【分　 类】 化工与理学
【关 键 词】 电子器件；灌封材料；环氧；有机硅；无机填料
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正文：
摘 要 本文介绍了电子器件灌封材料的种类，阐述了环氧、有机硅灌封材料的组成、特性、应用现状、存在的问题及其性能优化改性的方法。分析了传统灌封材料的缺陷，指出了研制绝缘导热灌封材料的作用。采用对有机硅进行接枝改性并用AlN作为无机填料制成复合灌封材料的方案，指出了电子器件灌封材料的发展趋势。
关键词 电子器件；灌封材料；环氧；有机硅；无机填料
中图分类号：TQ32   文献标识码：A□□□文章编号：1000-6613（2009）00-0000-00
 
Present Situation And Development Trend of Potting Materials Using in Electron Device
Abstract：This paper introduces the sorts of potting materials. It elaborates the component 、properties 、using current situation、open question of epoxy potting materials and organic-silicon potting materials. And the method of Optimizing its function. Analyzing the defects of the traditional potting materials, the goal and meaning of researching the insulating heat conduction materials are clear. It uses organic-silicon and inorganic filling AlN powders to form the compound materials and development trend of  Potting Materials Using in electron device
 
 
Key words: electron device; potting material；epoxy；organic-silicon；inorganic filling.
 
 
在电子工业中，往往需要对电子元器件或组装部件进行灌封，使其与外界隔绝，以此提高电子器件抗冲击振动、抗恶劣环境、防尘防潮防腐的能力以及电绝缘导热等性能。目前的灌封材料多种多样，但是用得最多的主要是各种合成聚合物。环氧树脂、有机硅、有机硅环氧、聚酰亚胺、液晶聚合物、端羟基聚丁二烯^[1]、各类聚氨酯等。其中以环氧树脂和有机硅灌封材料由于其各种优良特性而被广泛应用。
1.  环氧树脂灌封材料
环氧树脂具有以下几个特性：（1）收缩率小；（2）优良的绝缘耐热性，耐腐蚀性好；（3）机械强度大，价格较低，可操作性好；（4）固化剂和促进剂的选择可千变万化，从而可制得具备不同性能的材料，以适应各种不同的要求。环氧树脂的成本相对较低，成型工艺简单，适合大规模生产，可靠性较高，因此近十年来发展较快。目前国外半导体器件的80～90%（日本几乎全部）是环氧树脂灌封材料封装，其发展趋势十分看好^[2]，欧美，日本等发达国家的电器用环氧树脂灌封材料不但品种多，而且专用性强、性能优良，更主要的是用作灌封材料的基材多种多样，可以根据工件对灌封材料的要求进行有针对性的选择。
目前国内电子用环氧灌封材料性能与国外相比在很多地方还存在许多不足，如：弹性不够^[3]，固化时有一定内应力，容易开裂，耐温冲能力差等问题。
1.1  环氧灌封材料的组成
环氧树脂灌封材料的组成是由环氧树脂改性剂、促进剂、固化剂、填料、脱模剂、着色剂等十几种组合配制而成^[4]。可选基材主要有双酚A环氧类、酚醛环氧类、脂环族环氧类等。（研究表明双酚F环氧类基材具有更好的性能，有望取代双酚A环氧类）。在加热和促进剂的作用下，环氧树脂与固化剂发生交联固化反应，成为热固性材料。
1.2  环氧树脂的改性
针对存在的问题，国内外大量学者对此进行了大量研究，对环氧树脂进行一系列的改性。
1.2.1  增韧改性^[5-6]  
1.2.1.1  橡胶、弹性体增韧改性。如CTBN、HTBN、HTPB、聚氨酯弹性体及硅橡胶等。
1.2.1.2  液晶聚合物增韧改性。这种方法90年代在国际上引起广泛关注，其机理主要是裂纹钉锚作用机制。
1.2.1.3  刚性高分子改性。其机理是通过形成了微观上的非均匀连续结构来实现，这种结构有利于材料的塑性变形，从而提高韧性。
1.2.1.4  核壳结构聚合物改性
核壳结构聚合物粒子的内部和外部富集成分不同，显示出特殊的双层结构或多层结构，与预料分别具有不同的功能，通过控制粒子的尺寸及改变其组成来改性环氧树脂，可以获得显著的增韧效果。
1.2.2  耐热性的改性
主要是环氧结构改性，如在环氧树脂分子中引入萘骨架，在提高耐热性的同时可改善其耐湿性；在环氧骨架中导入酰亚胺基，耐热性、机械性能也显著提高；选择含骨架为二胺类的化合物作为新型固化剂，T_g可提高50～70℃，耐热性和耐水性均得以提高；或加入填料SiO₂、AL₂O₃、ALN等，同时还可提高其导热性能。
1.2.3  降低内应力的改性
降低玻璃化温度；降低材料的的模量。目前最理想的方法是通过加入无机填充剂粉末，降低材料的线性膨胀系数。
2  有机硅灌封材料^[7-9]
2.1  有机硅的特性
（1）凝胶具有最广的工作温度范围（–60～320℃），耐高低温性能优异。
（2）固化时不吸热、不放热、固化后不收缩，对材料粘接性较好。
（3）具有优良的电气性能和化学稳定性能，耐水、耐臭氧、耐候性好。
（4）其灌封电子元器件后，可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震的作用，提高使用性能和稳定参数。
（5）导热性能优异，其导热系数是普通橡胶的四倍以上。
（6）使用方便，涂覆或灌封工艺简单，常温下即可固化。
硅橡胶是一种直链状的聚有机硅氧烷，摩尔质量一般在148000克／mol以上，它的结构形式与硅油类似，其通式如下：

通式中，n代表链节数，R’是烷基或羟基，R通常为甲基，但也可引入其它基团，如乙基、乙烯基、苯基、三氟醛等，以改善和提高某些性质。
聚硅氧烷分子中主链由引Si–O键组成，具有与无机高分子类似的结构，其键能高达450KJ／mol，所以具有优良的稳定性。
2.2  有机硅灌封材料的现状
基于这些优良的特性，近年来有机硅凝胶已被广泛用作电子元件的封装材料。硅橡胶灌封胶按分子结构和交联方法可分为两类：缩合型室温固化硅橡胶（简称RTV硅橡胶）；加成型硅橡胶（简称ARC硅橡胶）。ARC硅橡胶固化无小分子放出，交联结构易控制，收缩率极小，在0.2％以下，电学性能、弹性待均优于RTV硅橡胶，且工艺性能优越，既可在常温下固化，又可加热，于短时间内（几分钟）固化，所以ARC硅橡胶灌封胶在国内外均公认为是极有发展前途的电子化学品。针对易催化剂“中毒”现象国内研制出了两种新型加成型ARC硅橡胶：TAS和MDAS热固化硅橡胶。
2.2.1  中温硫化硅橡胶（LTV硅橡胶）
以LTV硅橡胶为基胶，以低粘度甲基乙烯基聚硅氧烷为稀释剂，加热混合后混入适量的石英粉、炭黑、链增长剂、交联剂和铂催化剂，由此制得的新型有机硅阻燃灌封料具有流动性好、易排泡、物理机械性能和电气性能优异、阻燃等特点，适合作小缝隙电器无件的灌封材料。
2.2.2  室温硫化硅橡胶

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