CN102703012A

CN102703012A - 一种导热cob环氧黏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102703012A
Application number: CN2012102051598A
Authority: CN
Inventors: 骆万兴; 王建斌; 陈田安; 解海华
Original assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: CN102703012B

Abstract

本发明涉及一种导热COB环氧胶黏剂及其制备方法，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：环氧树脂占20～40%、稀释剂占2～10%、导热填料占25～73%、偶联剂占0～1%、染料占0～1%、消泡剂占0～1%、触变剂占1～3%、固化剂占2～5%、固化促进剂占1～3%。本发明制备的导热COB环氧胶黏剂在应用中保护了芯片的各项功能，同时能够提高运算速度，延长芯片使用寿命，也使芯片的运行更加稳定。

Description

一种导热COB环氧黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种导热COB环氧胶黏剂及其制备方法，属于环氧树脂胶黏剂领域。

背景技术

COB，是英文chip On board的缩写，意思是将裸芯片用胶黏剂粘附在线路板基板上，然后把裸芯片用金属线连接到线路板上面，从而发挥芯片作用的一种电子生产工艺，这种连接引线的方法称为邦定，邦定是芯片生产工艺中一种打线的方式，一般用于封装前将芯片内部电路用金线或铝线与封装管脚或线路板镀金铜箔连接，具体方法是通过来自超声波发生器的超声波，经换能器产生高频振动，通过变幅杆传送到劈刀，当劈刀与引线及被焊件接触时，在压力和振动的作用下，与待焊金属表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合，最终形成牢固的机械连接。但是如果邦定好后的芯片直接暴露在环境中，在日常使用过程中会受到潮湿、静电、物理磨损、微酸腐蚀等因素的影响，导致产品出现短路、断路、甚至烧毁等情况，所以一般用胶黏剂将芯片封装起来，称为邦定芯片封装。邦定芯片封装是将芯片内部电路通过金属线与电路板封装管脚连接，再用具有特殊保护功能的有机材料精密覆盖，完成后期保护，封装后的芯片受到封装材料的保护，与外界隔离，不存在潮湿、静电、腐蚀等情况的发生；同时封装材料在封装过程中是液态封装，因此芯片内部是无缝隙完全填充，封装固化后，芯片完全处于封装材料的包封之中，杜绝了芯片的物理磨损、机械损伤，在防腐、抗震及稳定性方面，有非常大的提高。

然而芯片在应用的过程中，由于其集成密度越来越高，功能越来越强大，在运行的过程中，会产生很大的热量，温度的升高，会导致运算速度降低，严重情况下会导致芯片暂时功能性失效，或者芯片长时间在高温环境下运行，会导致老化速度加快，使用寿命降低，尤其是邦定胶，其基材是有机树脂，在一定程度上影响了热量的散发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导热COB环氧胶黏剂及其制备方法，以克服已知COB胶黏剂固化后导热系数低，造成芯片运行过程中热量散发困难、温度升高、运算速度下降、寿命缩短等问题，以满足人们对高品质电子产品的需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种导热COB环氧胶黏剂，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：环氧树脂占20～40%、稀释剂占2～10%、导热填料占25～73%、偶联剂占0～1%、染料占0～1%、消泡剂占0～1%、触变剂占1～3%、固化剂占2～5%、固化促进剂占1～3%。

本发明的有益效果是：采用环氧树脂体系，在固化后其结构中具有环氧树脂胶黏剂的高韧性、耐腐蚀性、耐水性等优点，固化后的材料除具备了传统COB胶黏剂的功能外，同时克服了已知COB胶黏剂固化后导热系数低造成的芯片运行过程中散热困难、运算速度下降、寿命缩短等问题，可以满足电脑EPROM、液晶显示模组、半导体元件及集成电路IC包封等对材料要求较高的应用，并且具有储存稳定、使用方便、固化时不流淌、固化后粘接强度高、电气性能良好等特点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述环氧树脂为含有两个或两个以上环氧基团的化合物，通常指双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、多官能度环氧树脂、酚醛型环氧树脂中的一种或任意几种混合；

采用上述进一步方案的有益效果是：采用环氧树脂，能够在固化后其结构中拥有环氧树脂胶黏剂的高韧性，耐腐蚀性，耐水性等优点。

进一步，所述稀释剂为双官能度的环氧树脂稀释剂；

进一步，所述环氧树脂稀释剂为乙二醇二缩甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或任意几种混合；

采用上述进一步方案的有益效果是：稀释剂能够保证体系具有足够低的粘度，从而能够添加更多的导热填料来优化导热效果。

进一步，所述导热填料为无机填料；

进一步，所述无机填料为氧化铝、氢氧化铝、氧化锑中的一种或任意几种混合；

采用上述进一步方案的有益效果是：无机导热填料的加入，使整个体系拥有了导热散热的功能，使胶黏剂固化后拥有了传统COB胶黏剂所不具有的导热性能。

进一步，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560偶联剂）；

采用上述进一步方案的有益效果是：偶联剂能够保证固化后体系中有机相和无机相的充分结合，保证胶的品质。

进一步，所述染料为炭黑101染料；

进一步，所述消泡剂为硅烷消泡剂，例如KA530消泡剂（上述名称为德国BYK公司出产并在市场上正式销售的消泡剂产品的名称）；

采用上述进一步方案的有益效果是：能够充分消除工艺过程中体系产生的气泡，保证胶的品质。

进一步，所述触变剂为气相硅；

进一步，所述气相硅均为TS530，TS720，TS202中的一种或任意几种混合（上述名称为美国卡博特公司出产并在市场上正式销售的气相硅产品的名称）；

采用上述进一步方案的有益效果是：气相硅用来调整胶的触变性以满足生产工艺的需求；

进一步，所述固化剂为潜伏性环氧固化剂，例如双氰胺；

进一步，所述固化促进剂为潜伏性环氧固化促进剂；

进一步，所述潜伏性环氧固化促进剂为PN40（上述名称为日本味之素公司出产并在市场上正式销售的固化促进剂产品的名称）、PN23（上述名称为日本味之素公司出产并在市场上正式销售的固化促进剂产品的名称）、MC120D（上述名称为广州川井电子材料有限公司出产并在市场上正式销售的固化促进剂产品的名称）、8000K（上述名称为福清王牌精细化工有限公司出产并在市场上正式销售的固化促进剂产品的名称）、101s（上述名称为常州马蹄莲树脂有限公司出产并在市场上正式销售的固化促进剂产品的名称）中的任意一种。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种导热COB环氧黏剂的制备方法，包括：

将环氧树脂、稀释剂、导热填料、偶联剂、染料、消泡剂、触变剂、固化剂、固化促进剂依次加入搅拌机内，抽真空，搅拌均匀，自然晾置至室温，即得。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，各原料的加入量以原料总重量的百分含量计，其中，环氧树脂占20～40%、稀释剂占2～10%、导热填料占25～73%、偶联剂占0～1%、染料占0～1%、消泡剂占0～1%、触变剂占1～3%、固化剂占2～5%、固化促进剂占1～3%。

进一步，所述抽真空的真空度为-0.08～-0.05MPa。

进一步，所述搅拌的工艺条件为：搅拌转速为500～1000转/分，搅拌时间为0.5～2小时。

使用时，点胶或灌胶于待封装件上，100～150℃加热0.5～2h固化。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

以原料总重量的百分含量计，取壳牌828环氧树脂20%、乙二醇二缩甘油醚4%、氢氧化铝70%、氧化锑1%、KH560偶联剂0.5%、炭黑101染料0.5%、TS530触变剂1%、双氰胺固化剂2%、PN40固化促进剂1%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例2

以原料总重量的百分含量计，取陶氏化学DER-332树脂20%、日本核壳橡胶增韧MX125环氧树脂20%、丁二醇二缩水甘油醚2%、ASF60氧化铝46%、氧化锑1%、KH560偶联剂1%、炭黑101染料1%、TS720触变剂2%、双氰胺固化剂5%、PN23固化促进剂2%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例3

以原料总重量的百分含量计，取双酚F862环氧树脂30%、1,2-环己二醇二缩水甘油醚2%、MK37氧化铝52%、氧化锑5%、KA530消泡剂1%、炭黑101染料0.1%、TS202触变剂3%、双氰胺固化剂3.9%、101S固化促进剂3%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例4

以原料总重量的百分含量计，取壳牌828环氧树脂30.5%、四官能度AG80环氧树脂5.5%、间苯二酚二缩水甘油醚8%、ASF60氧化铝42%、氢氧化铝5%、KH 560偶联剂1%、炭黑101染料0.5%、TS202触变剂1%、双氰胺固化剂4%、MC120D固化促进剂2.5%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例5

以原料总重量的百分含量计，取酚醛环氧树脂35%、N10稀释剂5%、ASF60氧化铝40%、MK37氧化铝10%、KH560偶联剂0.5%、A530消泡剂0.5%、炭黑101染料0.5%、TS530触变剂1%、双氰胺固化剂5%、8000K固化促进剂2.5%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例6

以原料总重量的百分含量计，取双酚F862环氧树脂40%、1,2-环己二醇二缩水甘油醚10%、MK 37氧化铝39%、KA530消泡剂1%、炭黑101染料0.1%、TS202触变剂3%、双氰胺固化剂3.9%、101S固化促进剂3%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

实施例7

以原料总重量的百分含量计，取酚醛环氧树脂40%、N10稀释剂10%、ASF60氧化铝36%、KH560偶联剂1%、A530消泡剂1%、炭黑101染料1%、TS530触变剂3%、双氰胺固化剂5%、8000K固化促进剂3%，将上述材料依次加入搅拌机内，抽真空至真空度为-0.08～-0.05MPa，于500～1000转/分搅拌0.5～2小时，搅拌均匀，自然晾置至室温，即可。

通过下面的试验测试本发明制备的导热COB环氧胶黏剂的性能。

首先通过导热系数判断产品固化后的导热效果，然后分别通过硬度，拉伸强度，剪切强度和模量等性能进行表征，然后将实施例1～5的样品和现有的LS0100德邦COB环氧胶粘剂进行性能的对比。固化均采用120℃固化60min。

试验实施例1外观对比测试

导热对比测试方案按以下方法进行：将实施例1～5的样品和现有的已知COB环氧胶粘剂固化后，通过测试导热系数来观察判断导热效果，结果见表1。

表1实施例1～5与已知COB环氧胶粘剂导热性能对比测试结果

试样	导热系数（W/m.k）
		实施例1的样品	1.35
实施例2的样品	1.30
		实施例3的样品	1.40

实施例4的样品	1.38
		实施例5的样品	1.33
已知的样品	0.75

试验实施例2不同温度下Shore硬度测试

硬度测试：依据GB/T 531-1999测试

硬度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1～5的样品和现有的已知COB环氧胶粘剂固化后，依据GB/T 531-1999分别测试在0℃，25℃，65℃条件下的硬度。具体数据见表2。

表2实施例1～5与已知COB环氧胶粘剂Shore硬度对比测试结果

试验实施例3拉伸强度测试

拉伸强度测试：依据GB/T528-1998测试；

拉伸强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1～5的样品和现有的已知COB环氧胶粘剂固化后，依据GB/T528-1998测试拉伸强度。具体数据见表3。

表3实施例1-5与已知COB环氧胶粘剂拉伸强度对比测试结果

试验实施例4剪切强度测试

剪切强度测试：依据GB/T7124-1986测试。

剪切强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1～5的样品和现有的已知COB环氧胶粘剂固化后，依据GB/T7124-1986测试剪切强度。具体数据见表4。

表4实施例1～5与已知COB环氧胶粘剂剪切强度测试结果

试样	剪切强度性能测试(Mpa)
		实施例1的样品	23.3
实施例2的样品	22.9
		实施例3的样品	22.8
实施例4的样品	23.5
		实施例5的样品	23.2
已知的样品	18.4

试验实施例5模量测试

模量强度测试实施方案按以下方法进行：将实施例1～5的样品和现有的已知COB环氧胶粘剂固化后，制备标准样条，然后使用DMA测试模量，取值25℃和65℃两个温度点。具体数据见表5。

表5实施例1～5与已知COB环氧胶粘剂模量对比测试结果

从以上数据分析，实施例样品在获得了优良的导热后，邵氏硬度，拉伸强度，剪切强度，模量等性能，与已知的样品相对照，各项性能均优于已知的样品，说明本发明的导热COB环氧胶黏剂，是一类新型的COB胶粘剂，其综合性能优于传统COB胶黏剂，同时具有传统COB胶黏剂所不具有的导热散热的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，以原料总重量的百分含量计，由以下各原料组成：环氧树脂占20～40%、稀释剂占2～10%、导热填料占25～73%、偶联剂占0～1%、染料占0～1%、消泡剂占0～1%、触变剂占1～3%、固化剂占2～5%、固化促进剂占1～3%。

2.根据权利要求1所述的导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，所述环氧树脂为含有两个或两个以上环氧基团的化合物；所述稀释剂为双官能度的环氧树脂稀释剂；所述导热填料为无机填料；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述染料为炭黑101染料；所述消泡剂为硅烷消泡剂；所述触变剂为气相硅；所述固化剂为潜伏性环氧固化剂；所述固化促进剂为潜伏性环氧固化促进剂。

3.根据权利要求2所述的导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、多官能度环氧树脂、酚醛型环氧树脂中的一种或任意几种混合；所述环氧树脂稀释剂为乙二醇二缩甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或任意几种混合；所述无机填料为氧化铝、氢氧化铝、氧化锑中的一种或任意几种混合；所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述潜伏性环氧固化剂为双氰胺。

4.根据权利要求2所述的导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，所述硅烷消泡剂为KA530消泡剂。

5.根据权利要求2所述的导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，所述气相硅为TS530，TS720，TS202中的一种或任意几种混合。

6.根据权利要求2所述的导热COB环氧胶黏剂，其特征在于，所述潜伏性环氧固化促进剂为PN40、PN23、MC120D、8000K、101s中的任意一种。

7.一种导热COB环氧黏剂的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的导热COB环氧黏剂的制备方法，其特征在于，各原料的加入量以原料总重量的百分含量计，其中，环氧树脂占20～40%、稀释剂占2～10%、导热填料占25～73%、偶联剂占0～1%、染料占0～1%、消泡剂占0～1%、触变剂占1～3%、固化剂占2～5%、固化促进剂占1～3%。

9.根据权利要求7所述的导热COB环氧黏剂的制备方法，其特征在于，所述抽真空的真空度为-0.08～-0.05MPa。

10.根据权利要求7所述的导热COB环氧黏剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的工艺条件为：搅拌转速为500～1000转/分，搅拌时间为0.5～2小时。