CN116179131A - 一种底部填充胶及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种底部填充胶及其制备方法与应用，属于胶粘剂技术领域。本发明提供的底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂40‑50份、功能树脂10‑20份、增韧剂10‑25份、固化剂10‑20份、助剂0.1‑5份、填料0.5‑5份、颜料0.1‑5份；所述功能树脂为脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂中的至少一种。本发明提供了一种低粘度、低应力、高粘接强度的单组份底部填充胶，可以快速润湿到芯片与PCB板之间的缝隙中，同时可快速固化，提高保护作用，并且对PCB板表面形成一层50μm左右的涂层，使PCB表面墨色一致性得到保证。
Description
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种底部填充胶及其制备方法与应用。
背景技术
倒装型MINI LED在未使用底部填充胶进行封装的情况下，芯片通过锡膏使印制电路板(PCB板)上的焊点与芯片上的焊点连接，导致PCB板与芯片之间存在缝隙，而单纯的焊点对于芯片的支撑稳定性不高，使用底部填充胶进行后，由于填充胶的应力导致显示屏模组会出现“麻团”、“麻点”、“白条”以及“墨色不一致”等问题，影响整块屏幕的显示效果，倒装型MINI LED的结构示意图如图1所示。出现这些问题的主要原因在于芯片受填充胶应力的作用，导致芯片位置偏移，然后出光角度发生了变化，导致最后整体发光不一致出现上述现象，而“墨色不一致”的原因主要是每块PCB板的墨色有差异，且填充胶厚度由于模压过程出现偏差，会进一步突显各个PCB板的墨色差异，导致各PCB组装成整块屏幕后出现墨色不一致。
目前解决“麻团”“麻点”主要是通过改善填充胶的内应力，但由于填充胶应力大小较难控制，所以问题结局并不彻底，时而某批次会出现异常，仍会出现“麻团”“麻点”现象；而“白条”现象需要提升锡膏的焊接强度，这样需要提升焊接温度，对焊接工艺要求较高且不方便；“墨色不一致”问题需要通过填充胶后再在表面覆盖一层黑色薄膜，而薄膜成本较高，需要专业的贴膜设备。
因此，急需寻求一种新的技术手段加强芯片与PCB的连接强度，解决“麻团”、“麻点”、“白条”以及“墨色不一致”等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种低粘度、低应力、高粘接强度、能够使PCB表面墨色一致性得到保证的单组份底部填充胶及其制备方法与应用。
本发明是通过下述技术方案进行实现的：
本发明提供一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂40-50份、功能树脂10-20份、增韧剂10-25份、固化剂10-20份、助剂0.1-5份、填料0.5-5份、颜料0.1-5份；所述功能树脂为脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂中的至少一种。
本发明底部填充胶所用树脂包括脂环族环氧树脂和功能树脂，其中功能树脂为脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂中的至少一种。双环戊二烯苯酚环氧树脂，脂环族环氧树脂和功能树脂键合基本饱和，耐候性好，在后续老化中胶体颜色变化极小，避免了长期使用中底色的变化对mini led光色带来影响，并且脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂的粘度低、耐候性能好，作为功能树脂能够增强脂环族环氧树脂的附着力，并且在使用过程中不会影响墨色一致性。本发明将两种树脂与增韧剂、固化剂、助剂、填料和颜料按所述重量份数搭配使用，使得底部填充胶具有低粘度、低应力和高粘接强度，可以快速润湿到芯片与PCB板之间的缝隙中，同时可快速固化，提高保护作用，并且对PCB板表面形成一层50μm左右的涂层，使PCB表面墨色一致性得到保证。
作为本发明所述底部填充胶的优选实施方式，所述脂环族环氧树脂与所述功能树脂的重量比为：(2～5)：(1～2)。
进一步的，本申请限定了脂环族环氧树脂与功能树脂的重量比，在该配比范围内的树脂比例，能够使得填充胶具有更优异的固化速度，整体性能更佳。
优选地，所述脂环族环氧树脂为日本大赛璐株式会社的CELLOXIDE 2021P、CELLOXIDE 3150，江苏泰特尔新材料科技股份有限公司的TTA21P、TTA3150；所述脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂为天太高新科技(广州)有限公司的TT386A；所述二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂为日本艾迪科株式会社的EP-4088S。发明人通过研究发现，采用上述牌号的功能树脂更能有效保持PCB表面的墨色一致性。
作为本发明所述底部填充胶的优选实施方式，所述固化剂为改性酸酐固化剂，所述改性酸酐固化剂为潜伏性固化剂。优选地，所述改性酸酐固化剂的粘度不高于50mPa·s。
优选地，所述改性酸酐固化剂为西安道生化工科技有限公司的Dcure C6000。
本发明优选的固化剂为改性酸酐固化剂，且为潜伏性固化剂，其是一种低粘度透明液体固化剂，粘度低，耐黄变效果好，相对于普通的胺类或者咪唑类固化剂，加入到配方中，粘度更低，且耐黄变效果更优异，能够避免后期使用中底色变化对mini led光色的影响。
作为本发明所述底部填充胶的优选实施方式，所述增韧剂为多羟基聚丁二烯、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶中的至少一种。
优选地，所述增韧剂为法国克雷威利的Poly bd605E，日本大赛璐株式会社的PB3600、AT501，日本钟渊株式会社的MX553、MZ120、MZ100。
作为本发明所述底部填充胶的优选实施方式，所述助剂包括流平剂和消泡剂中的至少一种；所述填料包括气相二氧化硅。
优选地，所述流平剂为有机硅聚合物、丙烯酸聚合物中的至少一种。
所述流平剂优选为佳谦化学股份有限公司的SIVEL 5639，海名斯德谦(上海)化工有限公司的Levelol 495。
作为本发明所述底部填充胶的优选实施方式，所述颜料为炭黑。
优选地，所述颜料为卡博特公司的BLACKPEARLS1000、BLACKPEARLS1300、BLACKPEARLS160、REGAL 250R、MONARCH570。本发明研究发现采用上述牌号的炭黑颜料更能有效保持墨色一致性。
本发明的另一目的在于提供所述的底部填充胶的制备方法，包括以下步骤：将所述树脂加热溶解，冷却后加入剩余组分，搅拌均匀，研磨，冷却至30℃以下，加入固化剂，搅拌均匀，即成。
作为本发明所述底部填充胶制备方法的优选实施方式，所述加热溶解的温度为70℃～85℃。
作为本发明所述底部填充胶制备方法的优选实施方式，所述搅拌的转速为400rpm～1000rpm。
本发明的另一目的在于提供所述的底部填充胶、采用所述的制备方法制得的底部填充胶在芯片封装中的应用。优选地，所述应用为在倒装型MINI LED封装中的应用。
本发明具有如下有益效果：本发明底部填充胶所用功能树脂为脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂，与基础树脂脂环族环氧树脂复配，能够使得填充胶在后续老化中胶体颜色变化极小，避免了长期使用中底色的变化对miniled光色带来影响。且本发明底部填充胶具有低粘度、低应力和高粘接强度，可以快速润湿到芯片与PCB板之间的缝隙中，同时可快速固化，对PCB板表面形成一层50μm左右的涂层，使PCB表面墨色一致性得到保证。解决了显示屏模组会出现“麻团”、“麻点”、“白条”以及“墨色不一致”的问题。
附图说明
图1为使用填充胶填充倒装型MINI LED的结构示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、改性酸酐固化剂Dcure C600014份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS1000 0.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法为：将树脂加热至80℃，溶解完全，冷却至室温，加入增韧剂、助剂、填料和颜料，高速分散机800rpm混合搅拌均匀，然后通过三辊机分散均匀，冷却至30℃以下，加入固化剂，高速分散机600rpm混合搅拌均匀，分装入容器，放入-20℃冷库存储。
实施例2
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂TTA21P 25份、脂环族环氧树脂TTA3150 15份、脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂TT386A 14份、增韧剂聚丁二烯橡胶PB3600 10份、增韧剂聚丁二烯MZ120 10份、改性酸酐固化剂Dcure C6000 19.7份、助剂Levelol 495 0.3份、填料气相二氧化硅4份、颜料炭黑BLACKPEARLS1300 1份、颜料炭黑MONARCH570 1份。
该底部填充胶的制备方法为：将树脂加热至70℃，溶解完全，冷却至室温，加入增韧剂、助剂、填料和颜料，高速分散机1000rpm混合搅拌均匀，然后通过三辊机分散均匀，冷却至30℃以下，加入固化剂，高速分散机800rpm混合搅拌均匀，分装入容器，放入-20℃冷库存储。
实施例3
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P27份、脂环族环氧树脂TTA3150 13份、脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂TT386A 14份、增韧剂聚丁二烯橡胶AT501 8份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 15份、改性酸酐固化剂DcureC6000 16份、助剂SIVEL 56390.5份、填料气相二氧化硅5份、颜料炭黑BLACKPEARLS160 0.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1.5份。
该底部填充胶的制备方法为：将树脂加热至85℃，溶解完全，冷却至室温，加入增韧剂、助剂、填料和颜料，高速分散机400rpm混合搅拌均匀，然后通过三辊机分散均匀，冷却至30℃以下，加入固化剂，高速分散机600rpm混合搅拌均匀，分装入容器，放入-20℃冷库存储。
实施例4
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂TTA21P 20份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S 18.1份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E 8份、增韧剂聚丁二烯橡胶MZ100 12份、改性酸酐固化剂Dcure C6000 15份、助剂Levelol 495 0.4份、填料气相二氧化硅4份、颜料炭黑REGAL 250R2份、颜料炭黑MONARCH570 0.5份。
该底部填充胶的制备方法为：将树脂加热至80℃，溶解完全，冷却至室温，加入增韧剂、助剂、填料和颜料，高速分散机800rpm混合搅拌均匀，然后通过三辊机分散均匀，冷却至30℃以下，加入固化剂，高速分散机600rpm混合搅拌均匀，分装入容器，放入-20℃冷库存储。
对比例1
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：双酚A液态环氧树脂NEPL-127E28份、双酚A固态环氧树脂GESR-901 20份、苄基缩水甘油醚10份、增韧剂聚二醇二缩水甘油醚树脂DER732 15份、咪唑类固化剂PN-23 20.7份、助剂SIVEL 5639 0.3份、填料气相二氧化硅4份、颜料炭黑MA100(日本三菱)2份。
该底部填充胶的制备方法为：将树脂和苄基缩水甘油醚加热至80℃，溶解完全，冷却至室温，加入增韧剂、助剂、填料和颜料，高速分散机800rpm混合搅拌均匀，然后通过三辊机分散均匀，冷却至30℃以下，加入固化剂，高速分散机600rpm混合搅拌均匀，分装入容器，放入-20℃冷库存储。
对比例2
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：双酚A液态环氧树脂DER332 28份、双酚A固态环氧树脂NPES-901 20份、苄基缩水甘油醚10份、增韧剂聚二醇二缩水甘油醚树脂DER732 15份、胺类固化剂Fujicure FXR 102020.7份、助剂Levelol 495 0.3份、填料气相二氧化硅4份、颜料炭黑MA100(日本三菱)2份。
该底部填充胶的制备方法与对比例1相同。
对比例3
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：双酚A液态环氧树脂DER332 30份、双酚A固态环氧树脂NPES-901 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S 10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E 10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.5份、改性酸酐固化剂Dcure C6000 14份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS10000.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、双酚A液态环氧树脂DER332 10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E 10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、改性酸酐固化剂DcureC6000 14份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS10000.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对比例5
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、胺类固化剂Fujicure FXR 102014份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS1000 0.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对比例6
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、咪唑类固化剂PN-23 14份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS10000.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对比例7
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂EP-4088S10份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、聚酰胺固化剂14份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS10000.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
其中聚酰胺固化剂为空气化学(Airproducts)公司的Ancamide910固化剂。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对比例8
一种底部填充胶，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂CELLOXIDE2021P30份、脂环族环氧树脂CELLOXIDE3150 20份、双环戊二烯苯酚环氧树脂EP-4088S 30份、增韧剂聚丁二烯橡胶Poly bd605E 10.5份、增韧剂聚丁二烯橡胶MX553 10.8份、改性酸酐固化剂Dcure C6000 14份、助剂SIVEL 5639 0.2份、填料气相二氧化硅3份、颜料炭黑BLACKPEARLS10000.5份、颜料炭黑REGAL 250R 1份。
该底部填充胶的制备方法与实施例1相同。
对实施例1-4及对比例1-8的底部填充胶进行性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1-4及对比例1-8的底部填充胶性能测试结果
从表1中可以看出，本发明底部填充胶采用改性酸酐作为固化剂，与脂环族环氧树脂和功能树脂复配，能够避免长期使用中底色的变化带来对mini led光色的影响。改善mini led的麻点、麻团、白条以及墨色不一致的情况。对比例1和对比例2采用常规的双酚A型环氧树脂与苄基缩水甘油醚和胺类及咪唑类固化剂复配，得到的填充胶不能保证墨色一致性且存在麻点。对比例3的填充胶采用双酚A型环氧树脂代替脂环族环氧树脂作为基体树脂，耐候性差，使用后墨色不一致。对比例4的填充胶未引入功能树脂，耐候性差，后期变色影响墨色一致性。对比例5-7的填充胶采用常用固化剂类型，其保持墨色一致性的效果劣于改性酸酐固化剂。对比例8中功能树脂的加入量过多，与脂环族环氧树脂的配比不当，其墨色一致性效果不佳，且存在麻点。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种底部填充胶，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：脂环族环氧树脂40-50份、功能树脂10-20份、增韧剂10-25份、固化剂10-20份、助剂0.1-5份、填料0.5-5份、颜料0.1-5份；所述功能树脂为脂环族缩水甘油酯三官能环氧树脂和二环戊基二甲氧基硅烷类环氧树脂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述脂环族环氧树脂与所述功能树脂的重量比为：(2～5)：(1～2)。
3.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述固化剂为改性酸酐固化剂，所述改性酸酐固化剂为潜伏性固化剂。
4.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述增韧剂为多羟基聚丁二烯、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述助剂包括流平剂和消泡剂中的至少一种；所述填料包括气相二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的底部填充胶，其特征在于，所述颜料为炭黑。
7.权利要求1-6任一项所述的底部填充胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述树脂加热溶解，冷却后加入剩余组分，搅拌均匀，研磨，冷却至30℃以下，加入固化剂，搅拌均匀，即成。
8.根据权利要求7所述的底部填充胶的制备方法，其特征在于，所述加热溶解的温度为70℃～85℃。
9.根据权利要求7所述的底部填充胶的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为400rpm～1000rpm。
10.权利要求1-6任一项所述的底部填充胶底部填充胶在芯片封装中的应用。
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