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Abstract

本发明涉及一种环氧结构胶及其制备方法和应用。该环氧结构胶的原料组成包括：50％‑90％的环氧树脂，2％‑10％的催化剂，0.01％‑0.05％的消泡剂，2％‑7％的白炭黑，10‑50％的填料和0.3％‑0.7％的炭黑；环氧树脂包括有机硅改性环氧树脂、双酚F环氧树脂和烷基改性增韧环氧树脂。本发明还提供了上述结构胶的制备方法，该环氧结构胶具有较高的伸长率，粘接力，耐温耐湿性强，可以用于封装粘接器件。

Description

一种环氧结构胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种结构胶，尤其涉及一种具有高伸长率和粘接力的环氧结构胶，属于环氧树脂材料技术领域。
背景技术
根据摩尔定律，每间隔18个月芯片上的晶体管数量就会翻倍，这使得微型芯片被大量的开发出来。单位面积运算效率的提升必定伴随着热量消散的更高要求，这样才能维持性能的稳定性。利用金属后盖，将芯片产生的热量散发出去是目前业界非常成熟有效的途径，如图1所示。热界面材料(TIM)是连接芯片和散热顶盖而保证热量散发出去的关键，它可以是有机硅类的导热胶，也可以是铟焊料类的固体。不论TIM选用导热胶还是金属，倒装芯片、散热金属顶盖这三者之间热膨胀系数一定是不同的，而TIM在倒装芯片和散热金属顶盖维持完全接触才是维持散热的关键，也是整个芯片运算性能维持稳定的关键。
TIM不论是金属还是导热胶，其本身的粘接性远不足以维持整个结构稳定性。所以在散热金属后盖边框和有机基板之间需要使用结构胶来保证整个结构的稳定性，让整个系统能够可靠且持久耐用。由于散热金属后盖和有机基本之间的热膨胀系数相差非常大，并且TIM在实际的应用中会在芯片和金属后盖上产生非常大的内应力，这些都会大大增加整个散热体系失效的发生。这对在此应用的结构胶提出更综合的要求：高粘接力维持结构的稳定性，高伸长率来平衡热膨胀系数的差距以及TIM使用产生的内应力，耐高温高湿能力来提高耐久性等等。但是目前有机硅体系的粘接力不够，而丙烯酸的耐高温高湿的能力又偏弱，传统的环氧没法做到高伸长率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种同时具有高粘接力、高伸长率以及耐高温高湿的环氧结构胶。
本发明的又一目的在于提供上述结构胶的制备方法。
为了实现上述任一技术目的，本发明首先提供了一种环氧结构胶，该环氧结构胶的原料组成包括：50％-90％的环氧树脂，2％-10％的催化剂，0.01％-0.05％的消泡剂，2％-7％的白炭黑，10-50％的填料和0.3％-0.7％的炭黑；环氧结构胶中各原料组成的质量百分比之和为100％；
其中，环氧树脂包括有机硅改性环氧树脂、双酚F环氧树脂和烷基改性增韧环氧树脂。
在本发明的一具体实施方式中，有机硅改性环氧树脂具有如下结构式：
Figure BDA0002669005150000021
其中，n为1-3的整数。
在本发明的一具体实施方式中，烷基改性增韧环氧树脂具有如下结构式：
Figure BDA0002669005150000022
其中，n为6-8的整数。
在本发明的一具体实施方式中，环氧树脂包括质量比为1-5:80:1-15的有机硅改性环氧树脂、烷基改性增韧环氧树脂和双酚F环氧树脂。
在本发明的一具体实施方式中，该环氧结构胶的原料组成包括：60％-80％的环氧树脂，3％-5％的催化剂，0.01％-0.03％的消泡剂，2％-5％的白炭黑，10-20％的填料和0.3％-0.5％的炭黑；环氧结构胶中各原料组成的质量百分比之和为100％。
在本发明的一具体实施方式中，双酚F环氧树脂为F1750型环氧树脂。
在本发明的一具体实施方式中，催化剂为1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑。
在本发明的一具体实施方式中，消泡剂为KSZ-66。
在本发明的一具体实施方式中，填料为SX-E13球形二氧化硅。
本发明还提供了上述环氧结构胶的制备方法，该制备方法包括：
将环氧树脂、消泡剂、填料、白炭黑和催化剂混合，高速分散进行预混，三辊研磨后，行星搅拌脱泡得到黑色环氧结构胶胶体。
其中，高速分散的转速为1000rmp-2000rmp。
本发明又提供了一种器件，该器件由本发明的上述环氧结构胶进行封装粘接的。该器件包括但不限于芯片、电子设备等。
本发明的环氧结构胶同时具有较高的伸长率，粘接力，耐温耐湿性强；拓宽散热结构稳定的阈值，结构胶不再成为散热失效的点，同时方便TIM的选择多样性。
附图说明
图1为本发明一实施例中的微型芯片结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例提供了环氧结构胶，该环氧结构胶的原料组成如表1所示。其中，采用的有机硅改性环氧树脂的结构式中n＝3，烷基改性增韧环氧树脂的结构式中n＝7。
该环氧结构胶是将环氧树脂、消泡剂、填料、白炭黑T40和催化剂混合，高速分散进行预混，三辊研磨后，行星搅拌脱泡得到的。
表1
Figure BDA0002669005150000031
将上述实施例1-实施例5以及对比例1-对比例4的结构胶，进行性能测试，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002669005150000041
Figure BDA0002669005150000051
本实施例还提供了一种如图1所示的芯片，其采用实施例1的环氧结构胶进行粘接。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环氧结构胶，该环氧结构胶的原料组成包括：50％-90％的环氧树脂，2％-10％的催化剂，0.01％-0.05％的消泡剂，2％-7％的白炭黑，10％-50％的填料和0.3％-0.7％的炭黑；环氧结构胶中各原料组成的质量百分比之和为100％；
其中，环氧树脂包括有机硅改性环氧树脂、双酚F环氧树脂和烷基改性增韧环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，有机硅改性环氧树脂具有如下结构式：
Figure FDA0002669005140000011
其中，n为1-3的整数。
3.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，烷基改性增韧环氧树脂具有如下结构式：
Figure FDA0002669005140000012
其中，n为6-8的整数。
4.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，环氧树脂包括质量比为1-5:80:1-15的有机硅改性环氧树脂、烷基改性增韧环氧树脂和双酚F环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，该环氧结构胶的原料组成包括：60％-80％的环氧树脂，3％-5％的催化剂，0.01％-0.03％的消泡剂，2％-5％的白炭黑，10-20％的填料和0.3％-0.5％的炭黑；环氧结构胶中各原料组成的质量百分比之和为100％。
6.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，双酚F环氧树脂为F1750型环氧树脂；
优选地，催化剂为1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑。
7.根据权利要求1所述的环氧结构胶，其中，消泡剂为KSZ-66；
优选地，填料为SX-E13球形二氧化硅。
8.权利要求1-7任一项所述的环氧结构胶的制备方法，该制备方法包括：
将环氧树脂、消泡剂、填料、白炭黑和催化剂混合，高速分散进行预混，三辊研磨后，行星搅拌脱泡得到黑色环氧结构胶胶体。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，高速分散的转速为1000rmp-2000rmp。
10.一种器件，该器件由权利要求1-7任一项所述的环氧结构胶进行封装。
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