论文部分内容阅读
随着微电子集成技术和组装技术的快速发展，电子元器件和逻辑电路的体积越来越小，而工作频率急剧增加，半导体的环境温度向高温方向变化，为保证电子元器件长时间可靠地正常工作，及时散热能力就成为其使用寿命长短的制约因素。因此在制备导热材料时必须确保优良的导热性能，以及高的耐热、低的介电损耗、高的阻燃性以及良好的加工性等性能，从而满足电子信息行业的要求。传统的方法是通过添加较高含量的高导热陶瓷来改善树脂的导热性能，但是这种高的填料添加量，不能兼顾其加工性能和机械性能的改善。首先，本文设计制备了氮化铝-碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料，即氰酸酯（CE）树脂作为基体相，杂化填料氮化铝（AlN）和多壁碳纳米管（MCNT）作为功能相。除了原始填料以外，我们还制备了表面处理的AlN（kAlN）和环氧功能化的MCNT（eMCNT），从而建立了四种杂化填料和它们的复合材料。调查了每种填料之间的相互作用和它们在结构（包括化学和形态方面）以及对三元复合材料整体性能的影响。结果显示，三元复合材料的的结构和性能可以通过调控MCNTs和AlN的界面来实现。特别地，AlN和kAlN两者都能改善MCNTs在CE树脂中的分散性（无论MCNTs改性与否），然而只有eMCNTs（而不是MCNTs）能够改善AlN和kAlN在CE树脂中的分散性。除了化学和形态结构方面，三元复合材料的性能也跟填料之间的相互作用密切相关。杂化填料包含kAlN和eMCNTs有最高的协同效应，赋予了CE树脂良好的导热和加工性能，以及优异的介电和阻燃性能。研究结果表明，kAlN-eMCNT50/CE复合材料即包含2.5wt%的eMCNTs和47.5wt%的kAlN比纯CE树脂的固化温度降低了65℃；其热导率为2.28W/(mK)，是同含量下kAlN50/CE复合材料的2.51倍。另外，kAlN-eMCNT50/CE复合材料具有极高的极限氧指数（~37）和极低的介电损耗（~0.002）。其次，我们从改变复合材料固化工艺入手，分别以MCNTs和AlN为功能体，以性能优异的热固性树脂环氧树脂（EP）为基体，采用微波辐照技术和传统热固化制备了氮化铝-碳纳米管/环氧树脂复合材料，系统研究了复合材料的固化工艺与复合材料导热性能和介电性能的关系，探讨了如何通过工艺的改变实现控制复合材料导热和介电性能的技术方法。研究结果表明，不同的固化工艺制备的复合材料其导热性能和介电性能也显著的不同，同含量的AlN和MCNTs，m-AlN-MCNT/EP复合材料比t-AlN-MCNT/EP复合材料显示了更高的热导率和更低的介电损耗。特别地，含有40wt%AlN颗粒和1.5wt%MCNTs含量下，m-AlN40-MCNT/EP复合材料的热导率（5W/mK）是t-AlN40-MCNT/EP复合材料的2.95倍。另外，m-AlN40-MCNT/CE复合材料有极低的介电损耗（~0.004）。