环氧树脂的物理的耐热性

在安装半导体部件时,暴露于230~260℃的高温。环氧树脂在密封材料中,以二氧化硅为主体的填充剂,与半导体芯片、锂框架等与无机、金属材料的复合材料使用。印刷电路板也同样与加强用的玻璃布、布线用的铜箔组合使用。因此。高温暴露化下的热膨胀差所产生的应力对策是重要的课题。从这种观点出发,从动态粘弹性

在安装半导体部件时,暴露于230~260℃的高温。环氧树脂在密封材料中,以二氧化硅为主体的填充剂,与半导体芯片、锂框架等与无机、金属材料的复合材料使用。印刷电路板也同样与加强用的玻璃布、布线用的铜箔组合使用。因此。高温暴露化下的热膨胀差所产生的应力对策是重要的课题。从这种观点出发,从动态粘弹性和热膨胀率的测定求出的玻璃化转变温度(Tg)成为物理耐热性的重要基准。即,与环氧树脂固化物的Tg相反,弹性模量降低近1个数量级,热膨胀率增大近3倍。
       需要使机械物性必须稳定到达到200℃的高温,为此进行了努力。到目前为止,将多官能型的环氧树脂,例如化学结构如图4所示的甲酚酚醛清漆型环氧树脂。仍然是用作为多官能型的酚醛树脂苯酚酚醛清漆进行固化,调和,通过高交联密度,实现了较高的Tg。随着交联密度的增加,自由体积也增大。其结果是,作为热膨胀率和吸水率增加的电子材料,存在重要特性降低的课题。对此。如图5所示,环氧树脂主骨架上存在邻苯甲烷或导入多环芳香族(如蒽酚),或导入液晶结构(如联苯)的方法。这些都是利用主骨架芳香环多核体的堆叠效果,通过封装对主链的束缚实现高Tg。

 

甲酚酚醛清漆型环氧树脂                                            苯酚酚醛清漆

4  多官能型环氧树脂和酚醛清漆固化剂

         通过将具有堆叠效果的环氧树脂用作为芳香族胺的4,4-二氨基二苯砜(DDS)固化,得到了具有236°C的高Tg。显示49.8ppm/K低热膨胀率(CTE)的固化物。DDS固化的双酚A型环氧树脂(DGEBA)相比,CTE低15.3ppm/K,Tg高19℃ 另外,与以往常用甲酚酚醛清漆作为固化剂的DGEBA固化物进行比较时,CTE低22.0ppm/K,Tg高值77℃。1表示环氧树脂固化物的各种特性,12表示密度和热膨胀率的关系。

1 多环芳香族骨骼环氧树脂固化剂的特性

No.

环氧树脂骨架

固化剂

热膨胀率(ppm/K)

Tg

(℃)

交联密度(kmol/m3

1

双酚A型

DDS

60.6

214

3.0

2

双酚A型

克莱索诺贝拉克

67.0

158

2.9

3

氯乙烯型

DDS

52.8

229

2.5

4

氯乙烯型

克莱索诺贝拉克

61.0

181

4.0

5

安特森氏氰化物型

DDS

54.4

237

2.5

6

安特森氏氰化物型

克莱索诺贝拉克

61.0

190

4.2

1)固化条件:120℃/1h+180℃/2h+220℃/2h

2)通过TMA测量,测量范围:50℃~100℃

3)通过动态粘弹性测试测定

密度和热膨胀率之间有明显的相关关系,表现出堆积效果的萘或以二氢蒽为主骨架的环氧树脂的DDS固化物,密度高,热膨胀率小。一般来说,环氧树脂固化物如果交联密度变高,则主链的微棕色运动受到限制,因此Tg显示出变高的倾向。但是,如1、图12所示,DDS固化的多环芳族型环氧树脂固化物的交联密度为25kmol/m3,与甲酚酚醛清漆(CN)固化的4.0~4.2kmol/m3相比较低。Tg高达229~237℃。此时CTE也显示了52.8~54.4ppm/K的低值。可以认为,这是芳香环堆积引起的影响。由于固化产物中的芳香环通过堆叠而具有紧密的结构,因此可以估计这是由于自由体积减小并且分子的运动受到限制。