[发明专利]一种聚酰亚胺电子封装材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺封装材料及其合成方法，特别是一种含氟高透明性聚芳硫醚酰亚胺电子封装材料及其合成方法。

背景技术

电子封装材料用于承载电子元器件及其连接线路，并具有良好的电绝缘性。封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用，对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用。电子封装材料从材料组成分，可分为金属基、塑料基和陶瓷基封装材料。

金属基封装材料较早应用到电子封装中，因其热导率和强度较高、加工性能较好，至今仍在研究、开发和推广。但是传统金属基封装材料的热膨胀系数不匹配，密度大等缺点妨碍其广泛应用；陶瓷封装基本上能满足以上要求，只是成本较高，适用于高级微电子器件的封装，如航空航天和军事工程的高可靠、高频、耐高温、气密性强的封装；而塑料基封装材料成本低、工艺简单，在电子封装材料中用量最大、发展最快。它是实现电子产品小型化、轻量化和低成本的一类重要封装材料。塑料基封装材料曾经存在致密性不够、离子含量高、耐温性不够等可靠性问题，随原料性能的提高和配方的完善，这些问题被逐渐解决。

电子封装材料中大功率LED的封装材料成为目前的研究热点。随着LED的亮度和功率的不断提高以及白光LED的发展，对LED的封装材料亦提出更高的要求，比如更高折光指数、高透光率、高导热性、耐紫外和热老化能力及低的热膨胀系数、离子含量和应力等。传统的金属基、陶瓷基封装材料由于自身的缺点已难适应功率型LED的封装。目前，国内外研究的热点集中在树脂基封装材料，其中以环氧树脂与有机硅树脂研究居多。但环氧树脂自身存在吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色、固化的内应力大等缺陷，大大影响和缩短了LED器件的使用寿命。而传统有机硅树脂的折射率低，CaN芯片具有高的折射率(约为2.2)，因此会增加界面折射带来的光损失，降低取光效率，不利于光的输出，从而限制了其应用。因此亟待寻找一种新的功率型LED封装材料。

聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环(酰亚胺基团)的一类聚合物，其中以含有肽酰亚胺环的聚合物尤为重要，是由二元酸和二元胺缩聚得到的。聚酰亚胺分子中含有十分稳定的芳杂环结构单元，作为特种工程材料具有其他高分子材料所无法比拟的高耐热性能、优良的机械性能和电性能，可满足大功率LED的封装。目前，聚酰亚胺主要采用溶液缩聚的二步法合成。

所谓溶液缩聚法就是反应物在溶剂中进行聚合的方法。

溶液缩聚的二步法制备PI：先由二酐和二胺获得前驱体PAA，再通过加热或化学方法，分子内脱水闭环生成PI。该法主要用于制备芳香族PI。

第一步制PAA预聚体中，由于二酐容易被空气或溶剂中的水分水解，得到的邻位二酸在低温下不能与二胺反应生成酰胺，从而影响PAA的分子量。所以使用前应将反应器、溶剂干燥，二酐应在使用前妥善保存，以防止水解。对于对水特别敏感的二酐(如均苯四酸二酐)，最好脱水后马上就用。反应时应将二酐以固态形式分批加入到二胺溶液中，同时搅拌，必要时还需冷却。然而，在实际应用时，分子量太高的PAA由于粘度过高而不便于加工。因此可根据需要，在生产过程中采取多加或少加二酐来调节分子质量。另外，在这一步中，除了物质的量比的影响外，PAA生成的难易还取决于芳香族二酐、二胺的反应活性。由于第一步为亲核加成反应，芳香族二胺氮原子上的电子云密度越高，反应活性越大，即芳香环上带有给电子基团(如甲基、乙基等)时反应活性高。芳香族二酐羰基碳原子的电子云密度越低，其反应活性越高，即芳香环上带有吸电子取代基(如硝基、羰基)的二酐反应活性高。在实际合成PAA时，芳香族二胺与芳香族二酐相比，二胺对PAA生成的难易影响更大。研究表明，在大多数情况下，生成高分子量PAA的适宜温度为15～20℃，且反应在极性溶液中进行。所制得的PAA溶液可在0℃下长期贮存，且粘度无显著变化。

第二步酰亚胺化反应，把PAA溶液进行梯度升温，去除溶剂后，经脱水环化得PI。脱水过程采用热脱水法，即高温化法。