為什么選擇環氧樹脂?
環氧樹脂的發展
幾種特殊環氧樹脂介紹
以下主要介紹幾種電子封裝用的特殊環氧樹脂:
聯苯型環氧樹脂
1
通過兩步法合成的四甲基聯苯二酚型環氧樹脂(其結構如圖)經DDM和DDS固化后,展現了較高的耐熱性,良好的機械性能和較低的吸水率。
四甲基聯苯二酚型環氧樹脂的結構及其1H-NMR
另有研究者組合成了一種新型含聯苯結構的環氧樹脂,反應式如下圖所示。DDS固化后,煮沸吸水法測得吸水率為1.53%。聯苯結構的引入,耐熱性和耐濕性能都有較大的改善,有利于應用于電子封裝材料領域。
含硅環氧樹脂
2
電子封裝領域的另一個研究熱點是引入有機硅鏈段,該研究既可以提高耐熱性,又能增強環氧固化后的韌性,并且含硅聚合物具有良好的阻燃特性,含硅基團的低表面能致使其遷移到樹脂表面,形成耐熱保護層,從而避免聚合物發生進一步的熱降解。
有研究者采用氯封端有機硅氧烷聚合物改性雙酚A型環氧樹脂,通過端基氯與環氧鏈上的羥基反應生成Si-O鍵,其結構式如下圖所示。
這種方法在不消耗環氧基的前提下,提高樹脂固化物的交聯密度,既起到了增韌樹脂的效果,又提高其耐熱和耐沖擊等性能。
含氟環氧樹脂
3
含氟聚合物有很多獨特的性能,氟元素具有最大的電負性,電子與核之間的作用力大,與其他原子間化學鍵的鍵能大,折射率低,含氟聚合物的耐熱性、耐氧化性和耐藥品性能優異。
含氟環氧樹脂具有防塵自潔、耐熱、耐磨、耐腐蝕等性能而且還能改善環氧樹脂的溶解性,同時,具有優良的阻燃性,成為電子封裝領域內的新型材料。
美國海軍實驗室合成的含氟環氧樹脂室溫下為液態,具有極低的表面張力。經硅胺室溫固化或氟酐固化后,可得到具有優良的強度、耐久性、低表面活性、高Tg和高極限穩定性的環氧樹脂。其合成步驟為:
含雙環戊二烯環氧樹脂
4
通過Friedel-Crafts反應可以合成雙環戊二烯鄰甲酚醛樹脂,反應式如下圖所示。該樹脂分別用甲基六氫苯酐和聚酰胺651固化劑固化,固化物的Tg分別為141°C和168°C,同單純的E51固化樹脂相比提高約20°C。
雙環戊二烯環氧樹脂結構及1H-NMR
有一種新型的低介電雙環戊二烯型環氧樹脂(見下圖)性能可以與商品化的雙酚A型環氧樹脂相媲美,5%熱失重大于382°C,玻璃化轉變溫度為140-188°C,而且吸水率(100°C,24h)只有0.9-1.1%。
含萘環氧樹脂
5
有研究者合成了一種新型含萘結構酚醛環氧樹脂,反應式如下圖所示。其DDS固化物表現出優異的耐熱性能,Tg為262°C,5%熱失重為376°C。
雙酚A-萘甲醛酚醛環氧樹脂的合成
脂環族環氧樹脂
6
脂環族環氧樹脂的特點是:純度高、黏度小、可操作性好、耐熱性高、收縮率小、電性能穩定及耐候性好等優點,特別適合高性能電子封裝材料低黏度、高耐熱性、低吸水性和電性能優異等要求,是極有發展前途的電子封裝材料。
下圖所示的是一種新型的耐熱性液體脂環族環氧化合物的反應過程。將脂環族烯烴二元醇與鹵代烴經醚化反應生成脂環族三烯烴醚化物,再將其進行環氧化可制得。
共混改性環氧樹脂
7
共混是一種有效改善材料性能的重要方法。在一種環氧基質中,摻入另一種或幾種環氧樹脂,使基質材料的某一種或幾種特定性能發生改善,從而獲得綜合性能更優異的新材料。在環氧模塑料中,通過共混可以達到降低成本,提高使用性能和加工性能的目標。
在未來的生產研究中,為了使環氧樹脂能夠全面應用于國內電子封裝行業中,改進制備工藝技術、探索耐濕熱高性能環氧樹脂和中溫耐濕熱環氧樹脂的固化體系,以及新型環氧樹脂改性添加劑的制備是該研究領域的發展方向。
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