CN116178723A - 一种环氧改性有机硅树脂及一种耐黄变芯片粘接剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环氧改性有机硅树脂及一种耐黄变芯片粘结剂；所得耐黄变芯片粘结剂能大幅度提升小尺寸芯片的焊线良率和长期的使用性能。本发明所述环氧改性有机硅树脂通过对功能性官能团的选择、硅氧烷骨架的设计，解决了官能团反应转化率不足的问题，提高了产品的长期耐黄变性能；且采用水解缩合法，合成了无色透明且粘度、环氧值可控的环氧改性有机硅树脂，合成简单，便于工业化生产，同时解决了铂催化剂的残留问题。针对现有芯片粘结剂的耐黄变和高粘结强度不能平衡的问题，使用所得的环氧改性有机硅树脂通过复配粘结助剂、流变助剂、稀释剂和固化剂，组合得到了室温操作时间长、高温快速固化、抗中毒和坍塌的耐黄变芯片粘结剂。

Description

一种环氧改性有机硅树脂及一种耐黄变芯片粘接剂

技术领域

本专利涉及界面粘接材料制备技术领域，具体涉及一种环氧改性有机硅树脂及一种耐黄变芯片粘结剂。

背景技术

由于传统环氧树脂胶在耐黄变和高温方面的局限，而有机硅树脂耐黄变、耐紫外性能，因此有机硅树脂多作为固晶胶使用；但其粘结强度不足，难以满足现有固晶胶在小型芯片等应用场景的固晶推力的需求。

针对小尺寸芯片（面积小于90 mil2）功率在0.1-0.2w的LED灯珠应用场景，需要良好的老化光衰率，而目前的固晶胶在老化光衰率和固晶推力上无法同时满足，环氧固晶胶在老化光衰率上无法满足，苯基硅胶在固晶推力上无法满足。

市面上制备环氧改性有机硅树脂，常通过化学改性引入环氧基团，但当前的改性环氧树脂的方法采用硅氢加成法，通过铂催化剂进行硅氢加成反应制得。但为防止催化剂中毒，反应物需进行除水预处理，反应过程又需要氮气保护，合成工艺复杂；且所得产物带有明显刺激性气味且呈浅黄色，同时结构设计受限。

发明内容

针对现有芯片粘结剂的耐黄变和高粘结强度不能平衡的问题，本发明提供一种环氧改性有机硅树脂及一种耐黄变芯片粘结剂；所得耐黄变芯片粘结剂能大幅度提升小尺寸芯片的焊线良率和长期的使用性能。

本发明所述环氧有机硅树脂通过对功能性官能团的选择、硅氧烷骨架的设计，解决了官能团反应转化率不足的问题，提高了产品的长期耐黄变性能；且采用水解缩合法，合成了无色透明且粘度、环氧值可控的环氧改性有机硅树脂，合成简单，便于工业化生产，同时解决了铂催化剂的残留问题。

使用所得的环氧改性有机硅树脂通过复配粘结助剂、流变助剂、稀释剂和固化剂，组合得到了室温操作时间长、高温快速固化、抗中毒和坍塌的耐黄变芯片粘结剂。

所得耐黄变芯片粘结剂还可引入抗氧化剂、紫外线吸收剂，提高产品的耐黄变、耐紫外和耐候性。

本发明所述环氧改性有机硅树脂由下述三种原料经水解缩合制得，三种原料的质量份数比如下；

环氧基团来源硅烷 20-50，

含苯基硅烷 20-40，

烷基硅氧烷 20-40；

所述环氧基团来源硅烷选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷；

所述含苯基硅烷选自苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二羟基硅烷、三苯基羟基硅烷、和二烷氧基苯基硅烷；

所述烷基硅氧烷选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷和/或乙基三甲氧基硅烷。

所述环氧改性有机硅树脂，成分在25℃下的粘度为2000-100000mPa·s，优选为5000-50000mPa·s；环氧当量在180-600，优选为250-450；

所述环氧改性有机硅树脂的制备方法：保护气氛，常压下，在溶剂中加入催化剂和水，升温至60～65℃后，向其中加入单体，恒温反应1～5h；移除溶剂，水洗过滤，脱低得到所述环氧改性有机硅树脂。

所述催化剂为有机酸和/或无机酸，包括浓盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、苯甲酸。

本发明还提供了一种耐黄变芯片粘结剂，其组成以质量份数计，包括如下组分：

环氧改性有机硅树脂 60～80份，

粘结助剂 2～8份，

流变助剂 1～5份，

稀释剂 20～40份，

固化剂 0.05-3%；

以上组分混合均匀后脱泡处理，即得本发明所述环氧改性有机硅固晶胶。

所述粘结助剂优选为钛酸酯偶联剂、丙烯酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或多种。

所述的流变助剂包括氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、气相白炭黑和硅微粉的一种或多种。

所述稀释剂优选为活性环氧稀释剂，所述活性环氧稀释剂可以选自脂肪族型环氧稀释剂、脂环族型稀释剂和/或芳香族型环氧稀释剂的一种或多种。

所述固化剂为潜伏性固化剂，包括酸酐类、咪唑类、双氰胺类、胺类和热酸类固化剂。

进一步的，本发明所述耐黄变芯片粘结剂的成分还包括了0.2-3份抗氧化剂、0.2-3份紫外线吸收剂。

所述的抗氧化剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类以及受阻胺类的一种或多种。

所述的紫外线吸收剂包括二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类的一种或多种。

本发明所述耐黄变芯片粘结剂具有极佳的耐湿热性能，85℃/85RH下，0.2w应用场景，1000h光衰值小于10%，粘结力满足45mil2以上芯片使用，同时其低粘度高触变赋予产品优异的操作性能，快速固化性能满足了市售品质良莠不齐支架的使用，极佳的抗中毒性能，产线不良率小于0.1%。

本发明所述耐黄变芯片粘结剂具有如下有益效果

（1）高性能环氧改性树脂的合成，工艺简单、易于工业化，产物粘度可控、结构可设计，纯度高，杂质含量少，低VOC，解决市面常规产品品质差，树脂发黄、金属离子残留的问题。

（2）结合环氧树脂的高粘结力和，提高小尺寸芯片灯珠在0.2w使用功率下的焊线良率和长期使用性能。

具体实施方式：

（一）环氧改性有机硅树脂的合成

合成例：在装有恒压漏斗、冷凝器、温度计的反应容器中加入4.4克浓盐酸、54克纯净水、220g无水乙醇溶剂，加入各单体，结束后在油浴上搅拌加热至80℃，回流反应6h，反应结束后旋转处理，得到无色透明的环氧改性有机硅树脂；

合成例1-4的原料比例参见下表：

表一 含乙烯基有机硅树脂原料及配比表

（二）实施例

工艺如下将环氧改性有机硅树脂A、稀释剂、粘结助剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和流变助剂，捏合处理，加入固化剂，混合均匀后脱泡处理，制备环氧改性有机硅固晶胶。

表二 实施例原料及用量表

（三）检测例

对比例1为汉高乐泰的环氧系列固晶胶DX-20C，对比例2为信越化学的有机硅固晶胶S5；

将实施例制备的耐黄变芯片粘结剂和对比例1环氧固晶胶、对比例2有机硅固晶胶进行测试，测试1：推力测试，采用实施例制备固晶胶将6×10mil2硅晶片粘接到2835支架，在160℃下固化3h，然后使用键合剪切力测试仪测试芯片被推开时的推力值，包括常温25℃和150℃，测试结果如下表1所示；测试2：将实施例1、2和对比例1、2中固晶胶，置于200℃热板上12h进行快速高温老化试验，测试其耐黄变性能。

表三 实施例及对比例的检测数据

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Claims (5)

1.一种环氧改性有机硅树脂，其特征在于，由下述三种原料经水解缩合制得，三种原料的质量份数比如下；

环氧基团来源硅烷 20-50，

含苯基硅烷 20-40，

烷基硅氧烷 20-40；

所述环氧基团来源硅烷选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷；

所述含苯基硅烷选自苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二羟基硅烷、三苯基羟基硅烷、和二烷氧基苯基硅烷；

所述烷基硅氧烷选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷和/或乙基三甲氧基硅烷。

2.根据权利要求1所述环氧改性有机硅树脂，其特征在于，其25℃下的粘度为2000-100000mPa·s，环氧当量在180-600。

3.权利要求1或2所述环氧改性有机硅树脂的制备方法，其特征在于：保护气氛，常压下，在溶剂中加入催化剂和水，升温至60～65℃后，向其中加入单体，恒温反应1～5h；移除溶剂，水洗过滤，脱低得到所述环氧改性有机硅树脂；

所述催化剂为有机酸和/或无机酸，包括浓盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、苯甲酸。

4.权利要求1或2所述环氧改性有机硅树脂的的应用，其特征在于，用于获得一种耐黄变芯片粘结剂，其组成以质量份数计，包括如下组分：

环氧改性有机硅树脂 60～80份，

粘结助剂 2～8份，

流变助剂 1～5份，

稀释剂 20～40份，

固化剂 0.05-3%；

以上组分混合均匀后脱泡处理，即得所述耐黄变芯片粘结剂-环氧改性有机硅固晶胶；

所述粘结助剂为钛酸酯偶联剂、丙烯酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或多种；

所述的流变助剂包括氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、气相白炭黑和硅微粉的一种或多种；

所述稀释剂为活性环氧稀释剂，所述活性环氧稀释剂选自脂肪族型环氧稀释剂、脂环族型稀释剂和/或芳香族型环氧稀释剂的一种或多种；

所述固化剂为潜伏性固化剂，包括酸酐类、咪唑类、双氰胺类、胺类和热酸类固化剂。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述耐黄变芯片粘结剂的成分还包括了0.2-3份抗氧化剂、0.2-3份紫外线吸收剂；

所述的抗氧化剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类以及受阻胺类的一种或多种；

所述的紫外线吸收剂包括二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类的一种或多种。