集成電路板用氰酸酯樹脂復(fù)合材料研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，迫切需要研發(fā)新一代的基板材料、封裝材料和絕緣材料，以滿足微電子元件的高功率化、高密度化、高集成化與高運(yùn)行速度。新一代的基板材料必須具備低介電常數(shù)、低介電損耗、熱膨脹小、良好的力學(xué)性能和耐熱性能等。氰酸酯樹脂具有力學(xué)性能優(yōu)、耐熱性高、吸水率低的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是其介電性能優(yōu)異，是新一代集成電路板用優(yōu)良的樹脂基體。但與其它的熱固性樹脂一樣，氰酸酯樹脂也存在性脆的弱點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。本論文首先利用具有含有活性稀釋劑的粘度

2、低的雙馬來酰亞胺樹脂的預(yù)聚體(BMI)改性雙酚A型氰酸酯樹脂(BCE)制備出集成電路板用BCE/BMI樹脂基體，其次，利用納米二氧化硅(nano-SiO<,2>)制備了BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料，并且用不同偶聯(lián)劑(KH-560、JH-53和KH-550)處理nano-SiO<,2>研究了界面對(duì)BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的性能的影響。主要包括以下三方面內(nèi)容： (1)用傅立葉紅外光譜(FT

3、IR)跟蹤研究了BCE/BMI體系的反應(yīng)，并結(jié)合差示掃描量熱法(DSC)探討了其反應(yīng)機(jī)理，研究表明BCE/BMI體系主要存在著BCE和BMI之間的共聚反應(yīng)、BCE的自聚反應(yīng)和BMI自聚反應(yīng)：利用非等溫差示掃描量熱法研究了BCE/BMI體系的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，求得了凝膠溫度為139.1℃，固化溫度為176.0℃，后處理溫度為214.1℃的體系固化工藝參數(shù)以及固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)：表觀活化能為39．27kJ·mol<'-1>，頻率因子為2773.9

4、s<'-1>，反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.83；研究了BCE/BMI體系固化后的性能，結(jié)果表明：BMI對(duì)BCE有增韌增強(qiáng)的作用，當(dāng)BMI與BCE質(zhì)量比為33.3wt﹪時(shí)，BCE/BMI體系的韌性及強(qiáng)度最好，并且該體系的介電性能良好，介電常數(shù)小于3.0，同時(shí)該體系具有優(yōu)異的耐熱性，其熱分解溫度在410℃以上。 (2)通過非等溫差示掃描量熱法研究了BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)nano-SiO<,2>的加入

5、使得BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的活化能增加了近六倍；研究了不同含量的nano-SiO<,2>對(duì)BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)與BCE/BMI樹脂基體相比BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度略有下降，動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析(DMA)的結(jié)果表明復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量在nano-SiO<,2>含量為2.0wt﹪時(shí)有所提高，而在nano-SiO<,2>含量為1.0wt﹪、3

6、.0wt﹪則表現(xiàn)為降低，尤其在含量為3.0wt﹪時(shí)為最低，結(jié)合掃描電鏡(SEM)分析，正是由于nano-SiO<,2>的團(tuán)聚使得體系的活化能增大和力學(xué)性能下降。 (3)利用X-光電子能譜(XPS)表征了用不同的硅烷偶聯(lián)劑處理的nano-SiO<,2>的表面元素，并分別測(cè)量了其與水和甘油的相對(duì)接觸角，利用Fowkes-Good幾何方程計(jì)算了不同偶聯(lián)劑處理的nano-SiO<,2>的表面自由能，結(jié)果表明硅烷偶聯(lián)劑處理可以提高nano

7、-SiO<,2>的疏水性和降低nano-SiO<,2>的表面能；考察了經(jīng)不同硅烷偶聯(lián)劑(KH-560、JH-53和KH-550)處理的nano-SiO<,2>對(duì)BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的性能影響，結(jié)果表明不同偶聯(lián)劑處理的nano-SiO<,2>與BCE/BMI基體間的粘接力增強(qiáng)，均可提高BCE/BMI/nano-SiO<,2>復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和耐熱性能，其中KH-560處理的效果最好；通過非等溫差示掃描量熱法研