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本专利针对传统电子封装材料导热性差、致密度低的问题,提出一种含金刚石粉、古铜粉及特定添加剂(如抗坏血酸棕榈酸酯、二丁基羟基甲苯)的复合材料,通过优化配方与制备工艺(真空处理、高温烧结),显著提升材料热导率(最高达621W/(m·K))和致密度(达87%),解决高导热与结构稳定性的技术矛盾。
【专利摘要】本发明提供了一种电子封装材料及其制备方法。由以下成分制备而成:金刚石粉、聚二甲基硅氧烷、古铜粉、抗坏血酸棕榈酸酯、二丁基羟基甲苯、硅烷偶联剂KH?550、硅烷偶联剂KH?602、氯化石蜡、桂油、柠檬酸三丁酯、棕榈酸异丙酯、山梨酸钾、水、正己烷、无水乙醇。制备方法为先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH?550、硅烷偶联剂KH?602和水混合搅拌;过滤后放入烘箱中干燥,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨,将混合料装入模具中进行真空处理,最后对处理好的混合料进行烧结即得。本发明的电子封装材料具有卓越的导热性能,同时具有一定的导电性。另外,本发明具有很高的致密度,表面光滑。
[0001 ]本发明涉及材料领域,具体涉及一种电子封装材料及其制备方法。
[0002] 电子封装是指安装集成电路内置芯片外用的管壳,起着安放固定密封,保护集成 电路内置芯片,增强环境适应的能力等操作工艺。随着科技的进步,电子器件也慢慢向小型 化和高性能化等方向发展,而电子封装材料作为电子封装的技术的不可缺少的部分,对其 要求也越来越高,需要具有良好的导热性能、适中的热膨胀系数、较高的致密性和尽可能低 的成本等优势。目前,电子封装材料主要有金属封装材料、塑料封装材料、陶瓷封装材料和 复合封装材料等。其中,复合封装材料由于具有许多性能上的优势而得到了迅速的发展,因 此,复合电子材料具有重要的研究意义和广阔的发展前景。
[0004] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种电子封装材料,具有卓越的导热性 能,同时具有一定的导电性。另外,本发明具有很高的致密度,表面光滑。
[0005] 技术方案:一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉50-70份、 聚二甲基硅氧烷0.5-1份、古铜粉20-40份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1-0.2份、二丁基羟基甲苯 0.1-0.3份、硅烷偶联剂KH-550 0.5-1份、硅烷偶联剂KH-602 1-2份、氯化石蜡0.1-0.2份、 桂油0.5-1份、柠檬酸三丁酯0.1-0.2份、棕榈酸异丙酯0.2-0.4份、山梨酸钾0.1-0.2份、水 40-60份、正己烧3-6份、无水乙醇4-8份。
[0006] 进一步优选的,所述的一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石 粉55-65份、聚二甲基硅氧烷0.6-0.9份、古铜粉25-35份、抗坏血酸棕榈酸酯0.11-0.17份、 二丁基羟基甲苯0.15-0.25份、硅烷偶联剂KH-550 0.6-0.9份、硅烷偶联剂KH-602 1.3-1.9 份、氯化石蜡0.11-0.16份、桂油0.6-0.9份、柠檬酸三丁酯0.11-0.17份、棕榈酸异丙酯 0.25-0.35份、山梨酸钾0.12-0.17份、水45-55份、正己烷4-5份、无水乙醇5-7份。
[0007] 上述电子封装材料的制备方法包括以下步骤: 步骤1:将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力 搅拌机在转速50-80r/min下搅拌10-30分钟; 步骤2:过滤,放入烘箱中在温度80-100 °C下干燥2-3小时; 步骤3:和剩余组分混合,放入研钵中研磨1-2小时; 步骤4:将混合料装入模具中进行线:对处理好的混合料进行烧结,烧结温度为1000-1400°C,压力为3-5GPa,保温时 间为5-10分钟。
[0009] 进一步优选的,步骤2中温度为85_95°(:,干燥时间为2.5小时。
[0011 ] 进一步优选的,步骤4中温度为550°C、线] 进一步优选的,步骤5中烧结温度为1100-1300°C,压力为4GPa,保温时间为6-9分 钟。
[0013]有益效果:本发明的电子封装材料的热导率最高可达621W/(m · K),导热性能卓 越,电阻率为36 Ω,具有一定的导电性。另外,致密度的大小对材料的性能有很大的影响,本 发明的致密度高达87%,致密度增加,裂纹减少,表面更为光滑。
[0015] 实施例1 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉50份、聚二甲基硅氧烷 0.5份、古铜粉20份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1份、二丁基羟基甲苯0.1份、硅烷偶联剂KH-550 0.5份、硅烷偶联剂KH-602 1份、氯化石蜡0.1份、桂油0.5份、柠檬酸三丁酯0.1份、棕榈酸 异丙酯0.2份、山梨酸钾0.1份、水40份、正己烷3份、无水乙醇4份。
[0016] 上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速50r/min下搅拌10分钟;过滤后放入烘箱 中在温度80°C下干燥2小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨1小时,将混合料装入模具 中进行线 °C、线小时,最后对处理好的混合料 进行烧结,烧结温度为1 〇〇〇 °C,压力为3GPa,保温时间为5分钟。
[0017] 实施例2 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉55份、聚二甲基硅氧烷 0.6份、古铜粉25份、抗坏血酸棕榈酸酯0.11份、二丁基羟基甲苯0.15份、硅烷偶联剂KH-550 0.6份、硅烷偶联剂KH-602 1.3份、氯化石蜡0.11份、桂油0.6份、柠檬酸三丁酯0.11份、棕 榈酸异丙酯0.25份、山梨酸钾0.12份、水45份、正己烷4份、无水乙醇5份。
[0018] 上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烧偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速60r/min下搅拌15分钟;过滤后放入烘箱 中在温度85 °C下干燥2.5小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨1.5小时,将混合料装入 模具中进行线小时,最后对处理好 的混合料进行烧结,烧结温度为IlOOcC,压力为4GPa,保温时间为6分钟。
[0019] 实施例3 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉60份、聚二甲基硅氧烷 0.75份、古铜粉30份、抗坏血酸棕榈酸酯0.15份、二丁基羟基甲苯0.2份、硅烷偶联剂KH-550 0.75份、硅烷偶联剂KH-602 1.5份、氯化石蜡0.15份、桂油0.75份、柠檬酸三丁酯0.15份、 棕榈酸异丙酯0.3份、山梨酸钾0.15份、水50份、正己烷4.5份、无水乙醇6份。
[0020] 上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速75r/min下搅拌20分钟;过滤后放入烘箱 中在温度90 °C下干燥2.5小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨1.5小时,将混合料装入 模具中进行线小时,最后对处理好 的混合料进行烧结,烧结温度为1200 °C,压力为4GPa,保温时间为7.5分钟。
[0021] 实施例4 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉65份、聚二甲基硅氧烷 〇. 9份、古铜粉35份、抗坏血酸棕榈酸酯0.17份、二丁基羟基甲苯0.25份、硅烷偶联剂KH-550 0.9份、硅烷偶联剂KH-602 1.9份、氯化石蜡0.16份、桂油0.9份、柠檬酸三丁酯0.17份、棕 榈酸异丙酯0.35份、山梨酸钾0.17份、水55份、正己烷5份、无水乙醇7份。
[0022]上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌25分钟;过滤后放入烘箱 中在温度95 °C下干燥2.5小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨1.5小时,将混合料装入 模具中进行线小时,最后对处理好 的混合料进行烧结,烧结温度为1300°C,压力为4GPa,保温时间为9分钟。
[0023] 实施例5 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉70份、聚二甲基硅氧烷1 份、古铜粉40份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2份、二丁基羟基甲苯0.3份、硅烷偶联剂KH-550 1份、 硅烷偶联剂KH-602 2份、氯化石蜡0.2份、桂油1份、柠檬酸三丁酯0.2份、棕榈酸异丙酯0.4 份、山梨酸钾0.2份、水60份、正己烷6份、无水乙醇8份。
[0024]上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速80r/min下搅拌30分钟;过滤后放入烘箱 中在温度100 °C下干燥3小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨2小时,将混合料装入模 具中进行线小时,最后对处理好的混合 料进行烧结,烧结温度为1400 °C,压力为5GPa,保温时间为10分钟。
[0025] 对比例1 本实施例与实施例5的区别在于不含有抗坏血酸棕榈酸酯和二丁基羟基甲苯。具体地 说是: 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉70份、聚二甲基硅氧烷1 份、古铜粉40份、硅烷偶联剂KH-550 1份、硅烷偶联剂KH-602 2份、氯化石蜡0.2份、桂油1 份、柠檬酸三丁酯0.2份、棕榈酸异丙酯0.4份、山梨酸钾0.2份、水60份、正己烷6份、无水乙 醇8份。
[0026]上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速80r/min下搅拌30分钟;过滤后放入烘箱 中在温度100 °C下干燥3小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨2小时,将混合料装入模 具中进行线小时,最后对处理好的混合 料进行烧结,烧结温度为1400 °C,压力为5GPa,保温时间为10分钟。
[0027] 对比例2 本实施例与实施例5的区别在于不含有氯化石蜡和桂油。具体地说是: 一种电子封装材料,由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉70份、聚二甲基硅氧烷1 份、古铜粉40份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2份、二丁基羟基甲苯0.3份、硅烷偶联剂KH-550 1份、 硅烷偶联剂KH-602 2份、柠檬酸三丁酯0.2份、棕榈酸异丙酯0.4份、山梨酸钾0.2份、水60 份、正己烷6份、无水乙醇8份。
[0028]上述电子封装材料的制备方法为:先将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力搅拌机在转速80r/min下搅拌30分钟;过滤后放入烘箱 中在温度100 °C下干燥3小时,再和剩余组分混合,放入研钵中研磨2小时,将混合料装入模 具中进行线小时,最后对处理好的混合 料进行烧结,烧结温度为1400 °C,压力为5GPa,保温时间为10分钟。
[0029] 下表1为本发明材料的实施例和对比例的性能指标,我们可以看到,本发明的热导 率最高可达621W/(m· K),导热性能卓越,电阻率为36Ω,具有一定的导电性。另外,致密度 的大小对材料的性能有很大的影响,本发明的致密度高达87%,致密度增加,裂纹减少,表面 更为光滑。
1. 一种电子封装材料,其特征在于:由以下成分以重量份制备而成:金刚石粉50-70 份、聚二甲基硅氧烷0.5-1份、古铜粉20-40份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1-0.2份、二丁基羟基甲 苯0.1-0.3份、硅烷偶联剂KH-550 0.5-1份、硅烷偶联剂KH-602 1-2份、氯化石蜡0.1-0.2 份、桂油0.5-1份、柠檬酸三丁酯0.1-0.2份、棕榈酸异丙酯0.2-0.4份、山梨酸钾0.1-0.2份、 水40-60份、正己烧3-6份、无水乙醇4-8份。2. 根据权利要求1所述的一种电子封装材料,其特征在于:由以下成分以重量份制备 而成:金刚石粉55-65份、聚二甲基硅氧烷0.6-0.9份、古铜粉25-35份、抗坏血酸棕榈酸酯 0.11-0.17份、二丁基羟基甲苯0.15-0.25份、硅烷偶联剂KH-550 0.6-0.9份、硅烷偶联剂 KH-602 1.3-1.9份、氯化石蜡0.11-0.16份、桂油0.6-0.9份、柠檬酸三丁酯0.11-0.17份、 棕榈酸异丙酯〇. 25-0.35份、山梨酸钾0.12-0.17份、水45-55份、正己烷4-5份、无水乙醇5-7 份。3. 如权利要求1所述的一种电子封装材料,其特征在于:所述金刚石粉粒径为100_180μ m〇4. 权利要求1至2任一项所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:包括以下 步骤:步骤1:将金刚石粉、古铜粉、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-602和水混合,用磁力 搅拌机在转速50-80r/min下搅拌10-30分钟;步骤2:过滤,放入烘箱中在温度80-100 °C下干燥2-3小时;步骤3:和剩余组分混合,放入研钵中研磨1-2小时;步骤4:将混合料装入模具中进行线 :对处理好的混合料进行烧结,烧结温度为1000-1400°C,压力为3-5GPa,保温时 间为5-10分钟。5. 根据权利要求4所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中转 速为60-70r/min,搅拌时间为15-25分钟。6. 根据权利要求4所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2中温 度为85-95°C,干燥时间为2.5小时。7. 根据权利要求4所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3中研 磨时间为1.5小时。8. 根据权利要求4所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:所述步骤4中温 度为550°(:、线. 根据权利要求4所述的一种电子封装材料的制备方法,其特征在于:所述步骤5中烧 结温度为1100-1300 °C,压力为4GPa,保温时间为6-9分钟。
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