胡支恒，張 晉，解云川，李馨怡，路 濤，張志成

（1.西安交通大學a.化學學院；b.西安市新能源材料化學重點實驗室，陜西 西安 710049；2.西安百瑞諾機電科技有限公司，陜西 西安 710025）

0 引言

封裝材料用于封裝電子元器件及其引線，起著保護加固、導熱絕緣的重要作用，是集成電路和電力設備中不可或缺的部分。常用的封裝材料主要分為金屬基封裝材料、陶瓷基封裝材料和聚合物基封裝材料。其中，聚合物基封裝材料由于具有低成本、質量輕、易加工和絕緣性能好等優(yōu)勢，已成為發(fā)展最快、應用最廣的封裝材料。

目前聚合物基封裝材料主要由環(huán)氧樹脂與無機填料組成，具有高強度、強粘接力、耐高溫和耐腐蝕等特點，廣泛應用于底部填充膠、熱界面材料、塑封料等方面。隨著5G時代的到來，電子元器件朝著高頻率、高功率和高集成方向發(fā)展[1-2]，對現(xiàn)有環(huán)氧封裝料的性能提出了更高的要求，例如高導熱、高絕緣、低熱膨脹、低損耗等特性，如何提升現(xiàn)有環(huán)氧封裝料的各項性能成為該領域的研究熱點。

本文首先介紹復合材料導熱的基本理論與模型，然后系統(tǒng)綜述目前國內(nèi)外環(huán)氧封裝料在高導熱、低熱膨脹、低介電和高絕緣方面的研究進展，并對存在的問題進行歸納分析，最后對該領域未來的研究方向作出展望，以期為高性能導熱絕緣環(huán)氧封裝料的研發(fā)提供新思路。

1 復合材料導熱的基本理論

固體中熱能的傳遞是通過聲子和電子的運動來實現(xiàn)的[3-4]，因此固體的熱導率可表示為式（1）。

式（1）中，Kp和Ke分別是聲子和電子貢獻的熱導率。

大部分聚合物屬于絕緣體，因而只能通過聲子來傳遞熱量[5]，以弛豫時間和德拜近似為基礎可得到聲子的熱導率表示為式（2）[6]。

式（2）中：Ci(ω)是具有分支指數(shù)i的聲子比熱；ω是角頻率；vi是聲子群的速度；li(ω)是聲子的平均自由路徑（MFP）。

據(jù)資料表明，聚合物的熱導率很低，往往只有0.1～0.5 W/(m·K)[7-8]，無法滿足電子封裝領域的需求，因此需要向聚合物中添加高導熱填料來提高復合材料的熱導率。但在復合材料中，基體和填料的界面處很容易發(fā)生聲子的散射，從而產(chǎn)生界面熱阻，導致復合材料的導熱性能不及預期。因此通過構建導熱模型來定量地研究復合材料的熱導率變化便顯得極為重要。

迄今為止，有許多導熱模型用于分析和預測聚合物基復合材料的熱導率，如常用的Maxwell-Eucken模 型 和Bruggeman模 型 等。Maxwell-Eucken模型用公式可表示為式（3）[9]。

式（3）中：Kc、Km、Kf分別是復合材料、聚合物基體和填料的熱導率；f是填料的體積分數(shù)。

Maxwell-Eucken模型假設填料隨機均勻分散在聚合物基體中，彼此間互不接觸，但該模型只適用于體積分數(shù)不超過20%的球形填料填充的復合材料體系。

對于填料填充量更高的復合材料來說，需要用到Bruggeman模型來進行描述，該模型用公式可以表示為式（4）[10]。

式（4）中各個參數(shù)代表的物理意義與Maxwell-Eucken模型中的參數(shù)一致。

Bruggeman模型考慮了填料之間的相互作用，并能很好地預測填料體積分數(shù)小于30%的復合材料的熱導率，但卻忽略了填料和基體之間界面熱阻的存在。

為了定量地描述填料的半徑r、界面熱阻RI和復合材料熱導率Kc之間的關系，A G EVERY等[11]對Bruggeman模型進行修改提出了一個新的導熱模型——Eveny模型，用公式表示為式（5）。

式（5）中，αk=KmRI/r。Every模型適用于高填料含量、考慮界面熱阻的情況，相比Bruggeman模型適用面更廣。

目前，含有單一填料復合材料的導熱模型已趨于完善，研究者們逐漸將注意力轉向填充混合填料的復合材料。YU W等[12]制備了一種含有石墨烯和氧化鋁混合填料的新型硅脂。研究發(fā)現(xiàn)混合粒子的協(xié)同效應降低了填料間的界面熱阻，提高了復合材料的熱導率，并通過修改Every模型提出了新的修正模型如式（6）所示。

式（6）中：r代表粒子半徑；S為石墨烯和氧化鋁之間的協(xié)同效應。通過實驗得出的數(shù)據(jù)與該模型預測結果基本一致。

然而，目前存在的導熱模型都不能準確地預測復合材料的熱導率，其原因主要在于：①復合材料屬于非均相體系，組成結構復雜，無機填料在基體中并不是隨機均勻分散的；②填料與基體之間的界面存在復雜的相互作用力，從而使模型預測的理論熱導率和實際值存在較大差別；③復合材料在制備過程中受制備工藝的限制，并不能達到材料結構設計的理想狀態(tài)，從而影響復合材料最終的熱導率。即便如此，通過結合大量的實驗數(shù)據(jù)對先前的導熱模型進行修正和完善，新的導熱模型仍能夠在復合材料的結構設計方面發(fā)揮重要指導作用。

2 高導熱環(huán)氧復合體系

環(huán)氧樹脂是分子鏈中含有兩個及以上環(huán)氧基團的熱固性樹脂，具有高強度、強粘接力、耐高溫和耐腐蝕等特點，廣泛應用于電子封裝領域[13]，但它的熱導率只有0.1～0.2 W/(m·K)[14-15]。為了滿足實際應用要求，需通過與高導熱的填料復配來提升環(huán)氧復合體系的導熱性能。

2.1 單一類型填料復合體系

目前商業(yè)化環(huán)氧封裝料中廣泛使用的填料是球型SiO2，填充量高達60%以上，但由于其自身熱導率不高（約為14 W/(m·K)），制備出的復合材料導熱性能不佳（熱導率小于1 W/(m·K)），并且高含量的填料使復合材料的成型變得困難。相比于球型SiO2，AlN具有更高的熱導率（約為300 W/(m·K)），用AlN來填充環(huán)氧樹脂能夠更大程度地提升復合材料的導熱性能。E S LEE等[16]將微米AlN填充到環(huán)氧樹脂中，當填充質量分數(shù)達到57%時，復合材料的熱導率高達3.39 W/(m·K)。但由于填料含量過高，復合材料體系的加工難度變大，同時也使得復合材料體系的力學性能變差。

球形填料填充環(huán)氧樹脂時，往往需要很高的填充量才能使復合材料具有較高的熱導率，而一維的納米纖維、納米線等具有較大的長徑比，很容易在基體中相互搭接形成完整的導熱網(wǎng)絡[17]，從而在低填充量下便能大幅提升復合材料的熱導率。REN L Y等[18]研究了不同類型的SiO2對環(huán)氧樹脂復合材料導熱性能的影響。結果表明，當納米SiO2纖維的填充量為8.74%時，制得的復合材料熱導率為0.37 W/(m·K)，相比環(huán)氧樹脂基體提高了1.5倍，而填充微米球形SiO2時，要達到同樣大小的熱導率需要的微米SiO2含量高達50%。CHEN W等[19]將自制的銅納米線（如圖1所示）填充到環(huán)氧樹脂基體中，發(fā)現(xiàn)當銅納米線的填充質量分數(shù)僅為0.12%時，復合材料的熱導率可達到2.59 W/(m·K)。據(jù)研究者推測，該復合材料的高熱導率主要是由于大長徑比的銅納米線之間平均距離較短，從而減少了聲子的散射。

圖1 銅納米線的SEM和TEM圖Fig.1 SEM and TEM images of Cu nanowire

與球形填料和一維填料相比，二維填料在基體中相互接觸的面積更大，對于提高復合材料的熱導率具有更為顯著的優(yōu)勢。目前廣泛應用的二維填料有石墨烯、納米氮化硼（BNNS）等，因為氮化硼（BN）比石墨烯的介電性能和絕緣性能更好，所以氮化硼在電子封裝領域的使用更為廣泛。LIN Z Y等[20]采用液相剝離法制備了h-BN納米片，并填充到環(huán)氧樹脂基體中制備復合材料（如圖2所示）。結果表明，當h-BN納米片的填充質量分數(shù)為20%時，復合材料的熱導率相比于環(huán)氧樹脂基體提高了約2倍。

圖2 含有20%h-BN的環(huán)氧復合材料的SEMFig.2 SEM images of EP composites with 20%h-BN

2.2 混合填料復合體系

單一類型的填料在構建導熱網(wǎng)絡時發(fā)揮的作用有限，因此研究者們提出使用多類型的填料來填充環(huán)氧樹脂，憑借不同類型填料復配后產(chǎn)生的協(xié)同效應來制備高導熱的復合材料。如M V DUNG等[21]將球形Al2O3和片狀BN一起填充到環(huán)氧樹脂基體中，高導熱的片狀BN將彼此隔離的球形Al2O3連接起來形成了更完善的導熱網(wǎng)絡。結果表明，含有5.32%BN的復合材料熱導率高達4.4 W/(m·K)，是相同填充量下不含BN復合材料熱導率的1.6倍。ZHANG L等[22]將銀納米線（AgNW）和氧化石墨（GO）制成混合填料并填充到環(huán)氧樹脂基體中（如圖3所示）。在AgNW和GO混合形成的三維網(wǎng)絡中，AgNW占據(jù)了GO之間的空隙，避免了GO之間的堆積且AgNW和GO之間的協(xié)同效應形成了更為有效的聲子傳輸通道。結果表明，當AgNW/GO的填充質量分數(shù)為10%時，該復合材料的熱導率達到1.2 W/(m·K)。

圖3 AgNW/GO的制備流程Fig.3 Preparation process of AgNW/GO

2.3 取向填料復合體系

目前制備環(huán)氧封裝料的方法大多數(shù)是將填料隨機分散在環(huán)氧樹脂基體中，這種方法雖然操作簡便但不容易形成導熱網(wǎng)絡，因此需要的填料含量很高。為了克服這個問題，研究者們設法讓填料在環(huán)氧樹脂基體中有規(guī)律的取向，形成高效的聲子傳輸通道，從而大幅提升環(huán)氧封裝料的熱導率。

YU C P等[23]將h-BN分散在乙醇中并通過超聲分散、真空抽濾、縱向切片的方法制備了垂直取向、密排堆積的h-BN，然后將環(huán)氧樹脂滲入制備好的h-BN中，最后經(jīng)真空脫泡制備成復合材料（如圖4所示）。結果表明，當填充質量分數(shù)為44%的h-BN時，該復合材料沿垂直方向的熱導率高達9 W/(m·K)。YAO Y M等[24]利用冷凍干燥法使SiC納米線垂直取向，然后經(jīng)過高溫燒結得到三維有序的SiC納米線網(wǎng)絡，最后用環(huán)氧樹脂真空浸漬SiC納米線網(wǎng)絡制備出復合材料。分析認為，該SiC納米線網(wǎng)絡為聲子的傳輸提供了便捷通道。因此當SiC納米線填充質量分數(shù)僅為2.17%時，該復合材料的熱導率高達1.67 W/(m·K)。

圖4 取向BN/EP復合材料的制備流程Fig.4 Preparation process of oriented BN/EP composites

2.4 界面修飾復合體系

對于復合材料來說，影響導熱性能的關鍵因素之一就是界面熱阻。由于環(huán)氧樹脂和填料自身性能存在較大差異，兩者相容性不高，界面作用力弱，從而會產(chǎn)生較大的界面熱阻，導致復合材料的熱導率降低。因此，需對填料進行改性處理。目前，對填料改性的常用方法有偶聯(lián)劑改性、聚合物改性等。

LIU Z等[25]將超聲剝離的BNNS用硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）進行改性，并填充到環(huán)氧樹脂基體中。結果表明，APTES-BNNS在環(huán)氧樹脂中分散均勻，界面處沒有明顯的缺陷和孔洞。說明在界面處APTES-BNNS和環(huán)氧樹脂之間存在較強的相互作用力。當APTES-BNNS填充質量分數(shù)為40%時，該復合材料的熱導率為5.86 W/(m·K)，而填充等量未改性BN的復合材料的熱導率只有3.03 W/(m·K)。JIANG Y L等[26]通過自由基聚合反應將聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）鏈接枝到h-BN表面，并研究了PGMA的存在對環(huán)氧樹脂和h-BN之間界面的影響。通過分別對含有改性h-BN和未改性h-BN的復合材料斷裂截面進行表征（如圖5所示），發(fā)現(xiàn)前者中的h-BN是嵌入在環(huán)氧樹脂中并被其包圍，而后者中的h-BN是裸露凸出的，這表明前者與環(huán)氧樹脂存在強界面相互作用，而后者與環(huán)氧樹脂存在弱界面相互作用。因此得出結論PGMA的存在提高了h-BN與環(huán)氧樹脂的相容性。當PGMA-h-BN填充質量分數(shù)為15%時，該復合材料的熱導率約為1.2 W/(m·K)，高于填充未改性h-BN的復合材料的熱導率。

圖5 h-BN/EP和PGMA-h-BN/EP復合材料斷裂截面的SEM圖Fig.5 SEM images of h-BN/EP and PGMA-h-BN/EP composites fracture section

綜上所述，提升環(huán)氧封裝料的熱導率主要可從兩方面入手：①在環(huán)氧封裝料內(nèi)完善導熱通路，保證聲子的長程傳輸；②降低導熱填料和基體之間的界面熱阻，減少聲子的散射。因此，制備高熱導率環(huán)氧封裝料應重點研究大長徑比導熱填料的填充，從而在低含量時在基體中形成導熱通路，同時增強界面作用力、減少界面缺陷。

3 低熱膨脹環(huán)氧復合體系

對于環(huán)氧封裝料來說，熱膨脹性能也是影響其使用的一個重要指標。在芯片封裝中，芯片是通過焊球和PCB基板連接在一起，而兩者的熱膨脹系數(shù)分別為2.5×10-6K-1和18×10-6～24×10-6K-1[27]，存在明顯的不匹配問題，導致焊球上存在很大的內(nèi)應力，在使用過程中容易出現(xiàn)焊球脫落，影響電子元件的正常工作。為了解決這個問題，一般是將環(huán)氧樹脂填充到芯片和PCB基板的間隙當中，一方面環(huán)氧樹脂起著固定支撐芯片的作用，另一方面可以降低焊球上的內(nèi)應力，然而環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)較高，約為80×10-6～140×10-6K-1，不滿足使用要求。因此，降低環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)對于芯片封裝極為重要。

3.1 低熱膨脹材料填充環(huán)氧樹脂

目前降低環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)常用的方法是向其中填充低熱膨脹系數(shù)的填料，如SiO2、Al2O3、ZnO等，以及在環(huán)氧樹脂中構建尺寸穩(wěn)定性高的三維骨架結構。GUO L C等[28]將ZnO晶須（T-ZnOw）填充到環(huán)氧樹脂基體中，研究發(fā)現(xiàn)當T-ZnOw的填充質量分數(shù)為50%時，該復合材料的熱膨脹系數(shù)約為28.1×10-6K-1。WU B Y等[29]制備了一種由網(wǎng)狀多孔Al2O3陶瓷（RPCs）和T-ZnOw摻雜的環(huán)氧復合材料，其中高模量的RPCs具有良好的尺寸穩(wěn)定性，能夠在基體中形成穩(wěn)定的骨架，從而限制環(huán)氧分子鏈的運動，達到降低環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)的效果（空間限域）。結果表明，當填充11.7%的RPCs和6%的T-ZnOw時，該復合材料的熱膨脹系數(shù)為34×10-6K-1。此外，WANG H等[30]利用相同的原理通過真空過濾的方法將兩種不同粒徑的Al2O3填充到泡沫Al2O3（AF）的孔隙中并與環(huán)氧樹脂一起制備成復合材料（如圖6所示），該復合材料具有很低的熱膨脹系數(shù)（僅為20×10-6K-1），比以往報道的大多數(shù)環(huán)氧復合材料的熱膨脹系數(shù)都要低。

圖6 AF/Al2O3/EP復合材料的制備流程Fig.6 Preparation process of AF/Al2O3/EP composites

3.2 負熱膨脹材料填充環(huán)氧樹脂

鎢酸鋯（ZrW2O8）是一種性能優(yōu)異的負熱膨脹系數(shù)（-8.7×10-6K-1）的材料[31]，在降低環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)方面具有十分重要的應用價值。WU H C等[32]利用水熱法合成了ZrW2O8納米粒子，并填充到環(huán)氧樹脂基體中制備復合材料。結果表明，當ZrW2O8填充質量分數(shù)為20%時，該復合材料的熱膨脹系數(shù)相比基體降低了約29%。CHU X X等[33]采用等離子體增強氣相沉積工藝（PEVCD）對ZrW2O8進行表面改性（如圖7所示），然后將改性后的ZrW2O8填充到環(huán)氧樹脂基體中制成均一性良好的復合材料。在ZrW2O8填充質量分數(shù)為40%時，該復合材料的熱膨脹系數(shù)僅為17.6×10-6K-1，相比于基體的熱膨脹系數(shù)降低了60%。

圖7 ZrW2O8的TEM圖像Fig.7 TEM images of ZrW2O8

總之，能夠大幅降低環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)的方法主要是向環(huán)氧樹脂基體中添加高耐熱無機填料來構建尺寸穩(wěn)定的骨架結構，這種剛性骨架一方面自身的熱膨脹系數(shù)小，另一方面可以有效限制環(huán)氧分子鏈的運動，達到“空間限域”的效果，從而使環(huán)氧封裝料擁有較小的熱膨脹系數(shù)。

4 低介電環(huán)氧復合體系

2019年是我國正式邁入5G通訊時代的元年。5G通訊是以毫米波為載體，具有高頻、高速的特點，因而在電路中更容易發(fā)生信號的遲滯和損失現(xiàn)象。信號傳輸?shù)慕橘|損耗和延遲可由式（7）～（8）計算[34-35]。

式（7）～（8）中：TLD、Td分別為介質損耗和信號傳輸延遲；k、f、c、Dk、Df分別代表系數(shù)、頻率、光速、介質材料的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)。

從式（7）～（8）可知，要想降低信號傳輸過程中的損耗和延遲，必須要降低絕緣材料的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)。目前，環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)（約為4.5）和介質損耗因數(shù)（約為0.03）無法滿足高性能封裝料的要求，因此如何制備低介電的環(huán)氧封裝料成為亟需解決的難題。

4.1 低介電環(huán)氧樹脂

一般地，復合材料介電性能的好壞主要取決于聚合物基體，因此要想得到低介電的環(huán)氧復合材料則必須降低環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)。NA T Y等[36]合成了一種新型3-三氟甲基苯基對苯二酚環(huán)氧單體（3-TFMEP）和新型4-三氟甲基苯基苯并咪唑（4-TFMBI）固化劑（如圖8所示）。3-TFMEP和4-TFMBI分子結構中都含有三氟甲基，而碳氟鍵偶極矩小，從而使4-TFMBI和3-TFMEP固化物中的分子鏈難以被極化，因此具有低的介電常數(shù)，約為3.38@10 MHz。另外，構造超支化結構的方法也可用于新型低介電環(huán)氧樹脂的合成。D BIBEKANANDA等[37]以雙酚A、環(huán)氧氯丙烷和季戊四醇為原料合成超支化的環(huán)氧樹脂，并與相同條件下制備的不含季戊四醇的雙酚A型環(huán)氧樹脂進行了對比。結果發(fā)現(xiàn)，超支化結構環(huán)氧樹脂不僅具有更低的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)（分別為1.8和0.009），還具有低黏度（約為2.99 Pa·s）和高韌性的特點，克服了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂質脆的缺點。

圖8 3-TFMEP和4-TFMBI的合成路徑Fig.8 Synthetic path of 3-TFME and 4-TFMBI

此外，研究者們逐漸將視野轉移到聚苯醚（PPO）、氰酸酯（CE）等這些具有低介電性能的樹脂上，期望通過與它們共混來調(diào)控環(huán)氧樹脂的介電性能。WENG L等[38]合成了一種低分子量的聚苯醚樹脂并與環(huán)氧樹脂共混。結果表明，當環(huán)氧樹脂含量為20%時，該共混樹脂在10 MHz下的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)分別約為3.76和0.002，優(yōu)于環(huán)氧樹脂的介電性能。LEI Y X等[39]以咪唑為引發(fā)劑制備了氰酸酯/環(huán)氧共混樹脂，當氰酸酯和環(huán)氧樹脂的質量比為7∶3時，該共混樹脂具有良好的介電性能，介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)分別約為3.1和0.01。

4.2 低介電材料填充環(huán)氧樹脂

除了降低環(huán)氧樹脂自身的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)外，還可以通過填充低介電的材料來改善環(huán)氧樹脂的介電性能。GAO G P等[40]向環(huán)氧樹脂基體中填充了一種中空玻璃微珠（HGM），HGM具有低介電常數(shù)和大孔體積的特點。結果發(fā)現(xiàn)，當HGM質量分數(shù)達到20%時，該復合材料的介電常數(shù)和介質損耗因數(shù)相比于環(huán)氧樹脂分別降低了87%和45%。LI J C等[41]首次利用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）末端接枝多巴胺（PDA）的雙層修飾法來改性BNNS（如圖9所示），發(fā)現(xiàn)改性后的BNNS能夠均勻地分散在環(huán)氧樹脂基體中，而且復合材料的介質損耗比純環(huán)氧樹脂低，這主要歸功于寬帶隙的BNNS抑制了復合材料中空間電荷的傳輸。

圖9 雙層修飾法對BNNS的表面改性過程Fig.9 Surface modification process of BNNS by double modification method

由此可見，通過添加低介電的無機填料或共混樹脂，可有效限制環(huán)氧分子鏈上偶極子的取向極化，抑制復合材料內(nèi)部空間電荷的傳輸，從而制備低介電、低損耗的環(huán)氧封裝料。

5 高擊穿環(huán)氧樹脂體系

在封裝電子元器件時，環(huán)氧樹脂的絕緣性能是保障它們安全穩(wěn)定運行的前提，純環(huán)氧樹脂的電氣強度約為35 kV/mm[42]，制品在長時間濕熱環(huán)境下使用后電氣強度會大幅降低[43]，因此進一步提升環(huán)氧樹脂的電氣強度對于提高先進電子設備的性能來說至關重要。KOU Y J等[44]向環(huán)氧樹脂中加入了由偶聯(lián)劑二聚脂肪酸二異氰酸酯（DDI）和端羥基聚丁二烯（HTPB）反應生成的ITPB。HTPB是一種非極性的液體橡膠，具有良好的絕緣性能。結果表明，DDI的存在增強了HTPB與環(huán)氧樹脂之間的相容性，使得HTPB能夠均勻分散在環(huán)氧樹脂基體中。當ITPB的含量達到15份時，改性環(huán)氧樹脂的電氣強度和沖擊強度相比于未改性之前分別提高了40%和115%。YANG K R等[45]利用2,2′-雙（4-羥基苯基）-六氟丙烷（BPAF）和雙酚A二縮水甘油醚（EP）反應將環(huán)氧樹脂中的部分-CH3替換成了-CF3制備出具有深電荷陷阱的EP-BPAF（如圖10所示）。研究發(fā)現(xiàn)EP-BPAF中的電荷陷阱可以阻礙高能電子的運動，從而提升EP-BPAF的絕緣性能。測試表明，EP-BPAF的電氣強度和表面擊穿電壓相對于環(huán)氧樹脂分別提升了22%和13%。

圖10 EP-BPAF的合成過程Fig.10 Synthesis process of EP-BPAF

除了改善環(huán)氧樹脂的本征電絕緣性能外，還可添加高絕緣的無機填料來制備耐擊穿性能優(yōu)異的環(huán)氧復合材料。如M DONNAY等[46]通過球磨法將納米BN均勻分散在環(huán)氧樹脂基體中。結果發(fā)現(xiàn)，當納米BN質量分數(shù)達到20%時，復合材料的電氣強度相比環(huán)氧樹脂提升了約10%，而且還具有良好的導熱性能，熱導率是環(huán)氧樹脂的4倍。這表明納米BN在制備高導熱和高絕緣環(huán)氧復合材料方面具有很好的應用前景。

綜上所述，環(huán)氧封裝料在高電壓下的擊穿主要是由于空間電荷在電場下定向傳輸形成較大泄漏電流所致，通過向環(huán)氧封裝料的內(nèi)部引入能夠捕獲空間電荷的基團和界面，或阻礙空間電荷傳輸?shù)膶拵短盍希捎行岣攮h(huán)氧封裝料的電氣強度。

6 結束語

隨著5G技術的深入應用，電子封裝材料領域必然會成為一個巨大的消費市場。而目前的環(huán)氧封裝料在導熱、熱膨脹、介電和絕緣等性能方面還有所欠缺，很難滿足下一代信息技術革命的要求。雖然研究者們在提高環(huán)氧封裝料的熱導率、降低熱膨脹系數(shù)、改善介電和絕緣性能等方面做了很多工作，但仍存在一些問題需要解決。綜合分析該領域目前取得的成果，建議今后的研究側重于以下4點：

（1）高性能封裝基體：環(huán)氧封裝料的介電性能和絕緣性能主要取決于樹脂基體。目前商業(yè)化環(huán)氧樹脂的介電性能和絕緣性能還有所不足，這主要歸因于所使用的環(huán)氧樹脂在制備過程中會有部分可水解氯殘留，同時高含量氯的存在還會腐蝕元器件及電路，影響電子設備的使用壽命。因此，如何制備高純度的環(huán)氧樹脂仍是環(huán)氧封裝料發(fā)展的一個“卡脖子”技術。

（2）高性能填料：在環(huán)氧封裝料中填料的含量占到60%以上，導熱性能、熱膨脹性能以及楊氏模量等主要取決于填料。因此，探究填料的形貌尺寸、結晶度和表面改性方法等與環(huán)氧封裝料各性能之間的聯(lián)系便顯得十分重要。

（3）界面功能化：研究表明，在界面引入氫鍵可使復合材料的熱導率大幅提升。原因在于氫鍵的存在提高了填料和樹脂基體之間的界面作用力，從而在界面處形成緊湊的導熱網(wǎng)絡，使得聲子的傳輸效率提升。同時，強界面作用力的存在也可以降低環(huán)氧封裝料的熱膨脹系數(shù)。如何在環(huán)氧封裝料中構造基于氫鍵的界面是未來需要深入研究的問題。

（4）加工性能與物理性能的平衡：環(huán)氧封裝料在加熱固化時其黏度會先降低，當達到凝膠化溫度后黏度又會急劇升高。如果凝膠化時間過長，低黏度狀態(tài)會使填料發(fā)生沉降導致填料在基體中分散極不均勻，固化制品性能均一性差；如果凝膠化時間過短，環(huán)氧封裝料的黏度會在短時間內(nèi)快速上升，不利于加工成型。因此，探明環(huán)氧封裝料的加工黏度與凝膠化時間和溫度之間的關系，制定合適的固化工藝對于環(huán)氧封裝料的實際應用尤為重要。