摘 要

印刷线路板和封装材料目前主要向微型化方向发展，这种以聚合物为基础的电子封装材料，具有广阔应用前景。在实际电工和电子应用范围中，我们不仅要考虑电介质材料具有较低的介电常数，还要考虑其具有较大的热导率，这样才能满足微型线路板导热增大的需求。

本文通过将高导热纳米氮化铝进行机械搅拌加入到合成的聚酰亚胺（PI）中，以提高纳米复合薄膜的导热系数，并保持其较低的介电常数。采用KH550对纳米ALN粒子表面进行预处理，以提高有机--无机两相界面的结合力。采用TEM、SEM、阻抗分析仪和导热仪对材料的微观结构、热性能、电性能等进行了观察研究。

关键词：聚酰亚胺 氮化铝 导热系数 介电性能

Research of nanocomposite films with high thermal conductivity and low dielectric permittivity

Abstract

Printed circuit boards and electronic packaging materials are now the mALN direction of development of mieromation, polymer-based electronic packaging materials has broad prospects in the electronics package. In the actual application of the electronic domALN , dielectric materials it is necessary to consider a dielectric material having a low dielectric constant, but also consider having a greater thermal conductivity, so that they can meet the needs of the board and the growing device.

To improve the thermal conductivity of the Polyimide nanocomposite films, and mALNtALN its low dielectric constant.,ALN was dispersed into the Pl by mechanical stirring. KH550 was used as coupling agent to improve organic - inorganic phase interface binding force. Using TEM, SEM, and thermal impedance analyzer instrument microstructure, thermal properties, electrical properties and so on were observed and studied.

Key words: polyimide、AlN 、thermal conductivity、dielectric property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1微电子材料 1

1.2物质的导热性能 2

1.3 物质的介电性能 3

1.4 聚酰亚胺 3

1.5聚合物纳米复合材料 7

1.6 聚酰亚胺/氮化铝复合材料 9

1.7 本文的研究目的及意义 12

第二章 实验部分 13

2.1 实验部分 13

2.2性能表征及测试方法 14

第三章 结果与讨论 15

3.1 傅里叶红外光谱 15

3.2复合材料的力学性能 16

3.3复合材料的导热性能 17

3.4复合材料的SEM图 18

3.5复合材料的介电常数 19

结 论 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 文献综述

现代信息产业中,电子、微电子和光电子元件逐渐趋于高功率化、高密度化、高集成化和高运行速度，急切需要新一代的基板材料、封装材料和绝缘介质材料^[1]。现代信息产业对于新型材料的依赖，使得对于新一代电子元件材料的研究收获极大的关注度。谁能够率先研制出适应时代需求的新型电子材料，谁就能够领跑现代信息产业的发展。但是工业对于新一代电子元件材料的要求十分严格，不仅要求其具有高导热、高耐热的热力学性能，还需要其拥有低介电常数的电力学性能，同时还有稳定的化学性能和较强的机械性能，这一系列的制约因素也使得寻找合适配比的电子材料或者新型的电子材料，成为各个国家和研究院首先要解决的难题之一。氮化铝材料具有符合工业运用的导热性能、介电损耗，以及较为稳定的化学性能，使得氮化铝材料成为首选的电路基板材料。

正因为氮化铝具有如此优越的性能，所以我们可以在国内的各大文献综合网站上查找到很多关于氮化铝和聚酰亚胺的制备工艺和性能表征的研究和报告。综合各种类型的研究和报告，大致可以把氮化铝在加工过程中的主要问题归为以下几类：聚合物易变形，工艺耗能较高以及经济成本不低，同时制作成型的聚酰亚胺聚合物无法达到理论所预估的导热系数。如何在氮化铝和聚酰亚胺的制备流程中加入适当的杂化物，或者如何改变氮化铝和聚酰亚胺的制备流程工艺，使得制备生成的聚合物拥有在保持较低的介电性能的同时拥有更高的导热性能，使得新型的聚合物更加适应现代信息产业的发展要求，同时衍生出具有针对性的，能够满足不同电子材料元件对于聚合物的特殊要求（如：高导热高介电材料、低导热低介电材料），成为现代信息产业发展的瓶颈。

本实验采用简单的原位缩聚的方法来制备聚酰亚胺薄膜，在预处理溶液的过程中加入纳米级氮化铝材料，改变氮化铝加入量占溶剂的物质的量比，进行多次实验，并对实验所得聚酰亚胺薄膜进行介电性能和导热性能表征，以探讨氮化铝粒子的分布、含量，以及聚酰亚胺材料本身结构等对于材料的介电性能和导热性能的影响。寻找在其他变量不变的情况下，最优的介电性能和导热性能材料的物质配比。

1.1微电子材料

现代电子科学技术所表达的主要是微电子科学技术。微组装技术就是在高密度基板上，运用微焊接技术和封装的手段把微型元器件组装起来构成电路，形成同时具有较高的密度、速度和稳定性的微电子系统的综合性技术。多芯片是能够展现当前微组装技术的产品，主要作用就是把多个集成电路的芯片和其他器件组装在一个高密度多层互连基板上，然后封装在外壳之内^[2]。微组装技术是表面安装技术(SMT)的发展，还是高级混合LC技术，特别是多层基板技术、多层布线与互连技术、表面安装技术^[3]。

很多添加无机粒子的纳米复合材料有良好的绝缘性和化学稳定性，但是热导率低、介电常数高。BeO的虽然拥有比较高的热导率达到氧化铝的十倍之多，但BeO的造价昂贵同时有非常大的毒性。ALN与BeO、 SiC具有相接近的高热导率和热膨胀系数，也适用于大功率的半导体基板。

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