为了改善填充纳米二氧化硅无流底胶的流变特性，二氧化硅颗粒表面使用硅烷偶联剂处理[11]。处理后，纳米级二氧化硅颗粒大部分表面覆盖有硅羟基团。纳米二氧化硅颗粒的这种亲水表面不能与树脂很好地融合，因此二氧化硅不能被树脂很好地润湿。相反，带有亲水表面的二氧化硅颗粒很容易通过氢键相互结合，并形成不规则的集聚体。这些二氧化硅集聚体会在环氧树脂基体中形成网状结构，并将液态环氧树脂封闭在网状结构的间隙中，因此这会影响复合底胶的流动性，并且随着二氧化硅填料含量的增加，底胶的粘度也会显著地增加。无流底胶的高粘度会导致底胶的分散变得困难，而且会阻止焊料回流过程中芯片的倒塌和焊点的形成。同样，二氧化硅集聚体的存在降低了底胶中填充物的允许最大含量，从而导致底胶的热机械性能下降。
为了减少底胶的粘度并增加填充物的含量，有必要减少二氧化硅颗粒的集聚程度。对于纳米级填充颗粒，机械搅拌和分散加工方法，如高速剪切或研磨，都不能有效地分散这些颗粒集聚体，因为使颗粒保持集聚状态的静电力强于速度梯度产生的剪切力。在这种情况下，有必要通过纳米颗粒表面的化学处理，来确保环氧树脂中纳米二氧化硅颗粒具有较好的分散度和相容性。
硅烷偶联剂常用于处理填充物二氧化硅，是因为它具有独特的双功能基团结构，一端能跟二氧化硅表面的硅羟基团连接，另一端同环氧树脂相容。这一表面改性过程可以描述为，在极性介质中硅烷偶联剂与二氧化硅表面之间发生水解和缩合反应。硅烷同二氧化硅表面的结合使得二氧化硅表面不存在单独的硅羟基，并将其疏水性表面变为亲水性表面。表面处理的理想效果是减少纳米二氧化硅颗粒间的相互作用，从而使环氧树脂中的纳米二氧化硅颗粒分布均匀。图14.2a所示为未经过硅烷偶联剂处理时纳米二氧化硅颗粒所形成的大型集聚体，图14.2b所示为经过硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅颗粒。
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图14.2 纳米二氧化硅复合底胶的扫描式电子显微镜图[12]
a）未处理 b）处理后
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