一种多功能高分子基电子封装材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电子封装材料技术领域，公开了一种多功能高分子基电子封装材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将三聚氰胺泡沫高温碳化，得到三维碳网络结构；(2)将它与二价金属盐、三价金属盐、尿素、氟化铵、溶剂混合搅拌均匀得到反应前驱液，并进行水热反应，从而获得表面生长CO

【技术实现步骤摘要】
一种多功能高分子基电子封装材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子封装材料
，更具体地，涉及一种多功能高分子基电子封装材料及其制备方法，该高分子基电子封装材料基于内部填充功能化三维碳网络结构，具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能特点，具有巨大应用潜力。

技术介绍

[0002]电子封装材料对于确保芯片和集成电路的稳定运行至关重要，因为它们可以保护电子设备免受外部环境干扰(例如物理冲击、腐蚀)。因此，近年来，许多封装材料已经使用陶瓷、金属、聚合物、半导体等来生产。然而，随着第五代(5G)通信技术的快速发展，热失控和电磁干扰的存在已经严重限制了进一步改进小型化和高密度电子设备。具体来说，一方面，高热量积累会导致潜在的火灾，另一方面，电磁污染会对设备本身和外部环境造成伤害。因此，迫切需要设计具有高导热性、电磁波吸收性和阻燃性的多功能电子封装材料。
[0003]虽然高分子聚合物(环氧树脂、聚酰亚胺等)因其高强度、耐腐蚀、易加工等优点而得到广泛认可。但其固有的低导热性、电磁波透过率和高温下易分解等特点阻碍了其在电子封装领域的应用。尽管已经有一些功能性聚合物有效地实现了高导热性、抗电磁干扰性或阻燃性，但在通过物理混合各种功能性填料来赋予聚合物材料多功能性方面仍然存在问题。现在技术所采用的填料超过基体材料50wt％的高负载手段，使得难以避免纳米粒子聚集，同时，对聚合物的力学性能和柔性也有负面影响。因此，在低填充率下实现这三种特性(即，导热性、抗电磁干扰性、阻燃性)的有效整合仍然是一个有待克服的巨大挑战。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种多功能高分子基电子封装材料及其制备方法，其中通过对复合材料的组成、结构及对应的制备方法整体工艺流程设计等进行改进，以廉价易得的三聚氰胺泡沫为原材料，通过高温热处理获得三维碳网络结构(MDCF)，再利用简单的水热反应配合二价金属元素、三价金属元素在MDCF表面原位生长CO
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插层的层状双金属氢氧化物(如NiAl
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LDH
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CO
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)，相应能够得到一种功能化的多层级三维网络结构(MDCF@LDH)，进一步的，将该多孔网络结构与环氧树脂等聚合物基材通过浸渍的方式混合在一起，固化后即可得到导热、阻燃和电磁波吸收性能为一体的多功能高分子基电子封装材料。相较于传统的电子封装材料，该多功能高分子基电子封装材料合成方法简单，同时在较低的填充量(MDCF@LDH与聚合物基材的质量比为1:20～1:10)下就可获得优异的综合性能，不仅可以缓解热失控带来的问题，同时能够消除电磁干扰产生的不良影响。采用本专利技术提供的制备方法，过程简便、成本低廉，能够克服现有功能化电子封装材料因填充量过高所导致的机械强度严重下降等问题；此外，本专利技术能够解决现有电子封装材料功能单一、热导率低、高温易燃等问题，具有较大的工业化应用潜力。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)将三聚氰胺泡沫在流动的保护性气氛下在700～1000℃的温度条件下进行高温碳化处理，得到三维碳网络结构，记为MDCF；
[0007](2)将所述步骤(1)得到的MDCF与二价金属盐、三价金属盐、尿素、氟化铵、水混合搅拌均匀得到反应前驱液，接着进行水热反应，从而获得表面生长CO
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插层的双金属氢氧化物的三维碳网络结构，记为MDCF@LDH；
[0008]其中，所述二价金属盐中所含的二价金属元素与所述三价金属盐中所含的三价金属元素的摩尔比为3：1；MDCF的质量、金属盐的总质量、尿素的质量与氟化铵的质量四者之比满足80mg：(200～600mg)：240mg：60mg；
[0009](3)将所述步骤(2)得到的MDCF@LDH通过真空浸渍的方式填充到高分子聚合物基材中，所述MDCF@LDH与所述高分子聚合物基材的质量比为1:20～1:10，成型后即可得到具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，所述二价金属盐具体为二价镁盐、二价镍盐、二价铜盐中的至少一种；所述三价金属盐具体为三价铝盐、三价铁盐、三价铬盐中的至少一种。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，所述水热反应是在100～120℃条件下反应2～8h。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(2)中，所述搅拌具体是搅拌20～40min。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述高温碳化处理是在所述温度条件下处理1～3小时；
[0014]优选的，所述高温碳化处理是在管式炉中进行的，升温速度为2～4℃/min。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述保护性气氛为氩气。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中，所述高分子聚合物基材为环氧树脂、聚偏氟乙烯或聚酰亚胺；所述MDCF@LDH与所述高分子聚合物基材的质量比优选为1：10。
[0017]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中，浸渍的温度为60～80℃。
[0018]按照本专利技术的另一方面，本专利技术提供了利用上述制备方法得到的具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料。
[0019]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术中用于具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料及其制备方法，是以廉价易得的三聚氰胺泡沫为原材料，通过高温热处理获得规则且连续的三维碳网络结构(MDCF)，接着，利用简单的水热反应在MDCF表面原位生长CO
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插层的层状双金属氢氧化物(如NiAl
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LDH
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CO
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)，相应能够得到一种功能化的多层级三维网络结构(MDCF@LDH)；进一步的，将该多孔网络结构与环氧树脂等聚合物基材通过浸渍的方式混合，使聚合物基体填充到MDCF@LDH多孔结构中，其中，MDCF@LDH与聚合物基材的质量比控制为1:20～1:10，固化后获得具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料。相较于传统的电子封装材料，该多功能高分子基电子封装材料合成方法简单，同时在较低的填充量下就可获得优异的综合性能，不仅可以缓解热失控带来的问题，同时能够消除电磁干扰产生的不良影响。综合性能的大幅度提升表明该多功能高分子基电子封装材料具有较大的工业化应用潜力。
[0020]与现有的电子封装材料相比，以环氧树脂作为高分子聚合物基材为例，传统的电子封装材料通常是以大量导热填料以不同尺寸以及比例的方式填充在聚合物中从而构建
良好的导热通路，然而高填充带来了其它性能的降低，例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将三聚氰胺泡沫在流动的保护性气氛下在700～1000℃的温度条件下进行高温碳化处理，得到三维碳网络结构，记为MDCF；(2)将所述步骤(1)得到的MDCF与二价金属盐、三价金属盐、尿素、氟化铵、水混合搅拌均匀得到反应前驱液，接着进行水热反应，从而获得表面生长CO
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插层的双金属氢氧化物的三维碳网络结构，记为MDCF@LDH；其中，所述二价金属盐中所含的二价金属元素与所述三价金属盐中所含的三价金属元素的摩尔比为3：1；MDCF的质量、金属盐的总质量、尿素的质量与氟化铵的质量四者之比满足80mg：(200～600mg)：240mg：60mg；(3)将所述步骤(2)得到的MDCF@LDH通过真空浸渍的方式填充到高分子聚合物基材中，所述MDCF@LDH与所述高分子聚合物基材的质量比为1:20～1:10，成型后即可得到具备导热、阻燃和电磁波吸收的多功能高分子基电子封装材料。2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君友，罗裕波，钱勇鑫，许天，徐超超，危颖超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：