塑料橡胶和复合材料

1、一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识一、基础知识塑料中的专业术语塑料中的专业术语B B阶阶热固性树脂固化中的中间阶段，在这一阶段，树脂热固性树脂固化中的中间阶段，在这一阶段，树脂受热并发生流动，因而可在所需形状下最终固化受热并发生流动，因而可在所需形状下最终固化pHpH值值一种溶液酸性和碱性状态的度量，一种溶液酸性和碱性状态的度量，pHpH值是值是7 7是中性的是中性的（蒸馏水），（蒸馏水），pHpH值低于值低于7 7时随着时随着pHpH值趋于值趋于0 0酸性变大；酸性变大；

2、pHpH值大于值大于7 7时随着时随着pHpH值趋于值趋于1414碱性增大碱性增大表面表面电阻率电阻率材料表面的单位正方形两个对边之间的电阻，可能材料表面的单位正方形两个对边之间的电阻，可能由于测量条件的不同变化较大由于测量条件的不同变化较大玻璃态转玻璃态转化温度化温度材料失去其玻璃态性能而变成半液态的温度材料失去其玻璃态性能而变成半液态的温度触变触变描述材料在静止时呈凝胶状而搅拌时呈液态的行为描述材料在静止时呈凝胶状而搅拌时呈液态的行为催化剂催化剂这种化学物质可以引起或加速树脂固化但并不成为最终产物的一这种化学物质可以引起或加速树脂固化但并不成为最终产物的一个化学组成部分个化学组成部分弹性模

3、量弹性模量 材料在弹性变形状态下，应力与应变的关系材料在弹性变形状态下，应力与应变的关系电容电容当导体之间存在电位差时，导体和介电体的系统储存电的能力。当导体之间存在电位差时，导体和介电体的系统储存电的能力。它的数值表示为电量与电位差的比值，并且始终是正值。它的数值表示为电量与电位差的比值，并且始终是正值。C=Q/EC=Q/E电阻率电阻率材料抵抗电流通过其本体或表面流过的能力。体积电阻率的单位材料抵抗电流通过其本体或表面流过的能力。体积电阻率的单位是：欧姆是：欧姆. .厘米；面积电阻率的单位是：欧姆厘米；面积电阻率的单位是：欧姆介电常数介电常数又称介电系数或电容率，它指单位电位梯度下决定介电材

4、料每单又称介电系数或电容率，它指单位电位梯度下决定介电材料每单位体积储存静电能的性能位体积储存静电能的性能. K. K介电强度介电强度绝缘材料在发生电击穿前所能经受的电压，通常表示为电压梯度绝缘材料在发生电击穿前所能经受的电压，通常表示为电压梯度（如伏每密尔，（如伏每密尔，V/milV/mil）晶态熔点晶态熔点 材料中的晶态结构破坏的温度材料中的晶态结构破坏的温度聚合聚合使两种或两种以上同种单体或聚合物进行化学结合形成一个具有使两种或两种以上同种单体或聚合物进行化学结合形成一个具有更高分子量的分子的过程更高分子量的分子的过程一、基础知识一、基础知识抗弯模量抗弯模量在弹性范围内应力与相应应变的比

5、在弹性范围内应力与相应应变的比模塑模塑通过压缩模塑、传递模塑、注射模塑或某些其他的压力工通过压缩模塑、传递模塑、注射模塑或某些其他的压力工艺形成塑料制品艺形成塑料制品热导率热导率材料导热的能力，是当单位正方体材料的两个面温度差材料导热的能力，是当单位正方体材料的两个面温度差11时，在单位时间内通过其热量的物理常数时，在单位时间内通过其热量的物理常数热固性树脂热固性树脂是一类加热时通过化学反应发生固化，而固化后不能靠加是一类加热时通过化学反应发生固化，而固化后不能靠加热重新软化的树脂热重新软化的树脂热塑性树脂热塑性树脂是一类易于软化且重复加热后又重新软化的树脂，其硬化是一类易于软化且重复加热后又

6、重新软化的树脂，其硬化是通过冷却实现的是通过冷却实现的溶剂溶剂溶解其他物质的液态物质溶解其他物质的液态物质一、基础知识一、基础知识二、热塑性塑料二、热塑性塑料聚酰亚胺聚酰亚胺 polyimide 二、热塑性塑料二、热塑性塑料聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯聚萘二甲酸乙二醇酯聚萘二甲酸乙二醇酯二、热塑性塑料二、热塑性塑料二、热塑性塑料二、热塑性塑料polyvinylchloride ：二、热塑性塑料二、热塑性塑料三、热固性塑料三、热固性塑料四、橡胶四、橡胶几种塑料成形方法介绍几种塑料成形方法介绍1.模具 2.喷嘴 3.加热器 4.螺杆 5.料筒 6.料斗 7.螺杆传动装置 8.注射液压缸

7、 9.行程开关1.挤出机 2.机头 3.冷却定型装置 4.牵引装置 5.切断器 6.卸料槽1.上凸模固定板 2.上凸模 3.凹模 4.下凸模 5.下凸模固定板 6.垫板1.柱塞 2.加料腔 3.上模板 4.凹模 5.型芯 6.型芯固定板 7.垫板五、应用五、应用五、应用五、应用电子封装用电子封装用聚合物材料发展趋势聚合物材料发展趋势 一、聚合物封装材料的重要作用聚合物封装材料的重要作用关关键键性性封封装装材材料料1、高性能、高性能环氧塑封环氧塑封材料材料5、导电、导电/热粘结材料热粘结材料 3、高密度多层封装基板高密度多层封装基板. . . . . . . . . . .2、层间介电绝缘材料、

8、层间介电绝缘材料4 4、光波传导介质材料、光波传导介质材料重要的聚合物材料重要的聚合物材料 1、功能性环氧树脂、功能性环氧树脂 2、高性能聚酰亚胺、高性能聚酰亚胺 3、特种有机硅树脂、特种有机硅树脂 4、光敏性、光敏性BCB树脂树脂 5、高性能氰酸酯树脂、高性能氰酸酯树脂 聚合物封装材料的性能需求聚合物封装材料的性能需求二、高性能环氧模塑材料二、高性能环氧模塑材料1 1、本征阻燃化：无毒无害、本征阻燃化：无毒无害2 2、耐高温化：、耐高温化：260-280 260-280 3 3、工艺简单化、工艺简单化: : 低成本、易加工低成本、易加工环氧塑封材料的无卤阻燃化环氧塑封材料的无卤阻燃化OORR

9、RRCCH3CH3HOOHBrBrBrBr环氧树脂环氧树脂的阻燃性的阻燃性 实现环氧塑封材料无卤阻燃的途径实现环氧塑封材料无卤阻燃的途径 本征阻燃性环氧塑封材料本征阻燃性环氧塑封材料OnF3COOHnF3C本征阻燃性环氧塑封材料本征阻燃性环氧塑封材料8081828384850.070.080.090.100.110.120.130.140.15Water update (%)SiO2 content(wt.%) B series F series 样品尺寸：样品尺寸：5050* *3 mm3 mm测试条件：沸水中浸泡测试条件：沸水中浸泡8 8小时小时本征阻燃性环氧树脂的阻燃机理本征阻燃性环氧树

10、脂的阻燃机理 主链中含有联苯结构和苯撑结构的酚醛型环氧树脂和酚主链中含有联苯结构和苯撑结构的酚醛型环氧树脂和酚醛型环氧固化剂在固化反应后形成了高度阻燃的网络结构，醛型环氧固化剂在固化反应后形成了高度阻燃的网络结构，其阻燃性主要归功于在高温下的低弹性和高抗分解性导致燃其阻燃性主要归功于在高温下的低弹性和高抗分解性导致燃烧时形成稳定的泡沫层。泡沫层主要由树脂体，炭和分解时烧时形成稳定的泡沫层。泡沫层主要由树脂体，炭和分解时产生的挥发性物质构成，有效地阻隔了热传递。产生的挥发性物质构成，有效地阻隔了热传递。 最近研制无卤阻燃塑封料的性能最近研制无卤阻燃塑封料的性能 高耐热高耐热PI塑封材料塑封材料2

11、00250300350400103104105106050010001500200025003000 In*I, Pa.STemperature, oCTime, S 0200040006000800010000104105106200220240260280300320340360380400 In*I, Pa.STime, STemperature, oC 注射温度：注射温度：360 360 o oC C 注射压力：注射压力：150 MPa150 MPa模具温度：模具温度：150 150 o oC C100200300400500600700800406080100 Weight, %Te

12、mperature, oCKHTPI-1拉伸强度MPa拉伸模量GPa断裂伸长率%弯曲强度MPa弯曲模量GPa注塑件1002.9501423.2模压件993.07.41523.4薄 膜1082.37.4- 三、液体环氧底填料三、液体环氧底填料 Underfill 的作用的作用: 1) 增强机械稳定性增强机械稳定性 2) 降低降低CTE及内应力及内应力 3) 防尘防潮防污染防尘防潮防污染 环氧底填料的填充工艺环氧底填料的填充工艺环氧底填料成为工艺成败的关键因素环氧底填料成为工艺成败的关键因素 典型典型Underfill材料的性能材料的性能 四、四、Low-k 层间介质材料层间介质材料 1、光敏聚酰

13、亚胺树脂、光敏聚酰亚胺树脂 2、光敏、光敏BCB树脂树脂 3、光敏、光敏PBO树脂树脂 高电绝缘性高电绝缘性击穿强度高击穿强度高低低CTEOOOONON低介电常数低介电常数低介电损耗低介电损耗宽频宽频/高温稳定高温稳定吸潮率低吸潮率低抗高温湿热抗高温湿热 尺寸稳定好尺寸稳定好/抗蠕变抗蠕变Polyimides耐化学腐蚀耐化学腐蚀物理稳定性好物理稳定性好 耐高温耐高温/耐低温耐低温 聚酰亚胺在电子封装中的应用聚酰亚胺在电子封装中的应用 1、芯片表面钝化保护；、芯片表面钝化保护； 2、多层互连结构的层间、多层互连结构的层间 介电绝缘层（介电绝缘层（ILD）；）； 3、凸点制作工艺、凸点制作工艺 4

14、、应力缓冲涂层；、应力缓冲涂层； 5、多层封装基板制造、多层封装基板制造 PI在在FC-BGA/CSP中的典型应用中的典型应用先进封装对先进封装对PI材料的性能要求材料的性能要求 PSPI树脂的发展趋势树脂的发展趋势 PSPI树脂的光刻工艺树脂的光刻工艺非光敏性PI树脂光敏性PI树脂 化学所层间介质树脂的研究化学所层间介质树脂的研究HOCF3OHCF3F3CHOCF3OHCF3F3CO2NNO2HOCF3OHH2NNH2F3CCF3ClOCCF3COClRCF3CORNHHOCF3F3CCF3N CHOHOnnCF3RNOCF3F3CCF3NOHNO3Pd/Chydrazinepropylen

15、e oxide-2nH2OPoly(o-hydroxyamide) (PHA)PBOR=-H; PBO-1R=-CF3, PBO-29F-bisphenol9FAPR=-H; PHA-1R=-CF3, PHA-2国产正性PSPI树脂的光刻图形 光敏性苯并环丁烯光敏性苯并环丁烯(BCB)树脂树脂 光敏性光敏性BCB树脂的化学过程树脂的化学过程101001000020406080100101001000020406080100R (%)Exposure dose mJ/cm2D0D1/2D1D0=550 mJ/cm20=lg(D0/D1)-1=1.96五、高密度封装基板五、高密度封装基板 1、低介

16、电常数与损耗、低介电常数与损耗 2、耐高温化：、耐高温化：260 oC 3、多层高密度化、多层高密度化 先进聚合物封装基板先进聚合物封装基板微孔连接微孔连接微细布线微细布线多层布线多层布线薄型化薄型化封装基板对材料性能的要求封装基板对材料性能的要求封装技术发展封装技术发展无铅化无铅化高密度化高密度化高速高频高速高频系统集成系统集成化化高韧性高韧性高高T Tg g低介电常数低介电常数低吸水率低吸水率综合性能优异综合性能优异低低CTECTE微细互联多层化薄型化高频信号集肤效应信号衰减多类型系统混杂植入无源有源器件回流焊温度提高约30oC液态经历时间延长降温速率加快优点：加工性能好成本低缺点：Tg低

17、（150oC）韧性差封装基板用基体树脂封装基板用基体树脂环氧树脂BT树脂PI树脂OOOONONONOOO C N优点：Tg较高（200oC）缺点：韧性差优点：高Tg（300oC）高力学性能综合性能优异缺点：加工困难高密度高密度PIPI封装基板材料封装基板材料 有芯板有芯板 无芯板无芯板PI/GlassPI/Glass芯板芯板积层树脂积层树脂TgTg，oC C260260TgTg，oC C260260介电常数介电常数4.44.4介电常数介电常数2.72.7线宽，线宽，m m1717线宽，线宽，m m33线间距，线间距，m m75/7575/75线间距，线间距，m m15/1515/15层数层数2

18、424层数层数2 2焊间距，焊间距，mmmm1.001.00焊间距，焊间距，mmmm0.180.18高密度封装基板的性能高密度封装基板的性能代表性封装基板性能代表性封装基板性能73 化学所化学所PI封装基板树脂研究封装基板树脂研究热塑性聚酰亚胺热固性聚酰亚胺ArOnNOONNOOOONOOArMPIaAr=OOF3CCF3OOMPIbCF3F3CArOnNOONNOOOONOOArAr=OOF3CCF3andHTPIOOF3CCF3HGPI-1OOF3CCF3OOH3CH3CCH3CH3OOF3CCF3CH3H3CCH3H3CCH3CH3;HGPI-3HGPI-4HGPI-2PI封装基板材料性能封装基板材料性能 六、光波导介质材料六、光波导介质材料 PI光波传导介质材料光波传导介质材料PI光波传导材料的典型性能光波传导材料的典型性能150200250300350400450312.5oC327.4oC350.4oCPI-3 ODPA/6FMAPI-1 BPDA/6FMAPI-2 BTDA/6FMAHeat Flow (w/g)Temp