一種大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，屬應(yīng)用于微電子封裝的粘接劑的【技術(shù)領(lǐng)域】。導(dǎo)電芯片粘接劑由片狀銀粉、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂、固化劑、偶聯(lián)劑、稀釋劑組成。其中利用雙峰分布微米銀粉提高銀填充量，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電，高導(dǎo)熱的大功率改性環(huán)氧樹脂導(dǎo)電芯片粘接劑；丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂是甲基丙烯酸縮水甘油酯與2～3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體的共聚產(chǎn)物。本發(fā)明的效果是提高了環(huán)氧樹脂膠的耐高溫耐高濕和耐老化性能，體積電阻率低，粘接強(qiáng)度高，適應(yīng)無鉛化的和高溫高濕環(huán)境的電子封裝要求，提高封裝的可靠性，延長封裝器件的使用壽命。
【專利說明】一種大功率導(dǎo)電芯片粘接劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種利用Bimodal雙峰分布微米銀粉提高銀填充量，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電高導(dǎo)熱的改性環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠作為大功率LED和功率器件的芯片粘接劑，應(yīng)用于微電子封裝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]LED的芯片封裝技術(shù)是LED器件制作的核心技術(shù)之一，散熱問題成為大功率LED(功率不小于0.5瓦)封裝技術(shù)的關(guān)鍵難題。LED器件只能將不到20%的輸入功率轉(zhuǎn)化為光能，其余80%的能量將以熱的形式散發(fā)出去，因此導(dǎo)致了散熱不良，芯片溫度升高，發(fā)光效率降低，光色不純，器件工作壽命縮短等問題。粘接芯片與基板的芯片粘接劑同時影響到器件的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。粘接劑中的有機(jī)基料熱阻大，更是嚴(yán)重影響LED器件整體的導(dǎo)熱性倉泛。
[0003]目前，國內(nèi)外研究者的工作大體分為三個方向，第一個是引入納米級的銀粉，如添加納米級的銀微粒，或選擇針狀等形貌特異的納米銀線摻雜添加，來提高導(dǎo)電膠的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。這種方式由于成本高，產(chǎn)量低，受納米銀產(chǎn)量問題限制目前還是停留在理論研究階段。第二個摻雜非導(dǎo)電的高導(dǎo)熱材料如碳化硅等粉末，從而提高導(dǎo)電膠的導(dǎo)熱性能。但這種方式對于導(dǎo)電膠的其他性能如導(dǎo)電性，加工性等方面造成很大的難題，從而影響了導(dǎo)電膠的整體性能。第三個方向?yàn)樘岣咩y含量來增加導(dǎo)熱性。但由于銀粉的增加導(dǎo)致粘度急劇增加，嚴(yán)重影響膠的操作性，所以一些企業(yè)通過添加大量溶劑，利用固化時溶劑的揮發(fā)提高固化后的銀含量，從而提高導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。但這種方式因固化時的揮發(fā)失重過大，環(huán)保與操作性存在問題。當(dāng)前還沒有使用Bimodal雙峰分布微米銀粉的芯片粘接劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供 一種利用雙峰分布(Bimodal)微米銀粉提高銀填充量，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電，高導(dǎo)熱的大功率改性環(huán)氧樹脂導(dǎo)電芯片粘接劑。這種導(dǎo)電膠克服了傳統(tǒng)導(dǎo)電膠溶劑/稀釋劑多，銀添加量難以提高的缺點(diǎn)，將銀重量百分比從60%~80%提高到85%~90%，且保持操作性好、失重低的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電芯片粘接劑，其含有丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂，固化齊?，稀釋劑，偶聯(lián)劑，I~5微米片狀銀粉，10~20微米片狀銀粉。
[0006]本發(fā)明可通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，由下述組分及各組分重量百分比組成:
[0008]環(huán)氣詣5.0%~10.0%;
稀釋劑2.0%~5,0%;
I Al 化劑1.0% ~2,0%;
偶聯(lián)劑0.1%~0.5%;
?~5微米j I狀ftl粉】7.0%~36.0%；
10-20微米片狀銀粉 51.0%~73.0% ；
丙烯酸Si改性環(huán)?樹脂 0.2%~1.9%0
[0009]上述的大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的組成，由于采用雙峰分布微米銀粉和丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，而使這種高導(dǎo)電高導(dǎo)熱的改性環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠作為大功率LED和功率器件的芯片粘接劑。
[0010]所述的I~5微米片狀銀粉，其組成為直徑為1-5微米的片狀銀粉。
[0011]所述的10~20微米片狀銀粉，其組成為直徑為10-20微米的片狀銀粉。
[0012]所述的環(huán)氧樹脂，選自雙酚F環(huán)氧樹脂，雙酚A環(huán)氧樹脂，酚醛型環(huán)氧樹脂中的一種。
[0013]所述的稀釋劑，是質(zhì)量純度超過90%的1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚。
[0014]所述的固化劑，為胺類固化劑(雙氰胺、二胺基二苯砜、非草隆中的一種或幾種)，或咪唑類固化劑(2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑中的一種或幾種)。
[0015]所述的偶聯(lián)劑，為KH-550，KH-560, ΚΗ570中的一種或幾種。
[0016]所述的丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，可以參見中國專利ZL201010288468.7，其組成為甲基丙烯酸縮水甘油酯與2~3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體的共聚產(chǎn)物，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯在共聚的改性環(huán)氧樹脂中的質(zhì)量百分含量為20%~35%，其他單體為65%~80%。丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯等；烯烴類單體包括4-甲基-1-戊烯，醋酸乙烯酯，苯乙烯等。所述的丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，也可以由多種丙烯酸衍生物單體聚合而成，具體的聚合過程如下。
[0017]本發(fā)明的丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，以甲醇或乙醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)常壓下，在2000重量份溶劑中加入50~500重量份引發(fā)劑；升溫至60~65°C后，向其中滴加200~1000重量份單體，再恒溫反應(yīng)I~5h ;之后加入O~2000重量份溶劑攪拌lOmin，移除溶劑，得到目標(biāo)產(chǎn)物；所述的單體，是甲基丙烯酸縮水甘油酯與2~3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體，其中，丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯等，烯烴類單體包括4-甲基-1-戊烯，醋酸乙烯酯，苯乙烯等；甲基丙烯酸縮水甘油酯在共聚的改性環(huán)氧樹脂中的重量百分含量為20%~35%，其他單體為65~80%。其中的滴加，可視用量多少，滴加0.1~lh。丙烯酸酯類單體和脂肪族烯烴類單體的用量比例可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。 [0018]上述大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的制備方法為:將偶聯(lián)劑，固化劑和稀釋劑按上述配方比例混合均勻，再加入適量環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂攪拌，將兩種銀粉混合后，再緩慢加入液體中，繼續(xù)攪拌至均勻，最后真空脫除氣泡，制得導(dǎo)電膠。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:[0020]I)采用兩種不同尺寸的片狀微米級銀粉混合使用，在保證膠的操作性的前提下將銀粉含量提高到85%~90%，增強(qiáng)了銀粉顆粒間的接觸，從而大大提高了膠的導(dǎo)熱性。
[0021]2)采用Bimodal雙峰分布微米銀粉使膠保持較低粘度的同時，不使用溶劑，不增加活性稀釋劑的用量，減少了固化時的揮發(fā)物，提高了粘接劑在高溫下的粘接力，從而保證了產(chǎn)品應(yīng)用時的可靠性和環(huán)保。
[0022]3)通過丙烯酸酯對環(huán)氧樹脂改性，并將這種改性環(huán)氧樹脂引入環(huán)氧樹脂導(dǎo)電芯片粘接劑，提高了環(huán)氧樹脂膠的耐高溫性能，耐高溫度可達(dá)250°C以上，適應(yīng)了無鉛化的電子封裝要求。
[0023]由于上述的效果，使這種高導(dǎo)電高導(dǎo)熱的改性環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠能夠作為大功率LED和功率器件的芯片粘接劑，具有體積電阻率低、粘接強(qiáng)度高、適應(yīng)無鉛化的和高溫高濕環(huán)境的電子封裝要求、提高封裝的可靠性、延長封裝器件的使用壽命等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例中各組分的百分?jǐn)?shù)是按重量占大功率導(dǎo)電芯片粘接劑總量的百分?jǐn)?shù)。
[0025]實(shí)施例1
[0026]大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的組分(配料):
[0027]
1~-5 微米片狀ΙΚΑ 25.0%；
10~20徵米狀銀粉 60.0%;
改性環(huán)氧樹脂(按:比，甲《丙烯ft縮水甘油酷:甲皋丙烯酸甲酯:苯乙 烯=1: L5:1)0.7%；
雙酚A環(huán)氣樹Ji 10.0%;
2-甲基咪Pi0.2%；
一:胺基—:苯厲 1.8%；
KH-5500.3%；
1, 4- :縮水甘油懸 2.0%,,
[0028]上述大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的制備方法為:將偶聯(lián)劑，固化劑和稀釋劑按上述配方比例混合均勻，再加入環(huán)氧樹脂和改性環(huán)氧樹脂攪拌，將兩種銀粉混合后，再緩慢加入液體中，繼續(xù)攪拌至均勻，最后真空脫除氣泡，制得導(dǎo)電膠。
[0029]膠粘度為9561cps (§25°C，i5rpm, Brookfield DV-3)，在 160°C 固化 1小時，測得水平剪切力為20MPa，270°C水平剪切9MPa，體積電阻率為0.00003ohm.cm，熱導(dǎo)率為15W/mK，固化失重7.5%。
[0030]實(shí)施例2
[0031]大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的組分(配料):
[0032]1-5微米片狀銀粉 17.0%:
10-20微米)丨'狀銀粉 73.0%:
改件環(huán)--旨(按比，Φ接丙烯酸縮水甘油顚:丙烯酸乙fih: 4-1- 戊烯=1:丨:0.9丨 1織 雙酚F環(huán)氣樹脂 5.0%；
_草_0J%!
二胺基.......:苯砜 0.9%；
KH-5700.1%；
I, 4-T—'Jl:縮水甘油醚 2.0%,
[0033]
[0034]上述大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的制備方法為:將偶聯(lián)劑，固化劑和稀釋劑按上述配方比例混合均勻，再加入環(huán)氧樹脂和改性環(huán)氧樹脂攪拌，將兩種銀粉混合后，再緩慢加入液體中，繼續(xù)攪拌至均勻，最后真空脫除氣泡，制得導(dǎo)電膠。
[0035]膠粘度為19233cps (§25°C，i5rpm, Brookfield DV-3)，在 180°C 固化 I 小時，測得常溫水平剪切力為15MPa，270°C水平剪切力5.5MPa，體積電阻率為0.0OOOlohm.αιι，熱導(dǎo)率為25W/mK，固化失重5.5%。
[0036]實(shí)施例3
[0037]大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的組分(配料):
[0038]
1-5微米片狀銀粉36.0%:
10~20徵米片《I!? 51,0%；
fttt環(huán)氧樹Jl《按,M:比,甲坫丙烯酸縮水貨__:.1-甲J,!H-雌:隱酸 TfiH: Φ W_#_S乙B=1: 1: 2:1) 0.2%；
雙Fft A環(huán)氧樹β 63%；
2—苯#-4-甲基_唑0,1%；:胺基:苯砜 0.9%;
ΚΗ-5600.5%；
I,4-Τ二I?—:縮水甘fll丨謎 5.0%?
[0039]上述大功率導(dǎo)電芯片粘接劑的制備方法為:將偶聯(lián)劑，固化劑和稀釋劑按上述配方比例混合均勻，再加入環(huán)氧樹脂和改性環(huán)氧樹脂攪拌，將兩種銀粉混合后，再緩慢加入液體中，繼續(xù)攪拌至均勻 ，最后真空脫除氣泡，制得導(dǎo)電膠。
[0040]膠粘度為16018cps (@25。。，i5rpm, Brookfield DV-3)，在 150°C 固化 1.5 小時，測得水平剪切力為17MPa，270°C水平剪切力7.5MPa，體積電阻率為0.0OOOlohm.ο?，熱導(dǎo)率為21W/mK，固化失重6.2%。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，由下述組分及各組分重量百分比組成:
環(huán)樹脂5.0% ~10,0?/?;
稀釋劑2,0%~5.0%;
聞化劑?,0%~2.0%;偶聯(lián)劑0,1%~0.5%; jt-特祉在?。?br> I~5微米;狀銀粉17.0%~36.0%；
10-20 微米i 'I.狀_ 51,0%~73,0%.,
丙烯酸Si改忡.環(huán)氣樹脂0.2%~1.9%?,
2.如權(quán)利要求1所述的大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，其特征在于，所述的丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂，用下列方法制備:以甲醇或乙醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，氮?dú)獗Ｗo(hù)常壓下，在2000重量份溶劑中加入50~500重量份引發(fā)劑；升溫至60~65°C后，向其中滴加200~1000重量份單體，再恒溫反應(yīng)I~5h ;移除溶劑，得到丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂；其中的單體，是甲基丙烯酸縮水甘油酯與2~3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體，所述的丙烯酸酯類單體，是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或/和丙烯酸乙酯，所述的烯烴類單體，是4-甲基-1-戊烯，醋酸乙烯酯或/和苯乙烯；甲基丙烯酸縮水甘油酯在共聚的改性環(huán)氧樹脂中的重量百分含量為20%~35%，其他單體為65~80%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂，是雙酚F環(huán)氧樹脂，雙酚A環(huán)氧樹脂，酚醛型環(huán)氧樹脂中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的 大功率導(dǎo)電芯片粘接劑，其特征在于，所述的稀釋劑，是質(zhì)量純度超過90%的1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚；所述的固化劑，是胺類固化劑或咪唑類固化劑；所述的偶聯(lián)劑，是KH-550，KH-560, KH570中的I~3種。
【文檔編號】C09J133/10GK103627357SQ201310581866
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】鄭巖, 王群, 劉姝, 王政, 孫莉, 李中亮, 蘇立君 申請人:長春永固科技有限公司