一种单组分热固封装胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种单组分热固封装胶及其制备方法。


背景技术：

2.环氧封装胶水可用于电子元器件、金属材料的粘结和密封，目前市场上以双组分封装胶居多，而双组分胶水使用前需要称量后混合，混合过程中还可能存在混合比例、混合均匀度偏差，混合后存在大量气泡等诸多问题，不易操作，不适合机械化生产，降低了生产效率和产能，而且实际大量生产中还存在配好的产品没及时使用而浪费的情况，增加了生产成本。而单组分封装胶水使用时不用混合，操作简单，同时使用过程中不存在产生气泡等优势。此外，单组分环氧封装胶固化时间可控，固化后在密封、防水、粘结强度、电器性能方面满足越来越高的苛刻要求。
3.随着电子产品的高速发展，小型化、多功能化和模块化成为现代电子、电器的发展趋势，如高度集成的线路板、模块、模组等引脚以及极度密集、纤细的接线端子，但却给产品的性能提出了更高的要求。一方面，由于目前环氧封装胶的固化收缩率大、固化后随温度变化的膨胀收率大等缺点，从而使得封装后的引脚或接线端子移位，甚至断裂，造成线路板、模组、模块的短路或断路不良；另一方面，在封装胶的制备过程中，为降低体系固化收缩率和固化后的热膨胀系数(cte)，通常需要添加大量膨胀系数小的无机填料，但当添加到一定数量时，胶体粘度会急剧增大从而影响封装工艺的可操作性。
4.因此，亟需研发一种固化温度低且固化速度快，具有低收缩率和低线性膨胀系数且具有一定韧性的单组分热固封装胶。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种单组分热固封装胶及其制备方法。该单组分热固封装胶固化温度低且固化速度快，固化后膨胀收缩率低且具有一定的韧性，本体强度高，高玻璃转化温度，具有耐高低温冲击、耐湿热的优点，能够满足高密度引脚、端子线路板、模块和模组等的封装要求。
6.按照本发明的技术方案，所述单组分热固封装胶，由以下重量份数的组分构成：环氧树脂100份、固化剂15
‑
30份、消泡剂0.1
‑
0.3份、分散剂0.2
‑
1.5份、颜料0.1
‑
0.5份和填料150
‑
350份。
7.优选的，所述填料由直径为1.0μm、5μm和40μm的球形二氧化硅混合而成。
8.所述1.0μm、5μm和40μm的球形二氧化硅的重量比为0.1
‑
1:15
‑
40:55
‑
95。
9.优选的，所述1.0μm、5μm和40μm的球形二氧化硅的重量比为1:36:63。
10.需要进一步说明的是，通过采用不同直径的球形二氧化硅填料配比达到最大填充的目的，从而使得固化后的膨胀收缩率大幅度降低；本发明球形二氧化硅填料经硅氧烷偶联剂活性处理，以此来达到降低体系粘度、热膨胀系数和最大填充。
11.进一步地，所述环氧树脂选自双酚f型环氧树脂、双酚a型环氧树脂和二氧化硅改性环氧树脂中的一种或多种。
12.优选的，所述环氧树脂为双酚f型环氧树脂、双酚a型环氧树脂和二氧化硅改性环氧树脂的混合物。
13.优选的，所述双酚f型环氧树脂、双酚a型环氧树脂和二氧化硅改性环氧树脂的重量比为30
‑
60:20
‑
30:15
‑
30。
14.优选的，所述双酚f型环氧树脂、双酚a型环氧树脂和二氧化硅改性环氧树脂的重量比为60:20:20。
15.具体的，所述环氧树脂为新日铁8170c双酚f型环氧树脂、国都8128双酚a型环氧树脂和赢创nanopox e500二氧化硅改性环氧树脂的混合物。通过添加双酚f型环氧树脂降低体系粘度；二氧化硅改性环氧树脂为低粘度环氧树脂，其内添加40％的球形二氧化硅可有效降低固化收缩率；双酚a型环氧树脂进一步提供固化低收缩。
16.优选的，所述固化剂选自咪唑类固化剂和/或改性铵类固化剂。
17.优选的，所述咪唑类固化剂选自pn23j、pn40和pn
‑
h中的一种或多种。
18.优选的，所述固化剂为粒径3μm的pn23j和粒径10μm的1021固化剂的混合物。
19.具体的，添加pn23j和1021固化剂能够达到低温固化(80℃以下固化，如果固化温度过高会使某些原件或模块失效)、缩短固化时间并提供适当韧性。
20.优选的，所述消泡剂选自byk530、byk024和byk052中的一种或多种。
21.优选的，所述分散剂选自byk110、byk163和byk204中的一种或多种。
22.优选的，所述颜料选自炭黑、碳酸钙、石墨烯和钛白粉中的一种或多种。
23.本发明另一目的是提供一种单组分热固环氧封装胶的制备方法，包括以下步骤：
24.(1)按重量份数计，将100份环氧树脂、0.1
‑
0.3份消泡剂和0.2
‑
1.5份分散剂预分散5
‑
8min，得到混合料a；
25.(2)向所述混合料a中加入0.1
‑
0.5份颜料和150
‑
350份填料，真空脱泡，得到混合料b；
26.(3)向所述混合料b中加入15
‑
30份固化剂，真空脱泡，得到所述单组分热固封装胶。
27.具体的，一种单组分热固环氧封装胶的制备方法，包括以下步骤：
28.(1)称取配方量的环氧树脂、消泡剂和分散剂预分散5
‑
8min至均匀，得到混合料a；
29.(2)在所述混合料a中加入配方量的颜料和填料分散均匀，真空脱泡，得到混合料b；
30.(3)在所述混合料b中加入配方量的固化剂分散均匀，真空脱泡，得到所述单组分热固封装胶，然后分装储存，储存温度为2
‑
8℃。
31.需要说明的是，整个制备过程中控制混合料的温度不超过35℃。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
33.(1)本发明单组分热固封装胶通过采用不同直径的球形填料配比使得固化后体系的热膨胀收缩率大幅度降低，且达到了降低体系粘度和最大填充的目的；
34.(2)本发明单组分热固封装胶可低温固化，固化速度快，固化过程中散热低，对于热敏感元器件，甚至摄像模组ir玻璃镀膜均无损伤，绝缘性能和力学性能优良，耐热性好，
流动性佳，吸水率小；
35.(3)本发明单组分热固封装胶的制备方法工艺简单，生产成本低，对环境友好，应用前景广阔。
具体实施方式
36.下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
37.本发明实施例所采用的原料均为市售常规原料。其中，pn23j购自精细化学株式会社；1021固化剂购自高新材料(上海)有限公司；byk
‑
530和byk
‑
110均购自德国byk毕克公司。
38.实施例1
39.按表1配方将8170c环氧树脂、8128环氧树脂、e500改性环氧树脂、byk530消泡剂和byk110分散剂预分散5min至均匀；加入炭黑t4和1175球形填料分散均匀，真空脱泡；加入pn23j固化剂和1021固化剂分散均匀，真空脱泡，得到产品，然后分装储存，储存温度为5℃。整个制备过程中，注意控制物料的温度不超过35℃。
40.其中，1.0μm、5μm和40μm的球形二氧化硅的重量比为1:36:63。
41.表1实施例1各组分添加量配方
42.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂608128环氧树脂20e500改性环氧树脂20byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料350t4炭黑0.4pn23j固化剂201021固化剂7
43.实施例2
44.在实施例1的基础上将表1配方中各组分的添加量替换为表2中各组分的添加量。
45.表2实施例2各组分添加量配方
46.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂508128环氧树脂25e500改性环氧树脂25byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料200t4炭黑0.4pn23j固化剂20
1021固化剂5
47.实施例3
48.在实施例1的基础上将表1配方中各组分添加量替换为表3中各组分添加量。
49.表3实施例3各组分添加量配方
50.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂508128环氧树脂30e500改性环氧树脂20byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料250t4炭黑0.4pn23j固化剂201021固化剂7
51.实施例4
52.在实施例1的基础上将表1配方中各组分添加量替换为表4中各组分添加量。
53.表4实施例4各组分添加量配方
54.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂408128环氧树脂30e500改性环氧树脂30byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料300t4炭黑0.4pn23j固化剂151021固化剂10
55.实施例5
56.在实施例1的基础上将表1配方中各组分添加量替换为表5中各组分添加量。
57.表5实施例5各组分添加量配方
58.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂608128环氧树脂20e500改性环氧树脂20byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料350t4炭黑0.4
pn23j固化剂151021固化剂10
59.实施例6
60.在实施例1的基础上将表1配方中各组分添加量替换为表6中各组分添加量。
61.表6实施例6各组分添加量配方
62.组分名称质量份/kg8170c环氧树脂508128环氧树脂20e500改性环氧树脂30byk530消泡剂0.2byk110分散剂0.81175球形填料150t4炭黑0.4pn23j固化剂151021固化剂7
63.实施例7
‑864.在实施例1的基础上将1.0μm、5μm和40μm的球形二氧化硅的重量比为1:36:63替换为0.1:15:55或1:40:95。
65.实施例9
‑
10
66.在实施例1的基础上将环氧树脂、消泡剂和分散剂预分散5min替换为预分散6min或8min。
67.实施例11
‑
12
68.在实施例1的基础上将储存温度为5℃替换为2℃或8℃。
69.对比例1
70.按表7配方将e51环氧树脂、692环氧稀释剂、消泡剂和分散剂预分散5min至均匀；加入炭黑颜料和重质碳酸钙填料分散均匀，真空脱泡；加入双氰胺固化剂和固化促进剂分散均匀，真空脱泡，得到产品，然后分装储存，储存温度为5℃。整个制备过程中，注意控制物料的温度不超过35℃。
71.表7对比例1各组分添加量配方
72.组分名称质量份/kge51环氧树脂100692环氧稀释剂10消泡剂0.2分散剂0.8重质碳酸钙填料150炭黑颜料0.4双氰胺固化剂8固化促进剂1.5
73.性能测定
74.对实施例1和对比例1所制备封装胶的粘度、比重、固化时间、玻璃化转化温度(tg)、固化收缩率、cteα1和α2、弯曲强度、硬度、吸水率、介电强度和表面电阻进行测定。测定结果如表8所示。
75.其中，固化收缩率采用比重法进行测定；cte采用热机械分析法热机械分析法(tma)测定，升温速度为10℃/min；吸水率的测定：水温分别控制在25℃和50℃下静置24h；介电强度根据gb/t 1408
‑
1999进行测定；表面电阻根据gb/t 1410
‑
2006进行测定。
76.表8性能测定结果
[0077][0078]
表8显示，本发明实施例1制备的单组分封装胶在80℃时即可固化，且固化时间短，而对比例1制备的产品需在100℃才能固化，且固化时间长。该结果表明，本发明单组分封装胶可低温固化，固化速度快，固化过程中散热低，对于热敏感元器件，甚至摄像模组ir玻璃镀膜等均无损伤，应用范围广阔。
[0079]
此外，本发明实施例1的cteα1和α2、吸水率和表面电阻明显低于对比例1；而弯曲强度、硬度和介电强度明显高于对比例1。该测定结果表明，本发明单组分封装胶固化后体系的热膨胀收缩率大幅度降低，吸水率小，并且绝缘性能和力学性能优良，耐热性好。
[0080]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。