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南京航空对氮化硅/环氧树脂复合板研制

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2013-04-12 14:39:00

 最近,南京航空航天大学材料科学与技术学院,进行了氮化硅/环氧复合电子基板材料研制。他们以以Si3N4粉末作为增强组分与环氧树脂进行复合,采用模压法制备了氮化硅/环氧树脂复合电子基板材料。着重研究了Si3N4含量对复合材料导热性能和介电性能的影响,结果表明随着Si3N4含量的增加,复合材料中填料形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加,当体积填充量为35%时导热系数达到1.71W/m•K。复合材料的介电常数随Si3N4含量的增加而增加,但在氮化硅陶瓷颗粒的体积分数达到35%时,仍维持在较低的水平(7.08,1MHz)。据专家介绍,通过选择不同种类的陶瓷颗粒和纤维,调整增强组元的含量、分布以及与聚合物界面结合情况,可以在一定范围内调整复合材料的导热性能和介电性能,因而将成为今后封装基板用基材的发展重点。


    由于电子信息产业中大规模和超大规模集成电路的迅速发展,要求电路基板和封装材料具有越来越优异的性能。以高性能的陶瓷颗粒和纤维作为增强组元与传统聚合物材料进行复合,可以在保持聚合物材料低介电常数的同时,降低聚合物的热膨胀系数,提高聚合物的热稳定性和导热性能。环氧树脂(EP)具有粘接力强、电绝缘性能好、稳定性强、优良的密着性和固化收缩率小等优良特性。但环氧树脂热导率低,热学性能需要改善。已有研究表明采用高热导的陶瓷材料与环氧树脂进行复合,在低填充量情况下就可使基体材料的导热性能获得较大的改善。在上述研究中尝试了用Si3N4粉末作为增强组元与环氧树脂进行复合,制备复合电子基板材料,研究了Si3N4含量对其导热系数和介电常数的影响。实验中所用氮化硅粉末平均粒度为2μm,密度为3.26g/cm3,相含量大于95%;环氧树脂是蓝星新材料无锡树脂厂提供的双酚A型液态环氧树脂。

    科研人员对Si3N4/环氧树脂复合材料的微观组织结构、Si3N4/环氧树脂复合材料的导热性能、Si3N4/环氧树脂复合材料的介电性能进行了测试,并对Si3N4/环氧树脂复合材料导热性能进行理论分析。据专家介绍,结果表明:以Si3N4颗粒增强液态环氧树脂,采用模压法制备出具有较高热导率的复合电子基板材料,导热系数最高达到1.71W/(m•K)(体积分数为35%),为环氧树脂基体的3倍;Si3N4/环氧树脂复合电子基板材料的介电常数随Si3N4体积分数的增加而增加,但在氮化硅陶瓷颗粒的体积分数达到35%时仍维持在较低的水平(7.08,1MHz);运用Agari模型对Si3N4/环氧树脂复合电子基板材料的导热性能进行理论分析,结果表明样品导热系数的对数值随Si3N4含量变化曲线与Agari模型有较好的拟合。总之随着Si3N4含量的增加,复合材料中填料形成导热网络,复合材料的热导率也随之增加。
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