高热导电绝缘材料、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导热绝缘材料，特别涉及一种高热导电绝缘材料及其制备方法和 应用，例如作为电子封装的底部填充材料的用途。
【背景技术】
[0002] 高热导电绝缘底部填充材料在电子封装中具有广泛的应用前景。在热传导方面， 使印刷电路板的热量及时传导出去；同时，在电绝缘方面，保护电子元器件不被短路。另 外还有其他的很多优点，例如增强机械稳定性，降低热膨胀系数及内应力，防尘防潮防污染 等。因此，从开发到应用一直备受人们关注。
[0003]目前常用的高热导电绝缘底部填充材料主要由环氧树脂组成。其中，环氧树脂是 一种备受国内外广泛使用的电子封装材料，环氧树脂在封装材料中应用如此广泛，是因为 其具有许多优异的特性，主要有：（〇环氧树脂与固化剂反应属于加成聚合，一般来讲收缩 率比较小，没有副产物，因此材料内部的应力比较小，因而避免了气泡空洞的产生；（2)具 有优良的耐热性，能满足一般电子、电器对绝缘材料的要求；（3)具有良好的密封性，送是 其他材料所不能比的；（4)具有优良的电绝缘性，送也是不饱和聚醋树脂和酪醒树脂等一 般热固性树脂达不到的；（5)基于配方中固化剂和促进剂的选择，配方可千变万化，从而具 有各种不同的性能，W达到各种不同的要求。
[0004] 但因为环氧树脂本身导热值不高，只有0. 1 W/(m'K)，故而通常还需要在环氧中加 入导热值比较好的材料，例如六方氮化测等。然而，即使如此，现有的高热导电绝缘底部填 充材料依然存不能满足电子封装的性能需求。
【发明内容】
[0005] 鉴于现有技术中的不足，本发明的目的之一在于提供一种高导热电绝缘材料，其 包括： 基体材料，主要包含热塑性、热固性或光固性的电绝缘性树脂， W及，吸附有磁性纳米粒子的二维导热填料， 其中，所述二维导热填料分散于所述基体材料中，并在一选定方向上呈现对齐状态。
[0006] 本发明的目的之二在于提供制备前述高导热电绝缘材料的方法，包括： 提供呈流体状的成型材料，所述成型材料主要由热塑性、热固性或光固性的电绝缘性 液态树脂材料、吸附有磁性纳米粒子的二维导热填料组成， 将所述成型材料置于一设定磁场中，使所述二维导热填料因磁性纳米粒子的磁导向性 而在与磁场平行的方向上呈现对齐状态，并使所述成型材料固化，从而获得所述高导热电 绝缘材料。
[0007] 本发明的目的之H在于提供前述高导热电绝缘材料在电子封装中的应用。
[0008] 本发明的目的之四在于提供一种电子封装结构，包括作为底部填料而分布在印刷 电路板与电子元件之间的、前述的任一种高导热电绝缘材料。
[0009] 本发明的目的之五在于提供制备前述电子封装结构的方法，包括；将前述的任一 种高导热电绝缘材料填置于导电粒子周围形成绝缘填充，由其绝缘性保证电子元器件不被 短路，其高热导性使印刷电路板和电子元器件得到很好的散热。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过在电绝缘树脂等基体材料中引入 导热填料和磁性纳米粒子，并利用磁性纳米粒子在磁场中的导向的作用，在磁场存在情况 下，使该复合材料在磁场方向呈现对齐状态；同时在磁场去除后，由于环氧树脂的热固性特 性，使该复合材料保持了磁场存在时的结构，因而简单易行的实现了在选定方向上的粒子 对齐，使其在该选定方向呈现良好的导热、绝缘性能，藉由该复合材料可使电子器件导热性 能明显提高，并有效保证了电子器件的使用寿命。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明一实施方案中一种高导热电绝缘材料的制备工艺示意图，其中：1 一 成型材料容器、2-成型材料、3-模具、4 一磁铁。
[0012] 图2是本发明一实施方案中一种高导热电绝缘材料的结构示意图，其中；11一导 热填料、12-磁性纳米粒子、13-基体材料、Z-磁场方向； 图3a及图3b-3d分别是本发明对照例1和实施例1中导热电绝缘材料的电镜图； 图4a-图4d是本发明实施例1中吸附有磁性纳米粒子的六方氮化测的电镜图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的一个方面提供了一种高导热电绝缘材料，包括： 基体材料，主要包含热塑性、热固性或光固性的电绝缘性树脂， W及，分散于所述基体材料中的、吸附有磁性纳米粒子的二维导热填料， 其中，所述导热填料在一选定方向上呈现对齐状态。
[0014] 对于前述的电绝缘性树脂，其可选自热塑性树脂，例如聚帰姪、聚对苯二甲酸己二 醇醋（PET)、聚醜胺、丙帰腊-苯己帰-了二帰共聚物（ABS)、丙帰、聚醋等，或热固性树脂， 诸如环氧树脂、酪醒树脂、娃树脂等，或光固性树脂，例如双酪A型环氧丙帰酸醋等。
[0015] 当然，为促使所述热固性或光固性树脂固化，还可适量添加相应的固化剂，例如鐵 盐及常见的光敏剂（Ii曲tinitiator)等。
[0016] 优选的，前述电绝缘性树脂材料选用环氧树脂，例如环氧树脂828、环氧树脂E42， 及相应固化剂，例如甲基六氨苯酢、1-氯己基-2己基-4甲基咪哇。
[0017] 对于前述的导热填料，其可W选自氧化铅、氮化铅、氮化测、氧化铅、氧化铁、氧化 镇、氮化娃、碳化娃、石墨帰、二硫化钢等。优选自氮化测、石墨帰或二硫化钢等，尤其优选为 六方氮化测，特别是通过机械剥离方式获得的六方氮化测。
[0018] 其中，所述导热填料具有二维形态，例如片状、使其能有比较明显的取向。
[0019] 前述磁性纳米粒子可W是由Fe、Co、Ni等金属或其氧化物、氮化物等组成的纳米 颗粒，优选为主要由金属氧化物构成，尤其优选为化3〇4纳米粒子。
[0020] 优选的，可在磁性纳米粒子和二维导热材料上分别加载异种电荷，其可W通过采 用带电基团修饰磁性纳米粒子或二维导热材料的方式而实现。
[0021]而对于六方氮化测，其载有负电荷，而金属氧化物(例如化3〇4)形成的磁性纳米粒 子中金属离子带有正电荷，因而两者无需修饰，即可因静电作用而吸附。
[0022] 如此，在磁场中，吸附有磁性纳米粒子的二维导热材料就会在磁场的作用下而呈 现平行于磁场方向的对齐。
[0023] 进一步的，在本发明的高导热电绝缘材料中，二维导热填料的含量优选在 5wt%-20wt%，而二维导热填料与磁性纳米粒子的质量比优选在5 ;1~1 ;2。
[0024] 本发明的另一个方面提供了一种高导热电绝缘材料的制备方法，包括： 提供呈流体状的成型材料，所述成型材料主要由热塑性、热固性或光固性的电绝缘性 液态树脂材料、吸附有磁性纳米粒子的二维导热填料组成， 将所述成型材料置于一设定磁场中，使所述二维导热填料因磁性纳米粒子的磁导向性 而在平行于磁场的方向上呈现对齐状态，并使所述成型材料固化，从而获得所述高导热电 绝缘材料。
[0025] 前述电绝缘性液态树脂材料可W是通过将热塑性树脂加热成液态而获得，或者可 由硬化之前的液状热固性、光固性树脂构成，其可由前文所述的物质中选取。
[0026] 又及，为使所获的高导热电绝缘材料能呈现所需的形态，还可借助一模具容置前 述成型材料，并使前述成型材料在该模具中固化。
[0027] 例如，请参阅图1，可W将成型材料2存储于一容器2中，再倾倒注入一模具3内， 并在使成型材料固化的同时，W-磁铁4施加磁场，从而使其中的二维导热填料因磁性纳 米粒子的磁导向性而在一选定方向上呈现对齐状态，进而获得所述高导热电绝缘材料，其 结构可参阅图2。
[0028] 作为较为优选的实施方案之一，可W依次将所述二维导热填料和磁性纳米粒子加 入所述电绝缘性液