CN107434958A - 一种导电胶与使用其作为粘结剂的方法及其脱胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电胶与使用其作为粘结剂的方法及其脱胶方法,该导电胶原料包括基底树脂、固化剂、稀释剂和导电介质,选择具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂作为基底树脂;选择相应的固化剂,且所述基底树脂与所述固化剂的重量比为10:1~10:0.6;配以金属粉末作为导电介质。所述导电胶可用于靶材与背板的绑定;或者,用于电子元件的封装。将绑定后的靶材或者封装后的电子元件浸泡于纯水、和/或脂类溶剂中,通过溶剂与具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂的溶胀作用,即可实现所述导电胶的脱胶。
Description
技术领域
本发明涉及环氧树脂导电胶技术领域,尤其涉及一种导电胶与使用其作为粘结剂的方法及其脱胶方法。
背景技术
环氧树脂胶类,尤其是热固性的环氧树脂,由于其耐高温、耐候性以及超强的粘结能力,被广泛的应用于航空、电子等工业和民用领域。由这些树脂掺杂部分导电介质,如银、铜等材料而成的导电胶近年来更是被广泛的应用于电子、半导体和太阳能行业。但其由于反应性能不可逆的原因,在拆解和回收方面存在一定的困难,一般需通过机械方式碎化或通过高温焚烧方式进行处理。也有部分工艺采用溶剂溶胀原理进行脱胶处理,但由于溶剂与导电胶的分子间作用不强,该过程缓慢耗时,效果不理想。
近年来,采用导电胶进行靶材绑定的工艺也开始逐步进入发展阶段。相较于采用传统金属铟和其他低熔点金属绑定的工艺,该工艺可在常温或低温下操作,操作工艺简单,另外其粘结强度大,耐温性好,可以适应部分需在高温环境下进行溅射工艺的操作,同时由于基底单体价格较低,成本上也有一定的优势。但是对于大部分靶材而言,其绑定的背板成本较高,一般都需要重复使用,而常规的环氧树脂属于热固性的胶,很难通过溶剂在温和条件实现解绑,通常需要通过机械拆解方式或高温焚烧才能实现,这在很大程度上会造成背板的损伤,影响其使用寿命和重复利用率。此外,导电胶中由于掺杂了银等贵重金属,一般要通过后续工艺对其进行回收利用,但是通过机械处理或高温焚烧回收的导电胶,由于机械处理混入其他杂质或因高温焚烧使金属转化为氧化物,后续回收工艺势必变得复杂,处理成本较高。也有部分工艺选用极性非常大的溶剂,如丙酮等浸泡,通过溶剂对导电胶的溶胀作用解绑,但由于溶剂与导电胶的分子内作用不强,该过程缓慢耗时,工业上很难实际应用。
另外,在半导体和电子行业,也大规模地采用环氧树脂导电胶对电路板进行封装,其目的是保证电子元件的导电性和密封性,实际使用效果良好。但由于上述电子元件和电路板均采用大量的金属作为焊料,其中包括银和金等贵重金属。因此,对报废物和电子元件废弃物国家有明确和强制的要求。但在封装元件的拆解方面,由于环氧树脂的使用,也面临类似的电路板拆解和贵金属回收问题。
发明内容
本发明针对现有的导电胶作为粘接剂,后续的回收过程中存在难以拆解和溶解缓慢的问题,提供一种导电胶,以经过改性处理的环氧树脂作为基底材料,因而具有一定的亲水或亲油特性,可以实现高效且较为温和的回收。
本发明提供的一种导电胶,原料包括基底树脂、固化剂、稀释剂和导电介质,其中,
选择具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂作为基底树脂;
选择相应的固化剂,且所述基底树脂与所述固化剂的重量比为10:1~10:0.6;
配以金属粉末作为导电介质。
其中,所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂包括双酚类环氧树脂,所述相应的固化剂包括多元胺类固化剂。
其中,所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂包括至少具有三官能团的缩水甘油脂类树脂,所述相应的固化剂包括碱性固化剂。
其中,所述导电胶是配以与所述基底树脂的重量比为0.4:1~0.8:1的银粉或铜粉作为导电介质。
本发明还提供了一种使用导电胶作为粘接剂的方法,可以将所述导电胶用于靶材与背板的绑定;或者,用于电子元件的封装。
本发明还提供了一种导电胶的脱胶方法,将绑定后的靶材或者封装后的电子元件浸泡于纯水、和/或脂类溶剂中,通过所述溶剂与所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂的溶胀作用,实现所述导电胶的脱胶。
其中,所述单体环氧树脂为双酚类环氧树脂时,采用纯水溶剂,在沸腾状态下浸泡2~3小时实现所述导电胶的脱胶。
其中,所述单体环氧树脂为缩水甘油脂类树脂时,采用纯水加脂类混合溶剂,在共沸状态下浸泡1~2小时实现所述导电胶的脱胶。
本发明提供的导电胶,通过对环氧树脂单体进行改性处理,例如对环氧树脂单体外接亲水、亲油基团、和/或其他特定极性基团,或者选择具有大量的脂类官能团的基底树脂,并选择特定的固化剂作为交联剂,使得固化后的导电胶具有一定亲水、亲油或者与特定溶剂分子作用较强的特性,并配以银粉或者铜粉作为导电介质。
其中,选择的环氧树脂单体可以包括双酚类、缩水甘油脂类树脂,可针对溶胀剂进行不同官能团的设计,以增强溶剂与导电胶的分子间作用,进而实现在较短时间内实现导电胶粘结性能的失效,固化剂的选择包括并不限于缩胺及其他碱性固化剂。
本发明提供的导电胶,可实现常温下24h内的固化,制备工艺简单,可广泛应用于靶材绑定、电子芯片等电子产品的封装,具有很好的应用前景。
具体实施方式
本发明从环氧树脂导电胶粘结性失效角度出发,旨在阐述一种导电胶,利用常规的环氧树脂单体外接亲水、亲油基团或其他极性基团的体系,使得固化后的导电胶具有一定的亲水、亲油以及与部分特定溶剂分子作用较强的特性。进而,此导电胶体系在与之性质相对应的溶剂浸泡下,发生溶胀效应,导电胶的粘结性因此失效。
本发明提供的导电胶,原料包括基底树脂、固化剂、稀释剂和导电介质,选择具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂作为基底树脂;选择相应的固化剂,且所述基底树脂与所述固化剂的重量比为10:1~10:0.6;配以金属粉末作为导电介质。
基于以上原理,将上述的导电胶体系用于靶材绑定,使用过程中导电胶的粘结性和耐温性都可以满足生产需求,同时在解绑过程中可以采用与导电胶作用力较强的溶剂浸泡,由于溶剂的溶胀作用可实现短时间内靶材的解绑,保证了背板的重复使用率并降低了成本。此外,解绑后的导电胶形态完整、杂质含量少,同时银等金属无氧化等形态变化的现象,适合规模化和高效的回收利用。
基于以上原理,将上述的导电胶用于半导体和电子行业,对电路板、电子芯片等电子元件进行封装,可以保证电子元件的导电性和密封性,实际使用效果良好。并且,可以简单、高效地实现封装元件的拆解。
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例1:本实施例以E型环氧树脂是由双酚A(2,2-双(4-羟基苯基)丙烷)和环氧氯丙烷在碱性介质中缩聚合成的线型聚合物为基底环氧树脂,环氧值控制在30-60之间,并选择多元胺经过接枝、扩链等工艺改性而成环氧树脂固化剂,比例控制在10:1~0.7之间。用以上两种组分作为双组份导电胶的材料并配以重量为40-80%的银粉作为导电介质,通过上述体系制备的导电胶,可实现常温下24h内的固化,若考虑工艺固化时间的要求,可适当加温到70-100ºC,这样可将固化时间缩短到3-5h。固化的胶导电率<3×10-4Ω.cm3,抗剪强度>50 kg/cm2,使用温度在60-100ºC之间。由于选择改性后的环氧树脂具有一定的亲水性质,因此可采用纯水作为溶剂,在沸腾状态下浸泡处理,由于溶剂水对树脂的溶胀作用,1-2h内其粘结性能失效。
将上述体系用于靶材解绑过程,将绑定好的靶材浸泡于沸水中,2-3小时内,由于溶剂的溶胀作用,导电胶粘结性失效,靶材与背板脱离,实现了靶材解绑的目的。同时由于纯水的温和性能,解绑后的背板表面光洁度和平整度良好,基本不需专门加工即可重复使用。另外解绑后的环氧树脂胶形态完整,没有掺杂其他杂质,可作为质量较好的原料进行回收处理。
实施例2:本实施例选用缩水甘油酯型三官能团环氧树脂作为单体环氧树脂,利用缩胺作为固化剂,单体环氧树脂与固化剂,比例控制在10:1~0.8之间,用以上两种组分作为双组份导电胶的材料并配以重量为60-80%的银粉作为导电介质,通过上述体系制备的导电胶,可现实常温下24h内的固化,若考虑工艺固化时间的要求,可适当加温到70-100ºC,这样可将固化时间缩短到3-5h。固化的胶导电率<3×10-4Ω.cm 3,抗剪强度>80 kg/cm2,使用温度在100-150 ºC之间。由于选择改性后的单体树脂具有大量的脂类官能团,因此在交联固化后,采用纯水加脂类,如乙酸乙酯等作为混合溶剂,在共沸状态由于溶剂对树脂的溶胀作用,1-2h内其粘结性能失效。
将上述体系用于靶材解绑过程,在共沸状态下,将绑定好的靶材浸泡于纯水和乙酸乙酯的混合溶剂中进行浸泡处理,由于溶剂的溶胀作用,2-3h内其粘结性能失效,实现了靶材的解绑,同时由于混合溶剂性能相对温和,解绑后的背板表面光洁度和平整度良好,基本不需专门加工即可重复使用。另外解绑后的环氧树脂胶形态完整,没有掺杂其他杂质,可作为质量较好的原料进行回收处理。
综上所述,相较于现有技术,本发明至少具有如下有益效果之一或其组合:
采用本发明提供的导电胶绑定的靶材和背板,通过特定工艺浸泡,由于溶胀效应可以使背板与靶材脱离,进而实现解绑的效果。由于该工艺采用溶剂对靶材进行处理,条件温和,对背板伤害较小,脱离后的背板只需简单净化处理即可投入重复使用,有效地提高了背板的使用寿命。同时以此工艺解绑后的导电胶形态完整,后续通过物理和化学方式可以实现其掺杂金属的高效回收,避免了采用机械处理或高温焚烧等工艺回收导电胶而造成的后续工艺复杂及成本偏高的问题。
采用本发明提供的导电胶,可以大规模地对电路板进行封装,能够保证电子元件的导电性和密封性,实际使用效果良好。并且,在封装元件的拆解方面,由于该导电胶具有一定的亲水或亲油特性,在后续回收过程中,在与之性质相对应的溶剂浸泡下,很容易发生溶胀效应,导电胶的粘结性因此失效。因而同样可以简单、高效地实现电路板的拆解和贵金属的回收利用。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明,其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用,本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案,可以推导或联想出许多变型方案,所有这些变型方案,也应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种导电胶,原料包括基底树脂、固化剂、稀释剂和导电介质,其特征在于,
选择具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂作为基底树脂;
选择相应的固化剂,且所述基底树脂与所述固化剂的重量比为10:1~10:0.6;
配以金属粉末作为导电介质。
2.根据权利要求1所述的导电胶,其特征在于,
所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂包括双酚类环氧树脂,所述相应的固化剂包括多元胺类固化剂。
3.根据权利要求1或2所述的导电胶,其特征在于,
所述选择具有亲水、和/或亲油基团的环氧树脂单体,包括:选择双酚类环氧树脂和环氧氯丙烷在碱性介质中缩聚合成的线型聚合物作为基底树脂;其中,环氧值控制在30~60之间;
所述选择相应的固化剂,包括:选择多元胺经过接枝、扩链工艺改性而成环氧树脂固化剂;
其中,所述单体环氧树脂与所述固化剂的重量比为10:1~10:0.7。
4.根据权利要求1所述的导电胶,其特征在于,所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂包括至少具有三官能团的缩水甘油脂类树脂,所述相应的固化剂包括碱性固化剂。
5.根据权利要求1或4所述的导电胶,其特征在于,
所述选择具有亲水、和/或亲油基团的环氧树脂单体,包括:选择缩水甘油酯型三官能团环氧树脂作为单体环氧树脂;
所述选择相应的固化剂,包括:选择缩胺作为固化剂。
6.根据权利要求1、2或4之任一项所述的导电胶,其特征在于,所述导电胶是配以与所述基底树脂的重量比为0.4:1~0.8:1的银粉或铜粉作为导电介质。
7.一种使用如权利要求1至6之任一项所述的导电胶作为粘结剂的方法,其特征在于,
将所述导电胶用于靶材与背板的绑定;或者,用于电子元件的封装。
8.一种采用如权利要求7所述的导电胶作为粘结剂的脱胶方法,其特征在于,将绑定后的靶材或者封装后的电子元件浸泡于纯水、和/或脂类溶剂中,通过所述溶剂与所述具有亲水、和/或亲油基团的单体环氧树脂的溶胀作用,实现所述导电胶的脱胶。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述单体环氧树脂为双酚类环氧树脂时,采用纯水溶剂,在沸腾状态下浸泡2~3小时实现所述导电胶的脱胶。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述单体环氧树脂为缩水甘油脂类树脂时,采用纯水加脂类混合溶剂,在共沸状态下浸泡2~3小时实现所述导电胶的脱胶。
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