摘要：聚合物基复合材料在电子封装与基板材料中具有广泛的运用前景，然而随着现今电子器件密集型及其工作频率的日益提升，要求该类材料具有高的热导率以增强散热能力，同时还需要具有较小的介电性能以增加信号传输速度、降低信号衰减。鉴于传统聚合物或单一填充物填充的复合材料作为电子封装与基板材料时，已不能同时达到高导热及低介电的要求，故本论文在聚合物中同时添加高导热的氮化物陶瓷颗粒(AlN、BN)和低介电的中空玻璃微球(HGM)。更进一步地，本论文通过预制氮化物陶瓷颗粒包裹HGM的核壳结构填充物，并将其添加到聚合物内以形成导热氮化物颗粒包裹HGM且自身相互搭接的导热网络结构，以而使复合材料具有高热导率和低介电常数。本论文首先制备并探讨了HGM填充的导热和介电性能。结果表明，当HGM体积分数增加时，复合材料热导率、介电常数和损耗、压缩模量和强度呈下降的走势。当HGM体积分数相同时，复合材料热导率、介电常数和损耗、压缩模量和强度随HGM密度的减小而降低。当HGM密度为0.2g/cm3且体积百分比为60%时，最低介电常数可达到2.2。将复合材料热导率的实验值与不同论述模型进行预测，结果发现，Agari模型与HGM/Epoxy复合材料系统拟合的误差最小，表明该模型可用于该类复合材料的热导率预测。在上面陈述的基础上，本论文探讨了利用层层自组装(LBL)的策略预制具有核壳结构的HGM@AlN及HGM@BN复合填充物，系统探讨了不同制备条件下HGM对氮化物吸附量的影响。结果表明：当HGM经5wt.%KH-570表面处理之后，采取粘度为800cps的聚二烯丙基二氯化铵(PDDA)，并通过适量的巯基乙酸(MAA)调节溶液PH值，可以提升HGM对氮化物颗粒的吸附率，以而制备出氮化物颗粒包裹HGM的核壳结构的填充物。将核壳结构的复合填充物添加到聚合物中的实验结果表明，当聚合物基体为热塑性的低密度聚乙烯(LDPE)时，填充核壳结构的复合填充物比简单共混两种填充物制备的复合材料能够获得更好的热导率，并同时保持较低的介电常数。如，当复合材料中S60HS和AlN含量分别为50vol.%和2.91vol.%时，与共混两种填充物制备的复合材料[(AlN+HGM)/LDPE]相比，HGM@AlN/LDPE复合材料的热导率由0.23W/(m K)提升到了0.28W/(m K)，然而此时介电常数值在2.15-2.64，仍旧维持在较低水平，低于普通基板的介电常数5-8。HGM@BN/LDPE复合材料热导率及介电常数由于填料BN自身性质，使其相同体积下比HGM@AlN/LDPE复合材料具有更高的热导率和更低的介电常数。综上所述，HGM添加到聚合物中时，可有效的降低聚合物的介电常数及介电损耗，但热导率也随之降低，为弥补这一缺陷，本论文利用LBL策略制备氮化物包裹HGM的核壳结构复合填充物添加到热塑性聚合物中时，与简单共混两填充物相比，制备的复合材料具有更高的热导率，同时其介电常数仍旧维持在较低水平。关键词：复合材料论文热导率论文介电常数论文中空玻璃微球论文电子封装与基板材料论文
摘要4-6
Abstract6-10
1. 文献综述10-26
1.1 电子封装用聚合物复合材料进展需求10-11
1.2 填充型聚合物复合材料导热性能的探讨11-16
1.2.1 填充物类型对聚合物复合材料导热性能的影响11-12
1.2.2 填充型聚合物复合材料导热机理的探讨12-14
1.2.3 填充型聚合物复合材料导热模型的探讨14-16
1.3 聚合物复合材料介电性能探讨16-19
1.3.1 填充型聚合物复合材料介电性的探讨16-18
1.3.2 填充型聚合物复合材料介电机理的探讨18-19
1.4 核壳结构复合填充物的制备及其在复合材料中的运用19-25
1.4.1 化学策略制备核壳结构颗粒及其运用20-23
1.4.2 物理策略制备核壳结构颗粒及其运用23-25
1.5 本课题的探讨作用及内容25-26
2 HGM/Epoxy 复合材料导热、介电及压缩性能的探讨26-37
2.1 前言26-27
2.2 实验部分27-29
2.2.1 实验原料27-28
2.2.2 实验仪器设备28
2.2.3 实验历程28
2.2.4 性能测试28-29
2.3 结果与讨论29-36
2.3.1 HGM/Epoxy 复合材料导热性能浅析29-31
2.3.2 HGM/Epoxy 复合材料介电性能浅析31-33
2.3.3 HGM/Epoxy 复合材料压缩性能浅析33-35
2.3.4 HGM/Epoxy 复合材料断面 SEM 浅析35-36
2.4 本章小结36-37
3 HGM@氮化物核壳结构的制备及其 HGM@氮化物/Epoxy 复合材料的探讨37-48
3.1 前言37-39
3.2 实验部分39-41
3.2.1 实验原料39
3.2.2 实验仪器39
3.2.3 实验历程39-41
3.3 结果与讨论41-47
3.3.1 HGM@AlN 核壳结构颗粒的制备41-44
3.3.2 HGM@BN 核壳结构材料的制备44-45
3.3.3 HGM@AlN/Epoxy 复合材料性能探讨45-47
3.4 本章小结47-48
4 HGM@氮化物/LDPE 复合材料的探讨48-57
4.1 前言48
4.2 实验部分48-50
4.2.1 实验原料48-49
4.2.2 实验仪器49
4.2.3 实验历程49-50
4.2.4 性能测试50
4.3 结果与讨论50-56
4.3.1 HGM，HGM+氮化物，HGM@氮化物填充的 LDPE 复合材料的导热性能探讨50-52
4.3.2 HGM@AlN 及 HGM@BN 的核壳填充物添加 LDPE 复合材料的电性能影响52-54
4.3.3 HGM@氮化物/LDPE 基复合材料微观结构浅析54-56
4.4 本章小结56-57
5 全文总结57-58
6 参考文献58-63
攻读硕士学位期间发表的论文63-64
致谢64
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