CN101760161A - 一种低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低卤素含量(总卤素含量＜450ppm)环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂。由高纯度液态环氧树脂、改性环氧树脂、高纯度活性稀释剂、无卤素潜伏性固化剂、促进剂、触变剂、离子吸附剂、高纯度无机填料、颜料组成。其重量百分比如下：高纯度液态环氧树脂：20-80％；改性环氧树脂：0-10％；高纯度活性稀释剂：1-10％；无卤素潜伏性固化剂：1-8％；促进剂：2-20％；触变剂：3-10％；高纯度无机填料：0-30％；离子吸附剂：0-1％；颜料：0-3％；本发明比现有产品卤素含量低，总卤素含量小于450ppm，触变性好，电性能优良。可在100℃下40-50秒快速固化，其粘接力高，耐热耐冲击性好，可广泛用于对环保要求严格的表面贴装技术领域。

Description

一种低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂

技术领域

本发明涉及一种表面贴装胶粘剂，尤其涉及一种主要用于波峰焊接和回流焊接的可低温快速固化的适合现在环保要求的低卤素表面贴装胶粘剂。

背景技术

在全球范围内，电子技术及其各种应用的发展步伐始终没有停止过。越来越多的功能正在被集成于更小的模块中。因电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小，电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC不得不采用贴片元件，产品批量化、生产自动化，厂方要以低成本高产量出优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力，电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用等，电子技术的飞速发展促进了SMT(表面贴装技术)的不断发展，电子元器件越做越精细，针脚间距越来越小，对元器件贴装强度和可靠性的要求越来越高，作为SMT技术应用中的主要材料之一，表面贴装胶粘剂的要求也越来越高。

PCB装配中使用的大多数表面贴装胶(SMA)都是环氧树脂，虽然还有聚丙烯用于特殊的用途，在高速滴胶系统引入和电子工业掌握如何处理货架寿命相对较短的产品之后，环氧树脂已成为世界范围内的更主流的胶粘剂技术，环氧树脂一般对广泛的电路板提供良好的附着力，并具有非常好的电气性能，本发明就是环氧树脂体系的胶粘剂。

而在电子产品中无卤素已经成为继2006年7月1日ROHS(有害物质限制)指令实施以来电子行业的又一次绿色革命。和卤化物的危害相比，ROHS指令限制使用的六种有害物质(铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬CR6+四种重金属和多溴二苯醚PBDE、多溴联苯醚PBB两种阻燃剂)的危害是触目惊心的。

其中，铅会对神经系统直接造成伤害；镉会对骨骼、肾脏、呼吸系统造成伤害；汞会对中枢神经和肾脏系统造成伤害；六价铬会造成遗传性基因缺陷；多溴二苯醚PBDE和多溴联苯是强烈的致癌性和致畸性物质。

卤素究竟有什么危害呢？含有卤素的电路板和电子产品在不完全燃烧的情况下会产生许多副产品，包括二恶英(dioxin)和呋喃类化合物(furan-likecompound)，以及酸性或腐蚀性气体，这些对环境及人的健康具有潜在危害。

例如，目前大部分电力及通信电缆均含有卤素，这种线缆在燃烧时就会散发出有毒雾状化学物质。一旦发生火灾，线缆燃烧产生的酸性气体将损伤人们的鼻子、嘴和喉咙，烟雾还容易使人迷失方向，难以逃离火灾现场。

卤化物广泛在于印刷电路板、焊接掩膜、模塑化合物、连接器，以及其他常见的电子产品中。现在，人们对卤素问题的关注日益增加，并积极在电子产品中限制卤素的使用。对于许多不同来源的卤素，以及低水平卤素含量的最低限度影响，大多数机构采用国际电化学委员会所规定的含量水平，作为其最终装配产品的要求。具体要求是：氯化合物＜900ppm；溴化合物＜900ppm；总体卤素＜1500ppm。

从无铅、ROHS到无卤素，再到挪威要求禁止使用18种有害物质.的ROHS指令，对材料越来越严格的环保要求不但能显著减少电子产品对环境的污染，还能有效保障我们的健康。

环氧树脂表面贴装胶粘剂具有的特性：良好的可滴胶性能，连续一致的胶点轮廓和大小、高的湿强度和固化强度、固化速度快、储存稳定、灵活性和抗温度冲击等特性，然而作为表面贴装胶粘剂，快速固化和储存稳定两个特性是相互矛盾的，如果提高固化速度，那么储存期肯定会变短，而且粘度会增大，影响操作性，但如果提高储存稳定性，那么固化速度就会减慢，影响粘接强度，致使在波峰焊接时元器件会容易脱落。传统的胶粘剂不能做到既快速固化、粘接强度高又要储存期稳定，普通的环氧树脂都是用双酚A和环氧氯丙烷合成的，在合成工艺中存在大量的游离的氯离子无形中此含量就达不到现在环保的要求，传统的环氧树脂胶粘剂含量都在2000ppm以上，且为了适应现在环保要求许多元器件都不能耐热，所以要求贴片胶的固化温度要低，不能超过120度，传统的贴片胶的固化温度一般在150度，为此，我们发明了既能低温快速固化，粘接强度高而且储存期又稳定的低卤素含量的环氧树脂的表面贴装胶粘剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低卤素表面贴装胶粘剂，简称贴片胶，也称为SMD(表面贴装用元器件)粘接剂。其主要用于波峰焊接和回流焊接，用来将元器件固定在印制板上，以保持元件在印制电路板上的位置，确保在装配线上传送过程中元件不会丢失，一般用点涂的方法来分配，贴上元器件后放入烘箱或用回流焊机加热使其硬化。

本发明的目的在于提供一种卤素含量在450ppm以下、储存期稳定、触变性好、可低温快速固化、粘接强度高等各方面性能都优良的表面贴装胶粘剂，以弥补传统胶粘剂所不能达到的一些性能。达到目前环保的要求。

为了解决目前低卤素环保的要求。我们通过采用高纯度的环氧树脂和高纯度的活性稀释剂，高纯度的无机填料，采用离子吸附剂把游离态的卤素离子转化为化合物来解决的。

为了解决低温快速固化与储存期稳定的这两个相互矛盾的特性，我们通过选择环氧树脂、稀释剂的类型，采用了几种特殊类型的无卤素潜伏性固化剂和促进剂来解决的。

为了达到上述目的，本发明采用了以下材料：高纯度液态环氧树脂、改性环氧树脂、高纯度活性稀释剂、无卤素潜伏性固化剂、二胺基二苯矾、双氰胺、己二酸二酰肼、咪唑盐络合物的促进剂、触变剂、高纯度无机填料、离子吸附剂、颜料，其重量百分比如下：

高纯度液态环氧树脂：        20-80％

改性环氧树脂：              0-10％

高纯度活性稀释剂：          1-10％

潜伏性固化剂：              1-8％

促进剂：                    2-20％

触变剂：                    3-10％

高纯度无机填料：            0-30％

离子吸附剂：                0-1％

颜料：                      0-3％

高纯度液态环氧树脂可选用双酚A型环氧树脂，如无锡迪爱生公司的850s环氧树脂，陶氏公司的332环氧树脂；双酚F型环氧树脂，如无锡迪爱生公司的830s环氧树脂，环氧值为0.45-0.8，其分子量为1000到4000。

改性环氧树脂，可选用由丙烯酸橡胶改性的双酚A型环氧树脂，起增韧作用，由丙烯酸橡胶和环氧树脂反应而成。

高纯度活性稀释剂可选用双官能团活性稀释剂，例如新戊二醇二缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚等。如日本ADK公司的ED503G。

无卤素潜伏性固化剂可选用二氨基二苯矾、双氰胺、己二酸二酰肼。

促进剂可选用改性咪唑盐类络合物。

触变剂可选用气相二氧化硅、聚四氟乙烯蜡，可改进SMT胶的成型和触变性，以适应现在SMT工艺发展的需求。

无机填料可适用高纯度碳酸钙、熔融型硅微粉。

颜料可选用无机红颜料、有机红颜料、颜料。

由于采用了上述组分配比，本发明具有以下优点：①总体卤素含量低于450ppm，远远小于环保低于1500ppm的要求；②储存期稳定，在40℃时贮存1个月后，粘度变化率为30％，室温下的贮存期为3个月，在2-10℃下的贮存期为6个月；③可快速低温固化，其固化速度为100℃，40-50秒；④粘接强度高，对于0603元件，粘接力可达1.5KG以上；⑤耐温耐冲击性好，对于现在无铅化工艺，掉件率为0.1％以下；⑥成型好，可适应现在高速点胶机的应用。

本发明比现有产品卤素低、粘度低、触变性好、电性能优良，可在100℃下40-50秒快速固化，其粘接力高，耐热耐冲击性好，可广泛用于表面贴装技术领域。适应现在欧盟的ROHS指令，满足环保需求。

具体实施方式

本发明实施例1

本实施例所述低卤素含量的可快速固化表面贴装胶粘剂的重量百分比为：

332环氧树脂                40％

改性环氧树脂               10％

ED503G                     10％

双氰胺                     3％

1^#改性咪唑                 3％

气相二氧化硅                    6％

碳酸钙                          26％

离子吸附剂                      0.5％

红颜料                          1.5％

本发明实施例2

本实施例所述的可快速固化表面贴装胶粘剂的重量百分比为：

332环氧树脂                    20％

830S环氧树脂                   20％

改性环氧树脂                   10％

新戊二醇二缩水甘油醚           10％

己二酸二酰肼                   5％

23^#改性咪唑                    3％

气相二氧化硅                   6％

熔融型硅微粉                   23.3％

离子吸附剂                     0.7％

红颜料                         2％

本发明实施例3

本实施例所述的可快速固化表面贴装胶粘剂的重量百分比为：

850S环氧树脂                  50％

改性环氧树脂                  5％

ED503G                        10％

双氰胺                3％

23改性咪唑盐          3％

气相二氧化硅          7％

碳酸钙                19.5％

离子吸附剂            0.5％

红颜料                2％

本发明实施例4

本实施例所述的可快速固化表面贴装胶粘剂的重量百分比为：

332环氧树脂            25％

830S环氧树脂           25％

己二醇二缩水甘油醚     10％

改性环氧树脂           5％

双氰胺                 3％

24改性咪唑盐           3％

气相二氧化硅           7％

熔融型硅微粉           19.2％

离子吸附剂             0.8％

红颜料                 2％

按上述实施例的重量百分比配方，配制贴片胶，用高速分散机分散均匀后，经40目以上的过滤后进行真空脱泡处理，再由灌装机灌装，所得的贴片胶有以下性能：

固化时间：    100℃       40-50秒

贮存期：      2-10℃      6个月

粘接强度：    0603元件    1.5KG

触变指数：    6-7

绝缘电阻率：  ＞10¹³Ω.cm

吸水率：      ＜0.5％

总卤素含量：  ＜450ppm。

Claims (11)

1.一种低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，由高纯度液态环氧树脂、改性环氧树脂、高纯度活性稀释剂、无卤素潜伏性固化剂、促进剂、触变剂、离子吸附剂、高纯度无机填料、颜料组成。其特征是：其重量百分比如下：

高纯度液态环氧树脂：20-80％；

改性环氧树脂：0-10％；

高纯度活性稀释剂：1-10％；

无卤素潜伏性固化剂：1-8％；

促进剂：2-20％；

触变剂：3-10％；

高纯度无机填料：0-30％；

离子吸附剂：0-1％；

颜料：0-3％；

2.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：高纯度液态环氧树脂是双酚A型缩水甘油醚型环氧树脂。其分子量范围为1000至4000，总氯离子含量为0-300ppm。

3.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：高纯度液态环氧树脂还可以是双酚F型环氧树脂。其分子范围为1000到4000，总氯离子含量为0-200ppm。

4.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：改性环氧树脂是由丙烯酸橡胶改性双酚A型环氧树脂的起增韧作用的改性树脂。

5.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：高纯度活性稀释剂是一种低粘度的长链为C_12-14脂肪族二缩水甘油醚，其总氯离子含量为0-100ppm。

6.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：无卤素潜伏性固化剂为：双氰胺或己二酸二酰肼。潜伏性固化剂用量是每100份环氧树脂量加入1-8份潜伏性固化剂。

7.根据权利1所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：促进剂是咪唑盐洛合物，利用咪唑环上3位N原子的碱性对其改性。改性咪唑类促进剂用量是每100份环氧树脂里2-20份的加入量。

8.根据权利1要求所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：高纯度无机填料为活性熔融硅微粉或氧化铝等无机填料，纯度≥99.5％。

9.根据权利1要求所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：离子吸附剂是一种孔状的有机化合物，它可将游离的氯离子，溴离子吸附到内部转化成化合物。

10.根据权利1要求所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：触变剂为气相二氧化硅。

11.根据权利1要求所述的低卤素含量环保型可低温快速固化表面贴装胶粘剂，其特征是：颜料为大红粉。