專利名稱：一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灌封膠，尤其涉及一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，屬于 灌封膠技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
導(dǎo)熱膠粘劑多用于電子電器元器件的電絕緣場(chǎng)合下的粘結(jié)和封裝。隨著電子工業(yè) 中集成電路和組裝技術(shù)的發(fā)展，電子元器件和邏輯電路的體積趨向小型化，其向多功能化 和集成化方向發(fā)展，勢(shì)必造成發(fā)熱量的大幅增加，這就對(duì)粘結(jié)和封裝材料的導(dǎo)熱性能提出 很高的要求，因此提高導(dǎo)熱性是日益亟待的問(wèn)題。提高聚合物導(dǎo)熱性能的途徑有兩種1、合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)構(gòu)聚合物，如具 有良好導(dǎo)熱性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，主要通過(guò)電子導(dǎo)熱機(jī)制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱，或具有完 整結(jié)晶性，通過(guò)聲子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的聚合物；2、通過(guò)添加高導(dǎo)熱無(wú)機(jī)物對(duì)聚合物進(jìn)行填充，制 備聚合物/無(wú)機(jī)物導(dǎo)熱復(fù)合材料。由于良好導(dǎo)熱性能有機(jī)高分子價(jià)格昂貴，填充導(dǎo)熱無(wú)機(jī) 填料是目前廣泛采用的方法，現(xiàn)采用比較多的無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料主要有氧化鋁、氮化硼、氮化鋁寸。氮化硼(BN)有極高的導(dǎo)熱性，有極高的擊穿強(qiáng)度，但因?yàn)锽N密度較小(2. 25g/ cm3)，當(dāng)BN用量超過(guò)樹脂體系的30%時(shí)，樹脂粘度增大、分布不均、混膠非常困難，且制備 工藝復(fù)雜成本太高。氮化鋁(ALN)作為一種新型填料，國(guó)內(nèi)近幾年才開始大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn) 定性需要考察，且價(jià)格較貴，單獨(dú)使用會(huì)使成本過(guò)高。非球形氧化鋁(AL2O3)電絕緣性能好，制造工藝成熟，價(jià)格便宜，應(yīng)用最為普遍。但 其導(dǎo)熱率太低，需要高填充才能提高導(dǎo)熱率。但高填充會(huì)導(dǎo)致負(fù)面影響，如膠液粘度增加嚴(yán) 重，流動(dòng)性降低，從而影響加工性能；另外機(jī)械性能也會(huì)受影響。所以無(wú)機(jī)填料的種類、形狀及其使用量是制備高導(dǎo)熱電子灌封膠的關(guān)鍵所在。因 此，通過(guò)改變無(wú)機(jī)填料的種類，發(fā)明設(shè)計(jì)一種導(dǎo)熱性能高，粘度低，填充量高，制備工藝簡(jiǎn) 單，成本低的灌封膠成為一種必然趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，以達(dá) 到導(dǎo)熱性能高，粘度低，填充量高，制備簡(jiǎn)單的目的。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封 膠，由A組份和胺類固化劑按100 5 12的重量比混合而成，所述A組份由以下重量比 的各原料組成球形氧化鋁粉末70 85份、環(huán)氧樹脂10 20份、活性稀釋劑2 4份、增 韌劑2. 5 5份和偶聯(lián)劑0. 1 0. 5份。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的灌封膠的球形氧化鋁比非球形氧化鋁有更高的填 充量，對(duì)粘度的影響小，流動(dòng)性好，施工方便；分散性好不易沉降；固化物導(dǎo)熱率高，能迅速驅(qū)散發(fā)熱元器件的熱積累；填料高填充能降低熱膨脹系數(shù)和體積收縮率，對(duì)于灌封電子元 器件非常適合；且價(jià)格較氮化硼、氮化鋁便宜，成本低。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述胺類固化劑為脂肪胺、改性脂肪胺、酚醛改性胺、聚醚胺或聚酰胺中 的一種或任意幾種的混合物。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，即可室溫固化，又可加熱固化，低混合粘度使 得施工方便，且賦予固化物良好的電氣性能和力學(xué)性能。進(jìn)一步，所述球形氧化鋁粉末的平均粒徑為5 50μπι，可以采用一種粒徑填充或 者兩種粒徑復(fù)配填充。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，該球形氧化鋁粉末粒徑整齊，球狀規(guī)則，高填 充量，高導(dǎo)熱，具有好的分散性和流動(dòng)性。進(jìn)一步，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、縮 水甘油胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或任意幾種的混合物。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，賦予體系低收縮率、耐候性、耐熱性等特點(diǎn)。進(jìn)一步，所述活性稀釋劑可以為正丁基縮水甘油醚(BGE)、烯丙基縮水甘油醚 (AGE)、苯基縮水甘油醚(PGE)、1，4-丁二醇二縮水甘油醚(BDGE)中的一種或任意幾種的混 合物。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，降低灌封膠體系粘度，改善工藝性，提高浸潤(rùn) 性，增加填充劑用量。進(jìn)一步，所述增韌劑可以為端羧基液體丁腈橡膠(CTBN)、端羥基液體丁腈橡膠 (HTBN)或奇士增韌劑。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，改善環(huán)氧樹脂固化物脆性，提高環(huán)氧樹脂固 化物抗開裂性能。進(jìn)一步，所述偶聯(lián)劑為有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，使膠接面更耐介質(zhì)、耐水、耐老化。進(jìn)一步，所述偶聯(lián)劑優(yōu)選為有機(jī)硅偶聯(lián)劑。進(jìn)一步，所述有機(jī)硅偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷 或苯基三甲氧基硅烷。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，在保證使膠接面更耐介質(zhì)、耐水、耐老化的基 礎(chǔ)上，改善材料的粘接性。進(jìn)一步，所述A組份中還含有重量份數(shù)的顏料0. 3和潤(rùn)濕分散劑0. 1 0. 5。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，顏料用以滿足制件外觀要求；潤(rùn)濕分散劑用 以促進(jìn)基料(環(huán)氧樹脂)對(duì)于顏料的潤(rùn)濕和分散。進(jìn)一步，所述顏料為炭黑，所述濕潤(rùn)分散劑為硬脂酸酯。使用時(shí)，按100 5 12的重量比稱取A組份和胺類固化劑，于室溫?cái)嚢杈鶆?，?25°C固化24 48小時(shí)或于65°C固化4小時(shí)即可。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1球形氧化鋁粉末70份(國(guó)產(chǎn)平均粒徑為40 μ m)，雙酚A型環(huán)氧樹脂15份，雙酚F 型環(huán)氧樹脂5份，烯丙基縮水甘油醚3. 7份，端羥基液體丁腈橡膠5份，苯基三甲氧基硅烷 0. 5份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 5份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；聚酰胺300和聚醚 胺D-400重量比1 1的胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量比100 12混合，在室 溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度；混合物于25°C固化24小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。實(shí)施例2球形氧化鋁粉末75份(國(guó)產(chǎn)平均粒徑為40 μ m)，雙酚A型環(huán)氧樹脂14份，雙酚F 型環(huán)氧樹脂3. 5份，正丁基縮水甘油醚2. 9份，端羥基液體丁腈橡膠3. 7份，苯基三甲氧基 硅烷0. 3份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 3份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；聚酰胺651和 聚醚胺D-400重量比1 1的胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量比100 9. 8混合， 在室溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度；混合物于25°C固化36小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。實(shí)施例3球形氧化鋁粉末80份(國(guó)產(chǎn)平均粒徑為40 μ m)，雙酚A型環(huán)氧樹脂11份，雙酚F 型環(huán)氧樹脂3份，苯基縮水甘油醚2. 3份，端羥基液體丁腈橡膠3份，苯基三甲氧基硅烷0. 2 份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 2份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；D-400的胺類固化劑。A 組份和胺類固化劑按重量比100 7. 7混合，在室溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度；混合物于25°C 固化48小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。實(shí)施例4球形氧化鋁粉末80份(日本平均粒徑為25 μ m)，雙酚A型環(huán)氧樹脂10份，脂環(huán) 族環(huán)氧樹脂2份，縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂2份，1,4- 丁二醇二縮水甘油醚2. 3份，端羧基液 體丁腈橡膠3份，苯乙烯基三甲氧基硅烷0. 2份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 2份，在室溫下攪 拌均勻，制得A組份；聚酰胺651和聚醚胺D-400重量比1 1的胺類固化劑。A組份和胺 類固化劑按重量比100 7. 2混合，在室溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度；混合物于65°C固化4小 時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。實(shí)施例5球形氧化鋁粉末80份(日本50 μ m 5ym = 6 4 (重量比))，雙酚A型環(huán)氧樹 脂12份，酚醛環(huán)氧樹脂2份，1,4- 丁二醇二縮水甘油醚2. 3份，端羧基液體丁腈橡膠3份， 苯乙烯基三甲氧基硅烷0. 2份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 2份，在室溫下攪拌均勻，制得A組 份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量比1 1的胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量 比100 7.2混合，在室溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度；混合物于65°C固化4小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo) 熱系數(shù)。實(shí)施例6球形氧化鋁粉末85份(日本50 μ m 5ym = 6 4 (重量比))，雙酚A型環(huán)氧樹 脂9份，酚醛環(huán)氧樹脂1份，正丁基縮水甘油醚2. 0份，奇士增韌劑2. 5份，γ -氨丙基三乙 氧基硅烷0. 1份，炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 1份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；D-400的 胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量比100 5混合，在室溫下攪拌均勻，測(cè)定粘度； 混合物于65°C固化4小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。
對(duì)比實(shí)施例1非球形氧化鋁粉末70份(日本A-42-6)，雙酚A型環(huán)氧樹脂18份，脂環(huán)族環(huán)氧樹 脂2份，正丁基縮水甘油醚3. 7份，奇士增韌劑5份，γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 5份，炭黑 0. 3份，硬脂酸酯0. 5份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量 比1 1的胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量比100 12混合，在室溫下攪拌均勻， 測(cè)定粘度；混合物于25°C固化48小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。對(duì)比實(shí)施例2非球形氧化鋁粉末75份(日本A-42-6)，雙酚A型環(huán)氧樹脂16份，脂環(huán)族環(huán)氧樹 脂1. 5份，正丁基縮水甘油醚2. 9份，奇士增韌劑3. 7份，γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 3份， 炭黑0. 3份，硬脂酸酯0. 3份，在室溫下攪拌均勻，制得A組份；聚酰胺300和聚醚胺D-400 重量比1 1的胺類固化劑。A組份和胺類固化劑按重量比100 9.8混合，在室溫下攪拌 均勻，測(cè)定粘度；混合物于25°C固化48小時(shí)，測(cè)固化物導(dǎo)熱系數(shù)。通過(guò)下面的測(cè)試實(shí)驗(yàn)測(cè) 試本發(fā)明的環(huán)氧樹脂電子灌封膠的性能。測(cè)試實(shí)驗(yàn)1 粘度測(cè)試使用博勒飛(Brookfield RV)粘度計(jì)，按照GB/T2794-1995對(duì)實(shí)施例1 6制得 的樣品以及對(duì)比實(shí)施例1 2制得的樣品進(jìn)行粘度測(cè)試。測(cè)試實(shí)驗(yàn)2 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試使用Hot Disk公司的TPS 2500S型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀，按照ASTM E1530對(duì)實(shí)施例 1 6制得的樣品以及對(duì)比實(shí)施例1 2制得的樣品進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試。測(cè)試所得結(jié)果如表1所示。表1測(cè)試所得結(jié)果
性能試樣粘度導(dǎo)熱系數(shù)(CP)(W/(m.K))實(shí)施例1的樣品80501. 414實(shí)施例2的樣品172501. 655實(shí)施例3的樣品153501. 718實(shí)施例4的樣品168501. 213實(shí)施例5的樣品163201.235實(shí)施例6的樣品171001. 353對(duì)比實(shí)施例1的樣品354000. 8672對(duì)比實(shí)施例2的樣品760000. 9351 從上述結(jié)果可以看出，用球形氧化鋁填充的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱電子灌封膠，比非球形 氧化鋁有更高的填充量，對(duì)粘度的影響小，固化物導(dǎo)熱系數(shù)高。粘度低以及高導(dǎo)熱系數(shù)能滿 足微小且發(fā)熱量大的電子元器件的灌封要求，這是非球形氧化鋁填充的環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱電子灌封膠所不能做到的。本發(fā)明所述的低粘度高導(dǎo)熱電子灌封膠主要應(yīng)用于需要導(dǎo)熱散熱的微小電子元 器件的灌注和密封，其雙組份混合后的粘度是8000 18000cp，膠液密度為2. 1 2. 4g/ cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為1.2 1.8W/m*K，熱膨脹系數(shù)35ppm/°C，體積收縮率< 0.5%，吸水率 < 0. 1%，抗彎強(qiáng)度90 llOMPa，抗壓強(qiáng)度100 150MPa，體積電阻率> IO15 Ω · cm ；用其 灌封溫度傳感器，可起到導(dǎo)熱、絕緣、粘結(jié)固定、防潮、耐冷熱沖擊的作用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，由A組份和胺類固化劑按100∶5～12的重量比混合而成，所述A組份由以下重量比的各原料組成球形氧化鋁粉末70～85份、環(huán)氧樹脂10～20份、活性稀釋劑2～4份、增韌劑2.5～5份和偶聯(lián)劑0.1～0.5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述胺類 固化劑為脂肪胺、改性脂肪胺、酚醛改性胺、聚醚胺或聚酰胺中的一種或任意幾種的混合 物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述球形 氧化鋁粉末的平均粒徑為5 50 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述環(huán)氧 樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán) 族環(huán)氧樹脂中的一種或任意幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述活性 稀釋劑為正丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或1，4_ 丁二醇二縮水甘 油醚中的一種或任意幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述增韌 劑為端羧基液體丁腈橡膠、端羥基液體丁腈橡膠或奇士增韌劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述偶聯(lián) 劑為有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述偶聯(lián) 劑為有機(jī)硅偶聯(lián)劑，所述有機(jī)硅偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅 烷、苯基三甲氧基硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于， 所述A組份中還含有重量份數(shù)的顏料0. 3和潤(rùn)濕分散劑0. 1 0. 5。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，其特征在于，所述顏料 為炭黑，所述濕潤(rùn)分散劑為硬脂酸酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低粘度高導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂電子灌封膠，由A組份和胺類固化劑按100∶5～12的重量比混合而成，所述A組份由以下重量比的各原料組成球形氧化鋁粉末70～85份、環(huán)氧樹脂10～20份、活性稀釋劑2～4份、增韌劑2.5～5份和偶聯(lián)劑0.1～0.5份。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的灌封膠的球形氧化鋁比非球形氧化鋁有更高的填充量，對(duì)粘度的影響小，流動(dòng)性好，施工方便；分散性好不易沉降；固化物導(dǎo)熱率高，能迅速驅(qū)散發(fā)熱元器件的熱積累；填料高填充能降低熱膨脹系數(shù)和體積收縮率，對(duì)于灌封電子元器件非常適合；且價(jià)格較氮化硼、氮化鋁便宜，成本低。
文檔編號(hào)C09J11/06GK101974302SQ20101051144
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者林榮杏, 王建斌, 陳田安 申請(qǐng)人:煙臺(tái)德邦電子材料有限公司