一种电子封装用具备电磁屏蔽和导热双功能胶黏剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及胶黏剂领域，尤其涉及一种电子封装用具备电磁屏蔽和导热双功能胶黏剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着移动通讯技术和电子科技的飞速发展，移动通讯设备实现革命性发展。智能电子设备日益小型化和高集成化，使得电子器件朝向微型化、高频化和高功率化的方向发展，这就导致电磁干扰和散热问题日益加剧。电子器件工作时产生的电磁辐射不仅会干扰其他设备的正常工作，而且对生态环境造成破坏，对人体健康存在着隐患。通过电磁屏蔽可有效解决电磁辐射问题，但电磁屏蔽材料在吸收电磁波时会将电磁能部分转化为热能，对于高集成化、高功率化的电子器件来说，这无疑增加了设备的热失效风险。
3.目前，在电子产品中常用的电子封装材料虽具有一定的电磁屏蔽或者导热能力，但往往需要大量的填料填充，而且填料大多以磁性金属为主，这种方式使得电子封装材料质量大，不易加工，成本昂贵。碳材料质量轻、原料来源丰富，具有优异的吸波性能而备受关注。其中，碳纤维、碳纳米管、石墨烯等高长径比、高比表面积的碳材料被广泛应用于吸波领域，并取得了良好的吸波性能。但其制备方法复杂、成本高等缺点也限制了其进一步的发展。因此，行业内亟需一种能解决上述问题的电子封装材料。


技术实现要素：

4.针对上述现有电子封装材料的缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种兼具导热和吸收电磁波功能的胶黏剂使其具有高热传导率、电磁波屏蔽功能、低热膨胀系数以及高剥离强度的优异性能。
5.为实现上述目的，本技术公开了一种电子封装用具备电磁屏蔽和导热双功能胶黏剂，其特征在于包括如下重量份数的原料：环氧树脂30~50份；活性稀释剂5~10份；助剂1~5份；磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料10~20份；球形氧化铝20~30份；潜伏性固化剂5~20份；固化促进剂0.5~2份；触变剂0.5~2份；所述的磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料的粒径为20~300nm，基于盐模板法按照以下步骤制备：（1）将磁性金属盐的乙醇溶液滴加到六次甲基四胺乙醇溶液中，形成络合物沉淀；
（2）将步骤（1）得到的络合物沉淀与聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠按照一定比例研磨混合成粉末，其中络合物沉淀：聚乙烯基吡咯烷酮：氯化钠的质量比为（1-5）：（5-10）：（20-50）；（3）将步骤（2）得到的粉末放置在管式炉中，在保护性气体氛围下，升温到700-900℃并保温时间，得到前驱体粉末；（4）对步骤（3）得到的黑色前驱体粉末进行洗涤和离心分离去除氯化钠，最后真空干燥得到磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料。
6.其中上述的磁性金属所指的是具有铁磁性的金属元素。
7.进一步的，所述磁性金属盐为fe(no3)3、co(no3)2、ni(no3)2中的一种，其中磁性金属盐与六次甲基四胺的摩尔之比为1：1。
8.进一步的，所述步骤（2）中研磨时间为1～2h，，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为44000～54000；进一步的，所述步骤（3）中的升温速率为5～10℃/min，保温时间为2～4h；进一步的，所述步骤（4）中保护性气体为氩气或氮气中的一种，洗涤溶剂为去离子水和乙醇。
9.优选的，所述环氧树脂为3,4-环氧环己基甲酸酯、4，5～环氧环己烷～1，2～二甲酸二缩水甘油酯、双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、酚醛环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂以及聚醚改性环氧树脂中的一种或者任意几种的混合物。
10.优选的，所述活性稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合物。
11.优选的，所述助剂为硅烷偶联剂、润湿分散剂和消泡剂；所述潜伏性固化剂是双氰胺、酸酐类和咪唑类中的一种或任意比例的两种以上；所述固化促进剂是脲类衍生物、有机呱类衍生物和含磷化合物；所述触变剂是气相二氧化硅、沉淀二氧化硅和有机膨润土中的一种或任意几种的混合物。
12.优选的，所述球形氧化铝的尺寸为20～40um之间。
13.同时本技术还公开了一种电子封装用具备电磁屏蔽和导热双功能胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：（a）将环氧树脂30～50份、活性稀释剂5～10份、助剂1～5份依次加入到行星式搅拌机中，在温度为15～30℃条件下，公转10～50r/min，自转600～2000 r/min条件下，搅拌1h；（b）再加入磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料10～20份和球形氧化铝20～30份，分散0.5h后加入潜伏性固化剂5～20份和0.5～2份固化促进剂继续搅拌1h；（c）最后加入触变剂0.5～2份，待搅拌浸润后开启真空泵抽真空排泡，真空压力为0.01～0.098mpa，搅拌0.5～1h后出釜，即得到电子封装用电磁屏蔽和导热双功能胶黏剂。
14.本发明的有益效果包括：本发明自制了一种磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料，通过研磨和煅烧，形成了多孔的三维结构，复合至环氧中形成了连续的导热通路。通过磁性金属纳米颗粒与多孔碳复合材料构成的导热网络结构的环氧树脂相比于其它导热填料复合的环氧树脂材料，其
连续的导热网络使之在低填料添加量下，具有非常高热传导率、电磁波屏蔽功能、低热膨胀系数以及高剥离强度的优异性能。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
16.图1为ni纳米颗粒/c复合材料的扫描电镜图图2为ni纳米颗粒/c复合材料的透射电镜图。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：将有机硅改性环氧树脂5份、双酚a环氧树脂30份、聚丙二醇二缩水甘油醚5份和助剂5份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为25℃条件下，搅拌1h，加入ni纳米颗粒/c复合材料10份和球形氧化铝37份，搅拌0.5h后加入双氰胺7份和有机脲0.5份，搅拌1h，最后加入气相二氧化硅0.5份，搅拌，待气相二氧化硅浸润后开启真空泵真空脱泡，真空压力为0.09mpa，并保持0.5h后即得到电子封装用电磁屏蔽、导热双功能胶黏剂，所述公转搅拌转速为50r/min ,高速分散转速为800r/min。
18.所述ni纳米颗粒/c复合材料按照以下步骤进行：（1）含有ni(no3)2的乙醇溶液滴加到含有六次甲基四胺的乙醇溶液中，其中ni(no3)2和六次甲基四胺的摩尔比为1：1，形成络合物沉淀；（2）将步骤（1）得到的5g沉淀和8g聚乙烯吡咯烷酮和15g氯化钠混合，研磨1h；（3）将步骤（2）得到的粉末放置在管式炉中，在氩气气体氛围下，以5℃/min的速率升温到700-900℃保温2h时间，得到前驱体粉末；（4）用去离子水和乙醇洗涤，至少3次，得到ni/c复合材料。
19.实施例2：参照实施例1的制备方法，将ni纳米颗粒/c复合材料与球形氧化铝的质量比改为20:27。
20.实施例3：将聚氨酯改性环氧树脂8份、双酚a环氧树脂30份、邻甲苯基缩水甘油醚8份和助剂5份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为25℃条件下，搅拌1h，加入fe纳米颗粒/c复合材料10份和球形氧化铝27.8份，搅拌0.5h后加入双氰胺10份和有机脲0.7份，搅拌1h，最后加入气相二氧化硅0.5份，搅拌，待气相二氧化硅浸润后开启真空泵真空脱泡，真空压力为0.09mpa，并保持0.5h后即得到电子封装用电磁屏蔽、导热双功能胶黏剂，所述公转搅拌转速为50r/min ,高速分散转速为800r/min。
21.所述fe纳米颗粒/c复合材料按照以下步骤进行：
（1）含有fe(no3)2的乙醇溶液滴加到含有六次甲基四胺的乙醇溶液中，形成络合物沉淀；（2）将步骤（1）得到的5g沉淀和8g聚乙烯吡咯烷酮和15g氯化钠混合，研磨1h；（3）将步骤（2）得到的粉末放置在管式炉中，在氩气气体氛围下，升温到800℃，升温速率为5℃/min的速率，保温2h时间，得到前驱体粉末；（4）用去离子水和乙醇洗涤粉末，至少3次，得到fe/c复合材料。
22.实施例4：参照实施例3的制备方法，将fe纳米颗粒/c复合材料与球形氧化铝的质量比改为20:17.8。
23.实施例5：将聚醚改性环氧树脂10份、双酚a环氧树脂25份、乙二醇二缩水甘油醚5份和助剂5份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为25℃条件下，搅拌1h，加入co纳米颗粒/c复合材料10份和球形氧化铝27.8份，搅拌0.5h后加入双氰胺10份和有机脲0.7份，搅拌1h，最后加入气相二氧化硅0.5份，搅拌，待气相二氧化硅浸润后开启真空泵真空脱泡，真空压力为0.09mpa，并保持0.5h后即得到电子封装用电磁屏蔽、导热双功能胶黏剂，所述公转搅拌转速为50r/min ,高速分散转速为800r/min。
24.所述co纳米颗粒/c复合材料按照以下步骤进行：（1）含有co(no3)2的乙醇溶液滴加到含有六次甲基四胺的乙醇溶液中，形成络合物沉淀；（2）将步骤（1）得到的5g沉淀和8g聚乙烯吡咯烷酮和15g氯化钠混合，研磨1h；（3）将步骤（2）得到的粉末放置在管式炉中，在氩气气体氛围下，升温到800℃，升温速率为5℃/min的速率，保温2h时间，得到前驱体粉末；（4）用去离子水和乙醇洗涤粉末，至少3次，得到co/c复合材料。
25.实施例6：参照实施例5的制备方法，将co纳米颗粒/c复合材料与球形氧化铝的质量比改为20:17.8。
26.实施例7：参照实施例5的制备方法，只添加co纳米颗粒/c复合材料37.8份。
27.对比例1：参照实施例1的制备方法，将ni纳米颗粒/c复合材料换成ni粉，其余不变。
28.对比例2：参照实施例3的制备方法，将fe纳米颗粒/c复合材料换成fe粉，其余不变。
29.对比例3：参照实施例5的制备方法，将co纳米颗粒/c复合材料换成co粉，其余不变。
30.对比例4：参照实施例5的制备方法，将co纳米颗粒/c复合材料换成碳纳米管，其余不变。
31.对比例5：参照实施例5的制备方法，将co纳米颗粒/c复合材料换成石墨烯，其余不变。
32.对比例6：
参照实施例5的制备方法，co纳米颗粒/c复合材料为不加氯化钠研磨制得，其余不变。
33.下面结合具体实例进一步说明本发明：下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：1材料与方法：1 .1试验地点：烟台信友新材料股份有限公司实验室。
34.1.2 胶黏剂性能测试：1.2.1力学性能测试：取三组，磨砂好的al片，涂胶面积为12 .5cm＊20mm，搭接后在120℃固化30min后，在拉力试验机上测试剪切强度，记录数据。
35.1.2.2 导热率的测试：样件的制作：120℃固化30min，要求试样不得有裂纹、变形、 熔洞、掉边及气孔分布不均匀等缺陷。试样尺寸为直径180mm上下0 .5，厚度为10～25mm上下0 .5圆形试样。每次试验取一个数据，试验前试样放110～120摄氏度下干燥3h、侧厚度时，在试样边缘每隔120
°
测一个数据，取平均数。
36.测试仪器：netzsch导热率计。
37.1.2.3 电磁屏蔽性能：参照gb/t 30142-2013测试材料的屏蔽效能。
38.1.2.4 热膨胀系数（cte）测试仪器：热膨胀仪。
39.1.3 供试材料：对比例1～6、实施例1～7。
40.本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。
41.综上，本发明通过机械研磨和高温煅烧赋予填料多孔三维结构，再复合到环氧树脂基体中，在环氧树脂基体中形成了连续的导热通路，制得的具有磁性金属纳米颗粒/c构成的导热网络结构的环氧树脂基复合材料相比于其它导热填料复合的环氧树脂材料，其连续的导热网络使之在低填料添加量下，具有非常优异的导热性能和电磁屏蔽能力，导热率高达4.59 w/m.k，电磁屏蔽效率高达51.8 db，同时，填料的多孔结构使得体系的cte更低。由此可见，本发明在对导热和电磁屏蔽均有要求的电子设备领域具有非常优异的应用前景。