基板材料是电子封装系统中的重要组成部分,其作用是搭载、固定电子元器件,利用其表面或内部形成的电路图形,进行电路连接,同时兼有绝缘、导热隔离及保护元器件的作用。随着消费类电子产品和移动产品的不断变轻、变薄和智能化,有机基板材料因其较低的介电常数、高耐吸湿性、低的密度、易于实现微型图形电路加工、易机械加工等特性受到越来多的广泛关注,成为电子封装的首选基板材料。随着电子器件性能的飞速提升,尺寸不断缩小,芯片的内部互联、传输线路、芯片模块和模板连接等线路模式变得愈来愈密集,现有有机基板材料的性能越来越无法满足要求,开发高性能有机基板材料具有重要作用。本论文在对国内外有机基板材料研究现状的分析与未来有机基板材料发展趋势归纳基础上,以制备高性能有机基板材料性能为目标,制备了几款新型有机基板材料。研究了有机基板的力学性质,热学性能和介电性能与材料的微观结构及其维纳界面之间的关系,取得的主要研究结果总结如下:1.针对现有有机基板材料韧性不足的问题,以聚乙二醇（PEG）为玻璃纤维表面改性剂和双马来酰亚胺-双嗪胺树脂（BT树脂）增韧剂,制备了BT/玻璃纤维/PEG有机基板材料,实现了PEG对BT/玻璃纤维有机基板材料增强增韧效果。深入研究了PEG的分子链段长度及其含量对复合材料力学性能的影响。研究发现BT/玻璃纤维/PEG有机基板材料的最大伸长率、拉伸强度以及韧性随着PEG分子链长度的增加而增加。良好的力学增强和增韧效果主要归结PEG在玻璃纤维与BT树脂之间形成“桥梁”。另外,研究发现PEG的加入略微降低了有机基板材料的热学性能和介电性能的影响,但是BT/玻璃纤维/PEG有机基板材料的玻璃化转变温度和介电常数依然分别为225.1℃和4.4,满足电子封装领域对于有机基板材料耐热性能和介电性能的要求。2.针对现有有机基板材料因加入大量填料而导致其脆性增大的问题,我们利用碳纳米管优异的力学性能,同时保证BT树脂/玻璃纤维有机基板材料绝缘性能的特性,采用原位化学还原的方法制备了多壁碳纳米管（MWCNT）表面包覆一层绝缘的SiO₂层的复合填料--MWCNT@SiO₂。采用MWCNT@SiO₂为填料制备了BT树脂/玻璃纤维/MWCNT@SiO₂复合材料。研究发现MWCNT@SiO₂比原始的MWCNT和商用的SiO₂具有更加优异的力学增强效果。在相同填料含量情况下,复合材料的力学强度（拉伸强度和杨氏模量）随着SiO₂层厚度的增加而增加。同时,复合材料的力学强度随着MWCNT@SiO₂含量的增加而增加,在4.0 wt%的添加量情况达到最大值,拉伸强度和杨氏模量分别达到248.4 MPa和10.8 GPa。复合材料性能的提高主要是归因于碳纳米管的内在性质,均匀分散,以及提高的界面相互作用。此外,由于SiO₂层的存在,MWCNT@SiO₂的加入,复合材料仍然保持高电气绝缘性能(9.63×10¹²Ωcm)。3.针对未来有机基板材料薄型化的发展趋势,制备了无玻璃纤维布的BT树脂/MWNCT@SiO₂复合材料。研究发现MWCNT@SiO₂比原始的MWCNT和商用的玻璃纤维具有更加优异的力学增强效果。在相同填料含量情况下,复合材料的力学强度（拉伸强度和杨氏模量）随着SiO₂层厚度的增加而增加。同时,复合材料的力学强度随着MWCNT@SiO₂含量的增加而增加。由于SiO₂层的存在,MWCNT@SiO₂的加入,复合材料仍然保持高电气绝缘性能（2.36×10⁹Ω.cm）。另外,MWCNT@SiO₂基本上没有影响纯BT树脂的光学透过性和介电性能。进一步地,复合材料的热稳定性能随着MWCNT@SiO₂的增加而增加。当MWCNT@SiO₂含量为1.6 wt时,其5%热失重温度达到353.7°C,比纯BT树脂高18.5°C。这些优异性能的获得主要归结于MWCNT@SiO₂与BT树脂较强的相互作用力。为了验证BT/MWCNT@SiO₂复合材料在有机基板材料中的应用,我们制备了一款频率闪烁电子器件。因此,我们提出的采用新型的MWCNT@SiO₂作为增强粒子制备的无玻璃纤维复合材料为有机基板材料的薄型化提供了理论基础。4.结合天然贝壳微米/纳米多尺度微观结构与力学性能关系启发,我们以非共价键功能化BN纳米片（NF-BNNSs）和聚乙烯醇（PVA）为原料,采用真空辅助抽率技术制备仿贝壳结构纳米BN纸。研究发现,所制备的f-BNNSs/PVA纸具有优异力学性能,且力学性能随着PVA的含量增加而增加,在PVA含量为6.0 wt%时达到最大值,其拉伸强度、杨氏模量和韧性分别高达125.20 MPa、15.7 GPa和2.37 MJ m^-3。另外,所制备的f-BNNSs/PVA纸同时具有优异的导热性能(面内导热系数6.95 W m^-1 K^-1)。这些优异的性能主要归结于NF-BNNSs和PVA有序的“砖-瓦”结构排列。其中长链的PVA通过氢键作用当做桥梁实现了NF-BNNSs之间的连接。采用f-BNNSs/PVA纸作为基板材料,我们制备了一款简单的电子器件。研究表明,f-BNNSs/PVA纸具有更好的散热能力,使得LED的最高结点温度仅为34.6℃,很好的保护的LED的使用性能和延长了LED的使用寿命。研究证明,f-BNNSs/PVA纸高的导热性能和优异的机械性能,使其有望应用于柔性电子器件领域。5.为了实现低导热粒子填充复合材料具有高的导热性能,我们采用冰模板法制备了结构可控的三维结构BNNSs。以此作为骨架,填充液态环氧树脂制备了环氧树脂/三维结构BNNSs复合材料。对比传统的随机混合方式制备的复合材料,环氧树脂/三维结构BNNSs复合材料在较少BNNSs含量情况下表现出更高的和各向异性的导热性能。当BNNSs含量为9.29 vol%时,复合材料在平行和垂直方向的导热系数分别达到2.85和2.40W m^-1 K^-1。而在此含量是,随机混合BNNSs复合材料的导热系数仅为1.13 W m^-1 K^-1。更高的导热性能主要归结于三维网络结构BNNSs界面热阻(5.9-7.7×10^-9 m² K W^-1)远远低于随机分布BNNSs复合材料的界面热阻(9.21×10^-7 m² K W^-1)。另外,该复合材料具有更低的热膨胀系数（CTE,24-32 ppm/K）,以及更高的玻璃化转变温度（130-136℃）。本研究为制备高性能的有机基板材料提供了一种新的视角。6.以有机基板材料常用的液晶环氧树脂为基体树脂,采用静电纺丝技术制备了一种高导热低介电的多孔纤维状材料。在高的静电引力作用下,液晶环氧树脂中的液晶单元发生了定向排列,实现聚合物高的导热性能。环氧树脂纤维膜的导热系数受单根纤维直径的调控,最高达到0.8 W m^-1 K^-1,此值高于纯环氧树脂导热系数约3倍。另外,由于静电纺丝技术形成的液晶环氧树脂纤维之间存在空洞,所制备的材料具有低的介电性能（1.0MHz时的介电常数和介电损耗分别为1.8和0.075）,静电纺丝技术实现了液晶环氧树脂由脆性向韧性的转变。为了验证制备的多孔纤维状材料可以应用于韧性有机基板材料,我们制备了一款简单的柔性电路。采用红外热像技术证实了有机基板材料对功率器件（LED）具有散热效果。制备的柔性、高导热以及低介电的环氧树脂纤维膜有望代替传统的柔性基板,应用于下一代柔性电子器件的基板材料。