导热填料的级配效应，复合材料的粘度进一步下降，在剪切速率为1s-1条件下，相比单一非球形导热填料/环氧树脂复合材料和球形导热填料/环氧树脂复合材料的粘度，本发明实施例1制得的复合材料的粘度分别下降了80.4％和68.1％，加工流动性能得到明显改善。
本发明的高导热低粘度环氧树脂复合材料与非球形导热填料/环氧树脂复合材料和单一粒径球形导热填料/环氧树脂复合材料相比，在同样填充量下，复合材料的剪切粘度(表观粘度)显著降低，具有更好的加工性能，能满足电子封装材料underfill工艺对于材料剪切粘度小的要求。同时，本发明的高导热低粘度环氧树脂复合材料在保证电绝缘性能前提下，大幅改善了环氧树脂的导热性能，并且降低了环氧树脂的热膨胀系数，能有效提高电子元件的工作稳定性和使用寿命。本发明材料在高性能电子封装材料领域具有很高的应用价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电子封装材料领域的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其特征在于，由体积份数为25～60份的第一球形导热填料、体积份数为5～30份的第二球形导热填料以及体积份数为30～70份的环氧树脂组成，所述第一球形导热填料的中位粒径不小于30μm，第二球形导热填料的中位粒径不大于20μm；所述第一球形导热填料与第二球形导热填料的中位粒径的比值为2:1至12:1；所述第一球形导热填料和第二球形导热填料均为球形；所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或者任意几种的混合物。
2.如权利要求1所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其特征在于，所述第一球形导热填料为氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种或多种，所述第二球形导热填料为氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料，其特征在于，所述第一球形导热填料与第二球形导热填料的中位粒径的比值为5:1至12:1。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将第一球形导热填料和第二球形导热填料在60℃～150℃条件下真空干燥2～24小时，冷却后，依次将环氧树脂、固化剂和所述第一球形导热填料和所述第二球形导热填料加入到行星离心式搅拌机中，进行充分搅拌，所述搅拌过程进行2～3次，得到均匀分散体系；
(2)将步骤(1)得到的均匀分散体系在25～60℃条件下抽真空脱气泡15分钟，重复3次后，进行固化成型加工，即制成高导热低粘度环氧树脂复合材料。
5.如权利要求4所述高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的固化剂为2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、三乙烯四胺、间二甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷和聚酰胺固化剂中的一种或二种。
6.如权利要求4所述高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固化剂与所述环氧树脂的添加质量比例1～88：100。
7.如权利要求4所述高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌过程为：先在1600～2000转/分钟速度下混合2～10分钟，然后在2000～2200转/分钟下脱泡1～5分钟。
8.如权利要求4所述高导热低粘度环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的固化成型加工为在25～120℃条件下预固化0.5～5小时，然后在70～180℃条件下固化2～8小时。
9.一种如权利要求1～3任意一项所述的高导热低粘度环氧树脂复合材料的应用，其特征在于，应用于电子封装材料领域。
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