一种绝缘环氧树脂封装胶及其制备方法与流程

本发明涉及环氧树脂封装胶领域，具体涉及一种绝缘环氧树脂封装胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子产品不断追逐轻、薄、短、小的目的，芯片电路高度集成化，布线细微化，电子元器件朝着小型化、薄型化的方向发展，使得对封装材料的多项性能指标提出了更高的要求，要求其具有优异的导热性能、力学性能、绝缘性能以及阻燃性能等等多种指标。而封装胶作为电子产品中必不可少的一部分，具有很好的封装作用。常见的封装胶主要包括环氧树脂封装胶、有机硅类封装胶以及聚氨酯封装胶等，环氧树脂封装胶作为封装胶中最常用的一种，具有良好的绝缘、散热、防尘等作用。

2、但是随着电子产品性能的提高，环氧树脂封装胶的性能不再满足实际应用的需求。例如，环氧树脂封装胶固化后存在刚性大、韧性差、易脆、低导热、阻燃性能差等，因此，需要对环氧树脂封装胶进行改性处理，提高封装胶的绝缘性、导热性、力学性能以及阻燃性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种绝缘环氧树脂封装胶及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种绝缘环氧树脂封装胶，按重量份计包括以下原料：环氧树脂40-60份，固化剂10-20份，改性聚酰胺5-10份，促进剂2-3份，消泡剂0.2-1份，sic/mg(oh)2纳米材料10-15份，抗氧剂1-2份；

4、所述改性聚酰胺由以下步骤制备：

5、步骤a1、将乙二胺和甲醇加入烧瓶中搅拌混合均匀，采用恒压滴液漏斗缓慢滴加丙烯酸甲酯，然后在冰水浴和氮气条件下，搅拌均匀，2h内滴加结束，然后升高体系温度至30-40℃反应18-24h，待反应结束后，减压蒸馏，即得聚酰胺前体；

6、进一步地，乙二胺、甲醇和丙烯酸甲酯的质量比为1.35-4.05：5.4-16.2：18.3-54.9。

7、步骤a2、将聚酰胺前体和甲醇加入烧瓶中搅拌均匀，在冰水浴和氮气条件下缓慢滴加3，3’-二氨基二丙基胺，在室温下持续反应24h，待反应结束后，减压蒸馏，即得超支化聚酰胺；

8、进一步地，聚酰胺前体、甲醇和十二碳二元胺的用量比为1.5-4.5g：7-21g：4.5-13.5g。

9、步骤a3、将超支化聚酰胺加入含有n，n-二甲基甲酰胺的烧瓶中，缓慢加入戊二酸后，升高体系温度至50-60℃，持续反应8-12h，待反应结束后，降低体系温度至30℃，再加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷搅拌反应4-6h，待反应结束后，减压蒸馏，洗涤、抽滤、干燥，即得改性聚酰胺；

10、进一步地，超支化聚酰胺、n，n-二甲基甲酰胺、戊二酸和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的用量比为1-2g：50ml：2.5-6g：0.5-1.5ml。

11、所述sic/mg(oh)2纳米材料由以下步骤制备：

12、步骤b1、将碳化硅纳米片加入含有5mol/l的氢氧化钾溶液中，搅拌混合均匀，并浸泡8-12h，然后将离心、洗涤，并在40℃下干燥12h，即得前处理碳化硅；

13、进一步地，碳化硅纳米片和氢氧化钾溶液的质量比为1：20。

14、步骤b2、将前处理碳化硅分散在去离子水中，超声处理2h，加入三聚氰胺和二环己基碳二亚胺，并升高体系温度至100-120℃，保温反应5-7h，待反应结束后，洗涤、抽滤、干燥，即得接枝改性碳化硅；

15、进一步地，前处理碳化硅、去离子水、三聚氰胺和二环己基碳二亚胺的用量比为2-4g：50-100ml：5-10g：5-10g。

16、步骤b3、将乙醇和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合，并在60℃下搅拌30min，然后升高体系温度至80-90℃，加入纳米氢氧化镁和去离子水，搅拌反应3-5h，待反应结束后，离心、洗涤、干燥，即得改性氢氧化镁；

17、进一步地，乙醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、纳米氢氧化镁和去离子水的用量比为120ml：3-5ml：8-15g：10ml。

18、步骤b4、将接枝改性碳化硅和改性氢氧化镁分散在乙醇中，搅拌10-20min，然后升高体系温度至85-95℃，并以1000-1200rpm的转速搅拌反应12h，待反应结束后，冷却至室温，收集固体，并洗涤、抽滤、干燥，即得sic/mg(oh)2纳米材料；

19、进一步地，接枝改性碳化硅、改性氢氧化镁和乙醇的质量比为1：0.5-1.5：10。

20、一种绝缘环氧树脂封装胶的制备方法包括以下步骤：

21、按重量份称取原料，将环氧树脂、改性聚酰胺、sic/mg(oh)2纳米材料、消泡剂、抗氧剂、固化剂和促进剂加入反应器中，在真空条件下，以800-1000rpm的转速搅拌1-2h，即得绝缘环氧树脂封装胶。

22、本发明的有益效果：

23、本发明制备的环氧树脂封装胶，是以环氧树脂为原料，添加聚酰胺，并对其进行改性，提高了封装胶的韧性，有效避免了封装胶固化后易脆现象的出现；添加了sic/mg(oh)2纳米材料，提高了封装胶的导热性、绝缘性以及阻燃性，使其在电子封装领域具有更广泛的应用。

24、改性聚酰胺中，首先，将丙烯酸甲酯和乙二胺作为原料，利用氨基与双键之间的反应合成含有端酯基的聚酰胺前体；其次，利用聚酰胺前体中的端酯基与3，3’-二氨基二丙基胺中的氨基反应，生成含有超支化结构的超支化聚酰胺；最后，利用超支化聚酰胺中的氨基和戊二酸中的羧基反应，再加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，利用硅烷偶联剂中的双键与超支化聚酰胺中的仲胺反应，从而引入有机硅，获得改性聚酰胺。改性聚酰胺是具有超支化结构的聚合物，将超支化结构引入固化体系后，其含有的分子内空穴能够提升固化物的自由体积分数，而高的自由体积分数容易引发基体形变，减缓裂纹的扩展，从而提高固化物的韧性；改性聚酰胺中含有的端羧基在反应初期能与环氧树脂发生反应，使其进入树脂的交联网络中，避免产生相分离，进入交联网络后，改性聚酰胺还起到超支化交联点的作用，从而引发应力的耗散和重新分布，诱导集体发生塑性形变，进一步提高了基体的韧性；此外，硅烷偶联剂的引入，也提高了基体的交联密度，进而提高了基体的韧性。

25、sic/mg(oh)2纳米材料在制备时，首先，将碳化硅纳米片在氢氧化钾熔融中进行刻蚀，向其表面引入大量羟基，得到前处理碳化硅；其次，利用前处理碳化硅表面的羟基与三聚氰胺中的氨基反应，合成接枝改性碳化硅；再次，采用硅烷偶联剂对纳米氢氧化镁进行表面改性，合成含有端环氧基的改性氢氧化镁；最后，利用接枝改性碳化硅表面游离的氨基与改性氢氧化镁表面的氨基反应，合成sic/mg(oh)2纳米材料。纳米材料是以具有优异导热性以及绝缘性的碳化硅纳米片和纳米氢氧化镁作为导热、绝缘填料，并利用碳化硅表面接枝的三聚氰胺和氢氧化镁表面的环氧基反应，使两者结合生成的复合填料，这一机制增强了两种填料在基体中的相容性；纳米材料与环氧树脂较好的相容性，使两者的界面处空隙很少，有效降低了填料与树脂的界面热阻，高效地构建了导热通路，提高了基体的导热系数；纳米材料的加入还提高了基体的体积电阻率，这是由于宽能带隙碳化硅的加入阻碍了基体内载流子的迁移，同时氢氧化镁和三聚氰胺的引入也进一步提高了基体的绝缘性能；此外，三聚氰胺的使用，向基体中引入了三嗪结构，而三嗪结构和氢氧化镁协同作用，提高了基体的阻燃性能。