文献综述

一、课题来源

随着微电子技术飞速发展,集成电路的集成度不断提高,要求电子基板及封装材料有越来越优异的性能。[1]

环氧树脂通常是在呈液态状态下使用，经常温或加热进行固化，达到最终的使用目的。[2]固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，在金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，是热固性树脂中应用量最大的一个品种，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。[3]

环氧模塑料（EMC－Epoxy Molding Compound）即环氧树脂模塑料、环氧塑封料，是由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料。塑料封装（简称塑封）材料97%以上采用EMC，塑封过程是用传递成型法将EMC挤压入模腔,并将其中的半导体芯片包埋，同时交联固化成型，成为具有一定结构外型的半导体器件。[4]环氧树脂（EP）具有诸多优异的性能，如低热膨胀系数、低介电系数和热稳定性等，但其导热系数低，无法满足某些场合的散热要求，限制了它在电路元器件高度集中的电子信息领域的应用。[5]

通常来说，高压电器应用如开关柜、变压器、旋转电机、GIS等需要材料热导率为1W/m.K；而用于高密度集成绝缘电子装置，如封装系统中的热界面材料等需要热导率为10W/m.K，环氧树脂热导率大约在0. 2W/m.K。提高环氧树脂热导率有两种方法，一种方法为合成具有高度结晶性或取向度的本体环氧树脂，如Takezawa等报道的含有介晶结构的环氧树脂；另一种为在环氧树脂中引入高导热绝缘填料，制备填充型复合材料获得高导热性能。[6]

本体环氧树脂制备工艺繁琐，成本高，目前制备高导热环氧介电复合材料主要采用填充方式。二氧化硅、氧化铝、云母、氮化硼、氮化铝、碳化硅、金刚石、氧化铝纤维、氮化铝纤维和玻璃纤维/碳纤维等被尝试用来作为聚合物基板增强的陶瓷颗粒和纤维材料。其中AIN、BN和金刚石填料可显著提高高分子材料的导热性能，但这些填料由于价格昂贵，未能进行规模化应用。而Al₂O₃和SiO₂填料因价格便宜同时又能保证材料的介电性能，达到热、电性能的平衡而获得广泛的应用。[7]但Al₂O₃和SiO₂的本征热导率较低,所制备出的封装材料的导热性能渐渐不能满足目前微垫子行业发展的需要，因此研究开发高导热环氧塑封料成为热点。[5]近年来，可以用作热界面材料（TIM）以有效地改善电子器件的散热的还原氧化石墨烯（RGO）改性环氧树脂（ER）由于其高导热性和优异的机械性能而引起了高度关注。[8]

二、国内外研究现状

环氧塑封料是一种微电子封装的材料，它主要用在半导体芯片的封装和保护上。环氧塑封料以它的低成本、高生产效率和很好的可靠性等特点，已成为现代半导体封装中最为常见以及最重要的封装材料之一。[9]环氧塑封料紧随着半导体技术，还有半导体封装技术的发展而进行发展，同时环氧塑封料的技术发展也促进了半导体技术以及半导体封装技术的发展。目前世界上环氧塑封料生产厂家主要集中在 日本、韩国、中国等国家地区，主要销售到中国内地和中国台湾地区、美国、日本、韩国等。[10]环氧塑封料在上世纪60年代中期起源于美国，而后在日本发扬光大，现在中国也已经成为了快速崛起的环氧塑封料制造大国。[11]环氧塑封料不仅可靠性高，而且生产工艺很简单，适合大规模的批量生产，同时它的成本与其他相比较低，目前环氧塑封料基本占据了整个电子封装材料市场，已经广泛地应用在半导体的器件、集成电路、汽车、航空、军事、消费电子等各个封装领域。[9]环氧塑封料作为最主要的电子封装材料之一，在电子封装行业中起着非常非常重要的作用。电子封装材料除了有保护芯片不受外界的潮气、灰尘、辐射、离子、以及机械冲击外，还起到了散热和机械支撑的作用。[12]