一种混杂填充高导热复合浇注料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料制备技术领域，特别涉及一种混杂填充高导热复合浇注料的制备方法。
【背景技术】
[0002]环氧树脂灌封材料广泛应用于电子封装领域，对于用环氧树脂灌封材料对电子的封装，为了降低电子封装材料的线膨胀系数、提高电子封装材料的热传导性能、改善电子元器件的散热，通常需要在灌封材料里添加一定量的无机粉体。
[0003]现有环氧电子封装材料中所添加的无机粉体比较单一，主要是硅微粉或称石英粉。硅微粉的优点之一是价格低廉，另一个优点是密度比较小，只有2.2-2.65g/cm3，在环氧电子封装材料固化过程中粉体不容易因重力作用而发生沉淀；缺点是导热系数比较低，只有5~9W/(m.k)左右，故现有采用硅微粉填充的浇注料的导热系数比较低，只有0.5-0.6W/(m.k)左右，不利于灌封电子元器件的散热和降低运行温度。
[0004]随着粉体加工技术的发展，相当一批具有更高导热系数的无机粉体的制造成本有了大幅度的降低，例如目前氧化铝粉的销售就已经接近硅微粉，而氧化铝粉的导热系数高达28~30W/(m -k)。仅从制作成本的角度，已经可以将这些具有更高导热系数的无机粉体应用于环氧电子灌封材料的制造，而且通过对不同大小和种类的导热填料改性及优化配备，可以大幅提高灌封材料的热传导性能，改善灌封电子元器件的散热，降低灌封电子元器件的温升。
[0005]将导热系数更高的无机粉体应用于环氧灌封材料的困难主要在于:这些导热系数比较高的粉体，一般密度都比较大，浇注料在固化过程中比较容易发生沉降；再者就是导热填料需要一定的处理改性和大小组合优化，使结合更加好，这是高导热无机粉体应用于环氧电子灌封材料需要解决的技术难题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种混杂填充高导热复合浇注料的制备方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明通过采用高导热无机粉体替代现有技术使用的硅微粉作为填料的方法而且通过大小粒径不同的导热填料组合混杂填充及改性优化来提高浇注料的导热系数。为了消除高导热无机粉体由于密度比较大容易发生沉降的现象，本发明采取了三个技术措施:一是采用密度小、导热系数高、价格低的纳米铝粉和优良导热性能的纳米碳管组合优化大幅提高导热系数；二是选择羟基含量较高的增韧剂，在改善固化物耐冲击韧性的同时，加强无机粉体与基体树脂分子之间的作用力；三是优化浇注料的配方和混胶脱泡工艺，控制物料粘度在可操作的范围内且尽可能大一些，进一步减缓高导热无机粉体的沉降。
[0008]具体步骤为: (I)按照以下质量比称取原料，液体环氧树脂:增韧剂:固化剂:促进剂:混杂填料=110:8-16:80-110:0.4-0.6:30-50。
[0009](2)将步骤⑴称取的液体环氧树脂投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至85~95°C时投入二分之一量步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于100~105°C且100~200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分。
[0010](3)将步骤(I)称取的增韧剂和固化剂投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入步骤(I)称取的促进剂，升温至80~90°C时投入剩余的步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于90~100°C且100~200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分。
[0011](4)将步骤(2)制得的A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在80~90°C后，再投入步骤(3)制得的B组分，在80~90°C且100~200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，即制得混杂填充高导热复合浇注料。该浇注料能够用于电子封装真空浇注成型。
[0012]所述液体环氧树脂为双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂或脂环族环氧树脂。
[0013]所述增韧剂为脂肪族聚醚多元醇或芳香族聚醚多元醇。
[0014]所述固化剂为甲基六氢化邻苯二甲酸酐或甲基耐迪克酸酐。
[0015]所述促进剂为N，N, - 二甲基苄胺或液体咪唑。
[0016]所述混杂填料按如下方法制备:称取等质量的碳纳米管和纳米氮化硼粉搅拌混合，同时向其中加入占混合物质量0.5~3%的偶联剂进行表面处理，处理温度设置为60-800C，处理时间为90分钟，然后在120°C下干燥4小时，即制得混杂填料；所述碳纳米管粒径为100~1000纳米，纳米氮化娃粉体粒径为1~100纳米，所述偶联剂是娃烧偶联剂、钛酸酯偶联剂或钛铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
[0017]本发明方法操作简单，制造成本低，设备简单，且制得的混杂填充高导热复合浇注料浇注成型后的复合材料具有导热系数高、散热效果好和质量轻的优点。
【具体实施方式】
[0018]实施例:
(I)按照以下质量称取原料，CYD128环氧树脂110kg，聚四氢呋喃二醇12kg，甲基六氢化邻苯二甲酸酐95kg，N, N, - 二甲基节胺0.5kg，混杂填料40kg。
[0019](2)将步骤(I)称取的CYD128环氧树脂投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至90°C时投入20kg步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于100°C且150Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分。
[0020](3)将步骤(I)称取的聚四氢呋喃二醇和甲基六氢化邻苯二甲酸酐投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入步骤(I)称取的N，N，-二甲基苄胺，升温至85°C时投入剩余的20kg步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于95°C且150Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分。
[0021](4)将步骤(2)制得的A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在85°C后，再投入步骤(3)制得的B组分，在85°C且150Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，即制得混杂填充高导热复合浇注料。
[0022]所述混杂填料按如下方法制备:称取等质量的碳纳米管和纳米氮化硼粉搅拌混合，同时向其中加入占混合物质量2%的KH560进行表面处理，处理温度设置为70°C，处理时间为90分钟，然后在120°C下干燥4小时，即制得混杂填料；所述碳纳米管粒径为700纳米，纳米氮化娃粉体粒径为80纳米。
[0023]本实施例制得的混杂填充高导热复合浇注料在150°C下固化5小时后，所得固化物的导热系数为2.75w/ (m.k);工件上部密度2.455g/cm3，工件下部密度为2.464 g/cm3；冲击强度为17kJ/m2;弯曲强度140MPa ;热变形温度为115°C;击穿场强为29kv/cm3;线膨胀系数为43x10 6K \均较为优异。
【主权项】
1.一种混杂填充高导热复合浇注料的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)按照以下质量比称取原料，液体环氧树脂:增韧剂:固化剂:促进剂:混杂填料=110:8-16:80-110:0.4-0.6:30-50 ； (2)将步骤(I)称取的液体环氧树脂投入第一个薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至.85~95°C时投入二分之一量步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于100~105°C且100~200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到A组分； (3)将步骤(I)称取的增韧剂和固化剂投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入步骤(I)称取的促进剂，升温至80~90°C时投入剩余的步骤(I)称取的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡，于90~100°C且100~200Pa条件下脱泡至无气泡放出为止，得到B组分； (4)将步骤(2)制得的A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在80~90°C后，再投入步骤(3)制得的B组分，在80~90°C且100~200Pa条件下搅拌脱泡.0.5小时，即制得混杂填充高导热复合浇注料； 所述液体环氧树脂为双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂或脂环族环氧树脂； 所述增韧剂为脂肪族聚醚多元醇或芳香族聚醚多元醇； 所述固化剂为甲基六氢化邻苯二甲酸酐或甲基耐迪克酸酐； 所述促进剂为N，N, -二甲基苄胺或液体咪唑； 所述混杂填料按如下方法制备:称取等质量的碳纳米管和纳米氮化硼粉搅拌混合，同时向其中加入占混合物质量0.5~3%的偶联剂进行表面处理，处理温度设置为60~80°C，处理时间为90分钟，然后在120°C下干燥4小时，即制得混杂填料；所述碳纳米管粒径为.100?1000纳米，纳米氣化娃粉体粒径为I?100纳米，所述偶联剂是娃燒偶联剂、欽酸酯偶联剂或钛铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
【专利摘要】本发明公开了一种混杂填充高导热复合浇注料的制备方法。将液体环氧树脂投入薄层脱泡釜中，开动搅拌，升温至85~95℃时投入混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡至无气泡放出为止，得到A组分；将增韧剂和固化剂投入第二个薄层脱泡釜中，开动搅拌后投入促进剂，升温至80~90℃时投入剩余的混杂填料，搅拌均匀后减压脱泡至无气泡放出为止，得到B组分；将A组分转移到第三个薄层脱泡釜中，开动搅拌，控制物料温度稳定在80~90℃后，再投入B组分，在80~90℃且100~200Pa条件下搅拌脱泡0.5小时，即制得混杂填充高导热复合浇注料。本发明操作简单，制造成本低，且制得的混杂填充高导热复合浇注料浇注成型后的复合材料性能优异。
【IPC分类】C08L71/08, C08K9/06, C08K3/38, C08K13/06, C08K7/24, C08L63/00
【公开号】CN105175993
【申请号】
【发明人】徐旭, 潘露露, 陆绍荣
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月27日