一种灌封胶及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于灌封胶技术领域，尤其涉及一种灌封胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.环氧树脂固化后具有良好的物理机械性能、粘接性能和绝缘性能，它以复合材料、胶粘剂、灌封料等多种形式已广泛应用于各种工业生产领域。其中环氧灌封料具有渗透性好、适用期长及性能好的特点，被广泛应用于电子、汽车及航空航天等领域。普通的环氧灌封料的导热率只有0.2～0.3w/m.k，随着灌封器件高性能化和高密度封装技术的迅速发展，在一些对抗静电要求比较高的场合，灌封材料的绝缘性能太好反而是一种缺陷，因其不能有效去除静电，因此，需要能满足高导热和高导电的灌封胶。目前，为了提升导热性能，一般是在体系中加入导热填料，为了提升导电性能一般是加入导电填料。同时加入导热填料和导电填料虽然对导电和导热性能有一定程度的提升，但增强效果有限，效果不够理想。
3.因此，有必要开发一种高导电高导热的灌封胶。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种灌封胶。
5.本发明还提供了一种灌封胶的制备方法。
6.本发明还提供了一种灌封胶的应用。
7.本发明的第一方面提供了一种灌封胶，包括a组分和b组分，所述a组分包括环氧树脂、稀释剂、球状改性填料和片状银粉；所述b组分包括固化剂和固化促进剂；
8.所述球状改性填料包括玻璃粉核体，以及依次包覆所述玻璃粉核体的石墨烯层和银沉积层。
9.本发明关于灌封胶的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
10.本发明在体系中加入球状改性填料和片状银粉用来提升灌封胶的导电和导热性能，其中，通过在石墨烯包覆玻璃粉的表面上镀银得到的球状改性填料具有高的导热性能和导电性能，石墨烯包覆玻璃粉的目的是让石墨烯促进玻璃粉导热性能，以及提升导电性能，银沉积层的目的是进一步提升导电性能，且与片状银粉混合时，在微观结构上可以产生更多的球-面搭接，进一步提升灌封胶的导电和导热性能，导热系数最低为1.6w/(m
·
k)，电阻率最大为6
×
10-4
(ω
·
cm)。
11.根据本发明的一些实施方式，所述球状改性填料通过如下方法制备得到：
12.制备石墨烯包覆玻璃粉：配制水和异丙醇的混合溶剂，加入玻璃粉分散均匀，依次加入硅烷偶联剂及石墨烯混悬液，超声分散，加热，再经洗涤干燥，制得石墨烯包覆玻璃粉；
13.制备球状改性填料：在超声及搅拌作用下将制得的石墨烯包覆玻璃粉加入硝酸银溶液中，分散均匀，加入还原剂，使银沉积在粉体表面，经洗涤干燥即得。
14.根据本发明的一些实施方式，所述片状银粉表面经过酸处理，酸处理目的在于防
止银粉在环氧树脂基体中发生沉降或团聚。
15.根据本发明的一些实施方式，所述片状银粉的平均粒径2um～20um，优选为5um～10um。
16.根据本发明的一些实施方式，所述a组分包括如下按重量份计算的组分：环氧树脂25～40份；稀释剂3～5份；球状改性填料30～50份；片状银粉为15～50份；所述b组分包括如下按重量份计算的组分：固化剂为30～40份；固化促进剂为0.05～0.1份。
17.根据本发明的一些实施方式，所述球状改性填料与所述片状银粉的质量比为1：(0.5～1)。
18.经过研究发现，球状改性填料和片状银粉的质量比在1：(0.5～1)时具有更好的导电性能和导热性能，若球状改性填料和片状银粉的质量比大于1:0.5，则导电性能提升不足；若球状改性填料和片状银粉的质量比小于1:1，则导热性能提升不明显。
19.根据本发明的一些实施方式，所述镀银层的质量占所述球状改性填料的总质量的10～20％。
20.当本发明的球状改性填料中镀银层含量低于10％，则导电性能会下降，若镀银层含量超过20％，则导热性能降低。
21.根据本发明的一些实施方式，所述稀释剂包括聚丙二醇二缩水甘油醚、环己二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚或新戊二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
22.根据本发明的一些实施方式，所述环氧树脂包括双酚a环氧树脂。
23.根据本发明的一些实施方式，所述固化剂包括甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、四氢苯酐或六氢苯酐中的至少一种。
24.根据本发明的一些实施方式，所述固化促进剂包括dmp-30、n,n-二甲基苄胺、2-甲基咪唑或2-乙基-4甲基咪唑中的至少一种。
25.本发明的第二方面提供一种高导电高导热灌封胶的制备方法，包括如下步骤：
26.s1.将环氧树脂、稀释剂、球状改性填料和片状银粉混匀，得到a组分；
27.s2.将固化剂和固化促进剂混匀，得到b组分。
28.根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，所述混匀时的搅拌速度为800～1200r/min；搅拌的时间为20～60min。
29.根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，所述混匀时的搅拌速度为1000～1500r/min；搅拌的时间为20～40min。
30.本发明的第三方面提供一种电子元器件，采用上述所述的灌封胶进行灌封。
具体实施方式
31.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
32.本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
33.本发明实施例和对比例用到的部分原料如下：
34.环氧树脂：双酚a环氧树脂，日本三菱双酚a型环氧树脂jer1256；
35.片状银粉a：平均粒径为5～8μm；hw-fb11701；广州宏武材料科技有限公司；
36.片状银粉b：平均粒径为1～3μm；hw-fb11501；广州宏武材料科技有限公司；
37.球状改性填料a：银沉积层的质量占球状改性填料a的总质量的15wt％，自制；
38.球状改性填料b：银沉积层的质量占球状改性填料b的总质量的10wt％，自制；
39.球状改性填料c：银沉积层的质量占球状改性填料c的总质量的20wt％，自制；
40.球状改性填料d：银沉积层的质量占球状改性填料d的总质量的5wt％，自制；
41.球状改性填料e：银沉积层的质量占球状改性填料e的总质量的30wt％，自制；
42.所述球状改性填料的制备方法如下：将石墨烯分散在水中，制成石墨烯混悬液；
43.配制水和异丙醇的混合溶剂(体积比1:9)，加入玻璃粉(无铅玻璃粉，粒径1～4μm)分散均匀，然后加入硅烷偶联剂kh550，用量为玻璃粉重量的3％，再加入上一步骤制得的石墨烯混悬液，超声分散，加热至60～70℃，维持60min，再过滤、洗涤、干燥，制得石墨烯包覆玻璃粉；
44.在超声及搅拌作用下将制得的石墨烯包覆玻璃粉加入1mol/l硝酸银溶液中，分散均匀，维持超声搅拌作用不变，加入抗坏血酸，使银沉积在粉体表面，经洗涤干燥，制得改性玻璃粉，其中，玻璃粉、石墨烯、硝酸银的重量比为1:0.05:(0.2～0.6)，通过调控硝酸银的含量，得到一系列的球状改性填料。
45.稀释剂、固化剂和固化促进剂市售。
46.实施例1～7
47.实施例1～7提供一系列灌封胶，其制备方法如下，组分含量见表1。
48.s1.将环氧树脂、稀释剂、球状改性填料和片状银粉混合，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为40min，得到a组分；
49.s2.将固化剂和固化促进剂混合均匀，搅拌速度为1300r/min，搅拌时间为30min，得到b组分。
50.表1实施例1～7的组分含量(份)
[0051][0052]
实施例8～12
[0053]
实施例8～12提供一系列灌封胶，其制备方法同实施例1，组分含量见表2。
[0054]
表2实施例8～12的组分含量(份)
[0055][0056]
对比例1
[0057]
对比例1提供一种灌封胶，制备方法和组分含量同实施例1，其区别仅在于，不加入片状银粉。
[0058]
对比例2
[0059]
对比例2提供一种灌封胶，制备方法和组分含量同实施例1，其区别仅在于，不加入球状改性填料。
[0060]
对比例3
[0061]
对比例3提供一种灌封胶，制备方法和组分含量同实施例1，其区别仅在于，球状改性填料不镀银。
[0062]
性能测试
[0063]
将上述实施例和对比例的a、b组分按配比混合后进行测试，固化温度80℃，固化时间1h，进行如下性能测试，数据见表3。
[0064]
导电性：采用导热系数测定仪测试灌封胶固化后的导热性能；
[0065]
导热性：采用表面电阻率测试仪测试灌封胶固化后的导电性能。
[0066]
表3实施例和对比例的数据
[0067][0068][0069]
从上述实施例中可以看出，本发明的灌封胶具有高导热性能和高导电性能，由于具有上述优异的特性，本发明实施例提供的高导电高导热灌封胶特别适合用于电子元器件的封装。
[0070]
从本发明的实施例1～5可以看出，当球状改性填料与片状银粉的质量比为1：(0.5～1)范围时，具有高的导热性能和高导电性能。
[0071]
从本发明的实施例8～9看，当球状改性填料中银占球状改性填料的总质量的10～20％时，具有高的导热性能和高导电性能。
[0072]
从对比例1～3可以看出，当体系中不加入球状改性填料或者不加入片状银粉，导电性能和导热性能均会下降，不满足要求。
[0073]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。