CN115160703A - 一种抗静电高强芯片托盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及芯片托盘技术领域，更具体地说，它涉及一种抗静电高强芯片托盘及其制备方法。抗静电高强芯片托盘，制备原料为如下重量份数的组分：PS树脂50‑80份；PPO树脂10‑30份；PA树脂10‑20份；改性增强纤维20‑60份：所述改性增强纤维由如下制备方法制得：A1、待增强纤维预处理；A2、将预处理后的增强纤维与改性胶液进行包覆混合，其中改性胶液由聚苯硫醚、丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、环氧树脂和聚砜树脂复配组成。本申请通过改性增强纤维的掺入以及特定的树脂原料配比，赋予了芯片托盘优异的力学性能，且不易因改性增强纤维的掺入影响其抗静电性能。
Description
技术领域
本申请涉及芯片托盘技术领域，更具体地说，它涉及一种抗静电高强芯片托盘及其制备方法。
背景技术
芯片托盘，又名IC托盘，是一种专用于半导体集成电路芯片的载体，可用于安放、固定、密封和保护芯片，并且由于其优良的防护和密封效果，被广泛应用于半导体集成电路领域。
相关技术中的芯片托盘，主要为吸塑成型的塑料托盘，根据其原料选择不同，可分为PE托盘、PS托盘、PET托盘和ABS托盘，其中以具有优良电抗静电性的PS托盘为主要代表。
但上述PS托盘其受限于本身材质，整体力学性能一般，且质脆，易因应力的产生而发生脆裂现象，因此也有部分企业采用连续玻纤对其进行增强，但其抗静电性能也随着下降，因而迫切需要提供一种兼具高强和抗静电两大特性的芯片托盘及其制备方法。
发明内容
为改善上述技术问题，本申请特提供一种抗静电高强芯片托盘及其制备方法，该芯片托盘通过树脂的复配以及改性增强纤维的掺入，兼容了高强和抗静电两大特性。
第一方面，本申请提供一种抗静电高强芯片托盘，采用如下的技术方案：
一种抗静电高强芯片托盘，其特征在于，制备原料为如下重量份数的组分：PS树脂50-80份；PPO树脂10-30份；PA树脂5-10份；改性增强纤维20-60份：
所述改性增强纤维由如下制备方法制得：
A1、待增强纤维预处理；
A2、将预处理后的增强纤维与改性胶液进行包覆混合，其中改性胶液由聚苯硫醚、丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、环氧树脂和聚砜树脂复配组成。
通过采用上述技术方案，由上述制备原料制成的芯片托盘，其在经树脂的复配及改性增强纤维的掺入后，可有效赋予芯片托盘高强和抗静电两大特性，且无需额外助剂的加入；分析其原因可能是：上述芯片托盘在制备成型后会以树脂材料为基体，交联分散的改性增强纤维为增强骨架，以此赋予芯片托盘优良的力学性能；此外还需说明的是改性增强纤维经改性后，其不易产生电荷积聚的同时，与树脂基体的结合相容性也显著提升。
优选的，所述A1中待增强纤维为玻璃纤维，A1的预处理步骤如下：
先将玻璃纤维置于10-20％质量百分比的氢氧化钠水溶液中，于60-80℃拌和，然后冷冻干燥，即得预处理后的增强纤维。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维在经氢氧化钠水溶液碱化处理后，其表面结合能力显著提升，且在冷冻干燥后，玻璃纤维表面还会形成有大量的微细裂缝，从而有效保障了改性胶液的结合质量。
优选的，所述玻璃纤维与氢氧化钠水溶液的用量，按重量比计为1:(1-2)。
优选的，A1中所述的拌和条件为500-800W超声分散处理30-45min。
优选的，A1中所述的冷冻干燥条件为：先将增强纤维于-20-0℃冻干1-2h，再于真空条件下升温至100-120℃加热0.5-1h。
通过采用上述技术方案，在上述投料比、拌和条件和冷冻干燥条件下制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，分析其原因可能是上述条件均有利于待增强纤维与改性胶液的包覆结合。
优选的，A2中所述的改性胶液，其各组分重量百分比如下：
聚苯硫醚20-50％、丙烯酸酯5-8％、聚醚酰亚胺12-20％、聚砜树脂8-12％、余量为环氧树脂。
优选的，A2中所述预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:(0.5-0.8)进行混合包覆。
通过采用上述技术方案，由上述组分改性胶液和投料比的制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，分析其原因可能如下：
1)纤维与改性胶液结合更为充分的同时；2)改性胶液组分与树脂组分的相容性更优，有利于改性增强纤维在树脂基体中的分散；3)混料过程中改性胶液组分发生了交联或共聚反应，加强了各组分间的结合性。
第二方面，本申请提供一种抗静电高强芯片托盘的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗静电高强芯片托盘的制备方法，制备步骤如下：
S1、原料母粒制备：先将PS树脂、PPO树脂、PA树脂和改性增强纤维
混合，再对其进行共混熔融挤出，经冷却成型后，即得原料母粒；
S2、抗静电高强芯片托盘制备：先将S1中所得原料母粒制得片材，再对片材进行加热软化，然后经吸塑成型、脱模裁切后，即得抗静电高强芯片托盘。
通过采用上述技术方案，由上述步骤制得的抗静电高强芯片托盘，其性能稳定均一，均具有优良的力学性能和抗静电性的同时，各项条件易于控制和达到，因而具有较高的经济效益，适用于产业化生产。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中的芯片托盘，其通过以复配的树脂原料的为基体，交联分散的改性增强纤维为增强骨架，兼容了高强和抗静电两大特性；
2、本申请中按上述投料比、拌和条件和冷冻干燥条件下制得的改性增强纤维，其可有效提升芯片托盘性能，使其兼具高强和抗静电性；
3、本申请中特定组分的改性胶液，除与增强纤维具有较优的结合效果外，还与树脂基体具有较优的相容性，从而保障芯片托盘的力学性能；
4、本申请中的制备工艺，其各项条件易于控制和达到的同时，所得产品的性能稳定均一，均具有优良的力学性能和抗静电性，因而具有较高的经济效益，适用于产业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，本申请中所用原料除下述特殊说明外，均为市售常见材料。
PS树脂，采购自昆山耀越塑胶有限公司；
PPO树脂，牌号PPO X1508，厂商日本旭化成；
PA树脂，为PA66，牌号CM6041XF,厂商日本东丽；
玻璃纤维，为平均长度1.5mm的短切纤维。
制备例1-6
一种改性增强纤维，待增强纤维为玻璃纤维，由如下制备方法制得：
A1、待增强纤维预处理；先将玻璃纤维按重量比1:2置于10％质量百分比的氢氧化钠水溶液中，于80℃、以2000r/min拌和30min，然后于0℃进行冷冻干燥，即得预处理后的增强纤维；
A2、再将预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:0.5进行包覆混合20min，其中改性胶液按每100kg的各组分用量如下表，并于280℃、加压80kPa、密闭环境混合成溶胶状。
表：制备例1-6中改性胶液各组分及其重量(kg)
制备例7
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:0.2进行包覆混合。
制备例8
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:0.6进行包覆混合。
制备例9
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:0.8进行包覆混合。
制备例10
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:1.2进行包覆混合。
制备例11
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:1置于10％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于80℃进行拌和。
制备例12
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:1置于20％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于80℃进行拌和。
制备例13
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:2置于20％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于80℃进行拌和。
制备例14
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:0.5置于40％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于80℃进行拌和。
制备例15
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:2置于10％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于60℃进行拌和。
制备例16
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，将玻璃纤维按重量比1:2置于10％质量百分比的氢氧化钠水溶液，并于100℃进行拌和。
制备例17
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中拌和条件为500W超声分散处理45min。
制备例18
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中拌和条件为600W超声分散处理38min。
制备例19
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中拌和条件为800W超声分散处理30min。
制备例20
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中拌和条件为2000W超声分散处理10min。
制备例21
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中冷冻干燥条件为：先将增强纤维于0℃冻干2h，再于真空条件下升温至100℃加热1h。
制备例22
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中冷冻干燥条件为：先将增强纤维于-10℃冻干1.5h，再于真空条件下升温至110℃加热1h。
制备例23
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中冷冻干燥条件为：先将增强纤维于-20℃冻干1h，再于真空条件下升温至120℃加热0.5h。
制备例24
一种改性增强纤维，与制备例1的不同之处在，A1中冷冻干燥条件为：先将增强纤维于-40℃冻干0.5h，再于真空条件下升温至140℃加热0.2h。
性能检测试验
选取实施例和对比例中制得的原料母粒片材作为测试对象，然后测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和抗静电性能，检测方法如下：
拉伸强度和断裂伸长率的具体检测步骤和标准可参照GB-T 1040-1992《塑料拉伸性能试验方法》；
其中原料母粒片材被加工为3件长250mm、宽25mm、厚2mm的IV型试样，测试速度为5mm/min，测试结果取平均值记入下表。
本申请中的抗静电性能用表面电阻率Ω进行表征，具体检测步骤和标准参照GB-T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，一般表面电阻率Ω越大，抗静电效果越好，在106-12Ω则视为抗静电。
实施例
实施例1-6
一种抗静电高强芯片托盘，其原料各组分及用量如下表所示(kg),并采用如下制备步骤制得：
S1、原料母粒制备：先将PS树脂、PPO树脂、PA树脂和制备例1中制得的改性增强纤维以2000r/min混合30min，再于260℃对其进行共混熔融挤出，经冷却成型后，即得原料母粒；
S2、高强绝缘电子芯片托盘制备：先将S1中所得原料母粒挤出制得片材，再于200℃对片材进行加热软化，然后经吸塑成型、脱模裁切后，即得高强绝缘电子芯片托盘。
表：实施例1-6中原料母粒各组分及其重量(kg)
对比例1
一种芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，制备原料中增强纤维仅为玻璃纤维，没有进行改性处理。
抽取上述实施例1-6中和对比例1制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例1-6和对比例1性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1-6中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达58.1-62.5MPa；断裂伸长率为38-45％；表面电阻率为6.0*109-6.7*109Ω；相比未改性组的对比例1均有不同程度提升；
由上表中实施例1-3数据还可以看出各组分间的树脂材料间具有一定复配效果，实施例2为最优例；实施例4-6数据可知，改性增强纤维的用量并非越高越好，以实施例5为最优例。
综上可见，由上述制备原料制成的电子芯片托盘，其在经树脂的复配及改性增强纤维的掺入后，可有效赋予电子芯片托盘高强和绝缘两大特性，且无需额外助剂的加入，据悉目前市面上的抗静电产品均需加入抗静电剂；
分析其原因可能是：上述电子芯片托盘在制备成型后会以树脂材料为基体，交联分散的改性增强纤维为增强骨架，以此赋予电子芯片托盘优良的力学性能；此外还需说明的是改性增强纤维经改性后，其不易产生电荷积聚的同时，与树脂基体的结合相容性也显著提升。
实施例7-11
一种抗静电高强芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性增强纤维的使用情况不同，具体对应关系下表所示。
表：实施例7-11中改性增强纤维使用情况对照表
对比例2
一种芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性胶液中不包含聚苯硫醚，由等量的环氧树脂替代。
对比例3
一种芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性胶液中不包含聚醚酰亚胺和聚砜树脂，由等量的环氧树脂替代。
抽取上述实施例7-11中和对比例2-3制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例7-11和对比例2-3性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1、7-11中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达57.0-58.5MPa；断裂伸长率为45-48％；表面电阻率为5.8*109-6.3*109Ω；
可见，由上述组分改性胶液的制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，分析其原因可能如下：
1)改性胶液组分与树脂组分的相容性较优，有利于改性增强纤维的分散；2)混料过程中改性胶液组分间发生交联或共聚反应，从而加强了各组分间的结合性，且从上表还可以看出缺少了部分组分的改性胶液，其性能均有不同程度下降，参见对比例2-3。
实施例12-15
一种抗静电高强芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性增强纤维的使用情况不同，具体对应关系下表所示。
表：实施例12-15中改性增强纤维使用情况对照表
| 组别 | 改性增强纤维 |
| 实施例12 | 由制备例7制得 |
| 实施例13 | 由制备例8制得 |
| 实施例14 | 由制备例9制得 |
| 实施例15 | 由制备例10制得 |
抽取上述实施例12-15制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例12-15性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1、12-15中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达57.2-58.4MPa；断裂伸长率为45-48％；表面电阻率为6.0*109-6.3*109Ω；可见由上述投料比的制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，预处理后增强纤维与改性液的优选比例为1:(0.5-0.8)，仅在上述配比下改性胶液与玻璃纤维的结合更为充分，改性胶液的用量需适宜。
实施例16-21
一种抗静电高强芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性增强纤维的使用情况不同，具体对应关系下表所示。
表：实施例16-21中改性增强纤维使用情况对照表
| 组别 | 改性增强纤维 |
| 实施例16 | 由制备例11制得 |
| 实施例17 | 由制备例12制得 |
| 实施例18 | 由制备例13制得 |
| 实施例19 | 由制备例14制得 |
| 实施例20 | 由制备例15制得 |
| 实施例21 | 由制备例16制得 |
对比例4
一种芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用的改性增强纤维由玻璃纤维与改性胶液直接混合制得，玻璃纤维未经预处理。
抽取上述实施例16-21和对比例4制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例16-21和对比例4性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1、16-21中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达57.6-58.2MPa；断裂伸长率为44-48％；表面电阻率为6.0*109-6.3*109Ω；可见上述条件制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，玻璃纤维与氢氧化钠水溶液的优选用量为1:(1-2)，其中氢氧化钠水溶液的质量百分比浓度为10-20％，反应温度为60-80℃；
分析其原因可能如下：玻璃纤维在经氢氧化钠水溶液碱化处理后，其表面结合能力显著提升，且在冷冻干燥后，玻璃纤维表面还会形成有大量的微细裂缝，从而有效保障了改性胶液的结合质量，若未经预处理直接将玻璃纤维与改性胶液混合，则会影响到最终的性能，参见对比例4。
实施例22-25
一种抗静电高强芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性增强纤维的使用情况不同，具体对应关系下表所示。
表：实施例22-25中改性增强纤维使用情况对照表
| 组别 | 改性增强纤维 |
| 实施例22 | 由制备例17制得 |
| 实施例23 | 由制备例18制得 |
| 实施例24 | 由制备例19制得 |
| 实施例25 | 由制备例20制得 |
抽取上述实施例22-25制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例22-25性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1、22-25中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达58.1-58.5MPa；断裂伸长率为45％；表面电阻率为6.2*109-6.3*109Ω；
可见超声拌和条件制得的改性增强纤维，其对芯片托盘性能的提升最为显著，超声条件有利于玻璃纤维与改性胶液的分散拌和；此外由上表还可知，优选的拌和条件为500-800W超声分散处理30-45min。
实施例26-29
一种抗静电高强芯片托盘，与实施例1的不同之处在于，所用改性增强纤维的使用情况不同，具体对应关系下表所示。
表：实施例26-29中改性增强纤维使用情况对照表
| 组别 | 改性增强纤维 |
| 实施例26 | 由制备例21制得 |
| 实施例27 | 由制备例22制得 |
| 实施例28 | 由制备例23制得 |
| 实施例29 | 由制备例24制得 |
抽取上述实施例26-29制得的原料母粒片材，然后按上述测量步骤和标准测试其拉伸强度MPa、断裂伸长率％和表面电阻率Ω，测试结果取平均值记入下表。
表：实施例26-29性能检测结果
从上表中可以看出，实施例1、26-29中制得抗静电高强芯片托盘均具有优良的力学性能，其拉伸强度高达58.1-58.6MPa；断裂伸长率为45％；表面电阻率为6.2*109-6.3*109Ω；
可见在上述冷冻干燥条件处理后的预处理增强纤维，其更有利于与改性胶液的结合，因而可显著提升芯片托盘的性能；
此外由上表还可知，优选的冷冻干燥条件为：将增强纤维于-20-0℃冻干1-2h，再于真空条件下升温至100-120℃加热0.5-1h。
以上均是本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出的没有创造性贡献的修改或明显构成技术启示的方案，但只要在本申请的权利要求范围内都应受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种抗静电高强芯片托盘，其特征在于，制备原料为如下重量份数的组分：PS树脂50-80份；PPO树脂10-30份；PA树脂5-10份；改性增强纤维20-60份：
所述改性增强纤维由如下制备方法制得：
A1、待增强纤维预处理；
A2、将预处理后的增强纤维与改性胶液进行包覆混合，其中改性胶液由聚苯硫醚、丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、环氧树脂和聚砜树脂复配组成。
2.根据权利要求1所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，所述A1中待增强纤维为玻璃纤维，A1的预处理步骤如下：先将玻璃纤维置于10-20%质量百分比的氢氧化钠水溶液中，于60-80℃拌和，然后冷冻干燥，即得预处理后的增强纤维。
3.根据权利要求2所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，所述玻璃纤维与氢氧化钠水溶液的用量，按重量比计为1:(1-2)。
4.根据权利要求2所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，A1中所述的拌和条件为500-800W超声分散处理30-45min。
5.根据权利要求2所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，A1中所述的冷冻干燥条件为：先将增强纤维于-20-0℃冻干1-2h，再于真空条件下升温至100-120℃加热0.5-1h。
6.根据权利要求1所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，A2中所述的改性胶液，其各组分重量百分比如下：
聚苯硫醚20-50%、丙烯酸酯5-8%、聚醚酰亚胺12-20%、聚砜树脂8-12%、余量为环氧树脂。
7.根据权利要求6所述的抗静电高强芯片托盘，其特征在于，A2中所述预处理后的增强纤维与改性胶液按重量比1:(0.5-0.8)进行混合包覆。
8.一种权利要求1-7任一所述抗静电高强芯片托盘的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
S1、原料母粒制备：先将PS树脂、PPO树脂、PA树脂和改性增强纤维
混合，再对其进行共混熔融挤出，经冷却成型后，即得原料母粒；
S2、抗静电高强芯片托盘制备：先将S1中所得原料母粒制得片材，再对片材进行加热软化，然后经吸塑成型、脱模裁切后，即得抗静电高强芯片托盘。
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