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苯并嗯嗪树脂具有低粘度,耐潮性优异,线性膨胀系数低和耐热性较高的特点,本文利用这一特点,围绕将苯并嗯嗪树脂引入电子封装材料,以制备耐潮性和耐热性能优异的满足新型封装要求的高性能电子封装材料这一思想,基于现有封装工艺的要求,设计了一系列可用于电子封装材料的苯并嗯嗪基体树脂配方,对配方中树脂的工艺性、反应性和固化物性能进行了研究。同时研究了苯并嗯嗪体系吸水性。
本论文第一部分为电子封装材料的配方设计。在前人工作的基础上,选用二胺型苯并噁嗪中按质量百分比6:4加入单环苯并噁嗪作为稀释剂的配比为基本组分。设计的第一类配方为纯苯并嗯嗪体系,采用在单双环苯并噁嗪树脂的基础上引入分子中含一个醛基官能团的单环苯并嗯嗪,在降低体系粘度、改善树脂加工性的同时提高了固化物的交联密度。通过BrookfieldlI粘度计研究了其加工性能,结果显示在80<。>C下树脂的粘度为0.17Pa*s,合适的加工温度应在70℃以上。通过DSC,FT-IR和凝胶化时间测试方法研究了体系的固化反应过程及固化温度和时间对固化反应程度的影响。从DSC曲线上看出,加入含醛基苯并嗯嗪后,固化反应放热峰向低温移动,峰宽变宽,因此可降低苯并噁嗪中间体的固化反应温度并改善固化反应中反应热过于集中的问题;在固化过程中不同阶段抽样进行DSC扫描,通过反应放热焓值的变化计算出在经过不同固化阶段后固化反应的程度。经过150℃/5h固化反应程度达90.1%,进一步经过180℃后固化,反应程度可达到98.4%;通过红外光谱研究了固化反应中各官能团的反应温度。通过TMA,DMA,拉伸和弯曲性能测试以及耐潮性测试对固化物的各种性能进行了表征。测试结果表明经过150℃固化后其固化物的Tg提高,吸水性和热膨胀系数均低于常规环氧灌封料。第二类配方为苯并噁嗪/环氧树脂共混体系。在单双环苯并噁嗪体系中加入一定量的环氧树脂,通过比较不同种类环氧体系固化物的线性膨胀性和耐热性,选择E-44与苯并噁嗪共混的配方为最优。通过BrookfieldlI研究了其工艺性,结果显示在80℃下树脂的初始粘度小于0.3 Pa-s,合适的加工温度范围在70℃-1000c之间。对其固化物进行了拉伸和弯曲性能、TMA、DMA和耐潮性等测试和表征。结果显示,E-44/bs64体系与常规环氧树脂封装材料相比,吸水率降低,在保持耐热性不变的同时线膨胀系数降低25%以上,具有较好的力学性能。
论文第二部分研究了分子结构、交联密度和温度条件对苯并噁嗪吸水性的影响。测试了不同分子结构的苯并噁嗪的吸水性,发现当苯并噁嗪分子中存在极性桥接基团时其吸水率增大。通过测试MDA-BOZ和MDA-60-BOZ体系的吸水率在不同温度下随时间的变化,研究了交联密度在不同温度下对苯并噁嗪类聚合物吸水性的影响。在沸水中,苯并噁嗪体系吸水性受交联密度影响较小;在50℃时,体系交联密度越大,其吸水性越小。测试了ald/bs64体系在不同温度下吸水率随时间的变化,温度越高时,其固化物的饱和吸水率越高,水分子的扩散也更迅速。