CN1872936A

CN1872936A - 一种单组分中温快速固化环氧贴片胶及其制备方法

Info

Publication number: CN1872936A
Application number: CN 200510073107
Authority: CN
Inventors: 翟海潮; 李印柏; 林新松; 王兵
Original assignee: UNITED TAIDE ADHESIVES CO Ltd BEIYING
Current assignee: UNITED TAIDE ADHESIVES CO Ltd BEIYING
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-06

Abstract

本发明为一种单组分中温快速固化环氧贴片胶及其制备方法，应用于表面贴装技术(SMT)中元器件和芯片的粘贴。该胶由环氧树脂、环氧稀释剂、固化剂、催化剂、触变剂、填料、颜料等组成，采用三辊研磨、行星搅拌、微胶囊包敷等技术制备而成。该胶具有较高的成形性，90℃时1～2min.固化，粘接强度10～15MPa，5℃货架寿命可达6～9个月。

Description

一种单组分中温快速固化环氧贴片胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子工业表面贴装用胶粘剂，特别是涉及单组中温固化环氧贴片胶及其制备方法。

背景技术

电子工业各类电子设备(包括军事电子装备)、仪器仪表及其元器件和电子材料的生产制造中，胶粘剂的应用有着重要而特殊的作用。由于电子电器向小型化、轻量化、多功能、高性能发展，电子芯片的使用越来越普遍，而芯片的贴装必须采用新型的粘接工艺和胶粘剂。

表面贴装技术SMT，其工艺过程涉及多种胶粘粘剂材料，如固定芯片式元器件的贴片胶、对线圈和部分元器件起定位作用的密封胶、临时粘接表面组装元器件的插件胶等，这些胶粘剂主要是起粘接、定位或密封作用。在这些胶粘剂中，对SMT工艺过程最重要的是贴片胶，它主要用于波峰焊接和回流焊接，以保持元件在印刷电路板上的位置，确保在线传送不会丢失。

目前市售的贴片胶，如美国乐泰(LOCTITE)公司、德国贺利士(HERAEUS)公司、日本富士(FUJI)公司等产品一般为单组分环氧胶，150℃时1～2min.固化，5℃货架寿命3～6个月。目前国内市场用的贴片胶主要由国外产品垄断，国内贴片胶的研究刚刚起步，有几家单位如天津三友公司等可以生产手工点胶用的贴片胶，天津三友公司专利(申请号：99125094.X，公开号：CN1297975A)所述的贴片胶也是在150℃时40～60s固化，5℃货架寿命3个月。国内更早的专利(申请号：92108493.5，公开号：CN1068135A)所述的贴片胶在150℃时2～3min.固化，5℃货架寿命才1个月。

150℃固化的贴片胶，由于固化温度高，线路板易变形，元器件和芯片受到高温作用电性能下降，因此，市场需要100℃以下固化的贴片胶。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种90℃快速固化单组分贴片胶及其制备方法。该胶由环氧树脂、环氧稀释剂、固化剂、催化剂、触变剂、填料、颜料等组成，采用三辊研磨、行星搅拌、微胶囊包敷等技术制备而成。该胶具有较高的成形性，90℃时1～2min.固化，粘接强度10～15MPa，5℃货架寿命可达6～9个月。

本发明重点解决了SMT贴片胶以下关键技术：

(1)中温快速固化问题

中温快速固化问题的技术关键是聚胺固化剂的选择：聚胺类固化剂的固化原理是在高温时有机胺游离出来，因此具有快速固化的特点，一般情况下90℃下5min可以固化，再配以潜伏性咪唑促进剂则固化更快，90℃，1～2min固化。潜伏性咪唑类固化剂采用结构改性和包敷改性。

(2)胶点形状保持和拉丝控制问题

因为SMT贴片工艺效率非常高，点胶每小时超过1万点，因此要求贴片胶具有良好的可滴胶性能，连续一致的胶点轮廓和大小，高的湿强度。要求胶点既不能流淌，也不能拉丝。由于使用了视觉检查设备，贴片胶必须和典型的绿色或棕色电路板形成对比(如黄色和红色)。不同的施胶工艺(注射器滴胶，针头转移，模板丝网印刷)对胶液的要求也不尽相同。由于贴片胶应用涉及多个技术领域(自动化，焊接，电子，胶粘剂等)，对点胶设备的依赖性及高速流水线操作的适应性，贴片胶的胶点形状保持、拉丝控制、固化速度已成为SMT技术的难点和技术关键所在。胶粘剂的触变性，凝胶时间，湿强度(green strength)，可滴胶性是配方选择时重要的性能指标。胶点形状保持和拉丝控制问题解决的关键是基体树脂的粘度和触变剂的添加量。树脂的粘度高，配置的贴片胶肯定拉丝；粘度过低，配制的贴片胶会流淌。触变剂的添加量少胶液会流淌，触变剂的添加量多会使胶液变稠，胶挤出性差，同样不能满足使用。因此，选择适当粘度的树脂，添加适量的触变剂是关键所在。

胶点形状保持和拉丝控制问题解决的另一个思路是采用室温固化剂如三乙烯四胺与低粘度环氧树脂预反应，形成咖喱状膏状物，再加入潜伏性固化剂、促进剂、触变剂配制成贴片胶，这样贴片胶“稠而不粘”，不拉丝，也不流淌。这是本课题解决胶点形状保持和拉丝控制问题的技术关键。

(3)贴片胶贮存稳定性问题

贴片胶一般在150℃，1～2min固化，贮存期为室温3～6个月，若制成90℃，1～2min固化的贴片胶贮存稳定性会大大降低，解决贮存稳定性的技术关键是采用微胶囊包敷技术，微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包敷使形成微小粒子的技术。得到的微小粒子叫微胶囊，一般粒子大小在微米或毫米范围。微胶囊是由被包囊材料和包囊材料组成的。包于内部的材料一般称作活性物、活性剂、芯材料、内相、核、或填充物，它可以是药物、固化剂、催化剂等。当包囊固化剂在室温为固态且软化点＜60℃，在温度加热到90℃时，会使微胶囊壳材料软化并释放出交联固化剂。本课题的技术关键是用微胶囊包敷聚胺固化剂和潜伏性咪唑促进剂。这样配制的贴片胶在5℃贮存期可达6～9个月。

本发明的贴片胶配方组成如下：

低粘度环氧树脂 20～30份

环氧稀释剂 20～35份

潜伏性固化剂 25～35份

催化剂(微胶囊包敷) 1～5份

触变剂 5～15份

填料 0～20份

颜料 0.1～1份

室温固化剂 0.1～1份

本发明的贴片胶配方组成中所述的低粘度环氧树脂为双酚A环氧树脂，国内牌号有E₅₁、E₅₄、E₅₆等。

本发明的贴片胶配方组成中所述环氧稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甘油缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚等。

本发明的贴片胶配方组成中所述潜伏性固化剂为聚合胺固化剂，如日本ADK公司生产的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。

本发明的贴片胶配方组成中所述催化剂为微胶囊包敷的咪唑类固化剂，如广州川井公司生产的MC120B、MC120D等。

本发明的贴片胶配方组成中所述触变剂为两类：

(1)气相法白碳黑：其比表面积选择为200～380m²/g。

(2)蓖麻油衍生物：如氢化蓖麻油、胺化蓖麻油等。

本发明的贴片胶配方组成中所述填料为硅微粉、轻质碳酸钙、滑石粉等。

本发明的贴片胶配方组成中所述颜料为永固红、永固黄等。

本发明的贴片胶配方组成中所述室温固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺等。

本发明的贴片胶的制备方法为：

(1)潜伏性固化剂、触变剂、颜料放入烘箱除净水份。因为水份和湿气会导致贴片胶贮存稳定性下降，固化过程中胶层易产生气泡。

(2)依此加环氧树脂、环氧稀释剂、潜伏性固化剂、催化剂、触变剂、填料、颜料于行星搅拌釜中，搅拌20～30min.使原料混合均匀。

(3)将混合好的胶料过三辊机研磨3～5遍，合理控制辊距，因为机械压力太大会压破微胶囊包敷的催化剂，使贴片胶贮存稳定性下降。

(4)将研磨过的胶加入到行星搅拌釜中，再慢慢加入室温固化剂使胶预聚合，提高贴片胶的粘度和成型性，使之适应点胶机高速点胶需要。

(5)开动真空系统，边搅拌边抽真空，脱净气泡，即可灌装。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：配制一种单组分中温快速固化环氧贴片胶，用于高速点胶。

配方组成总重量份

环氧树脂E₅₄ 26份

三羟甲基丙烷三缩水甘油醚 30份

EH-4070S(日本ADK公司生产) 28份

微胶囊包敷的咪唑类固化剂MC120D(广州川井公司生产) 4份

气相法白碳黑EH-5(比表面积380m²/g) 6份

氢化蓖麻油 5份

永固红2BP 0.5份

二乙烯三胺 0.5份

总重量份 100份

实施例2：配制一种单组分中温快速固化环氧贴片胶，用于丝网印胶。

配方组成总重量份

环氧树脂E₅₁ 25份

三羟甲基丙烷三缩水甘油醚 25份

EH-4070S(日本ADK公司生产) 25份

微胶囊包敷的咪唑类固化剂MC120D(广州川井公司生产) 3份

气相法白碳黑EH-5(比表面积380m²/g) 8份

氢化蓖麻油 3份

轻质碳酸钙 10份

永固红2BP 0.5份

二乙烯三胺 0.5份

总重量份 100份

配制工艺如下：

(1)将EH-4070S、气相法白碳黑EH-5、轻质碳酸钙、永固红2BP放入烘箱于120℃烘3～4小时，除净水份。

(2)依此加环氧树脂E₅₁或E₅₄、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、EH-4070S、MC120D、气相法白碳黑EH-5、氢化蓖麻油、轻质碳酸钙、永固红2BP于行星搅拌釜中，搅拌20～30min.使原料混合均匀。

(5)开动真空系统，边搅拌边抽真空，保持真空度0.09MPa搅拌3～4小时脱净气泡，即可灌装。

配制的贴片胶物理机械性能见下表：

固化前胶液性能	实施例1	实施例2
固化前胶液性能	实施例1	实施例2	颜色	红色	红色
触变指数	6.8	6.2	颜色	红色	红色
触变指数	6.8	6.2	贮存期	6～9个月/5℃，1周/25℃	6～9个月/5℃，1周/25℃
固化时间	90℃/1～2min.	90℃/1～2min.	贮存期	6～9个月/5℃，1周/25℃	6～9个月/5℃，1周/25℃
固化时间	90℃/1～2min.	90℃/1～2min.	固化后性能(以下性能均在90℃/30分钟条件固化)
剪切强度(MPa)GB7124-86	≥10	≥15	固化后性能(以下性能均在90℃/30分钟条件固化)
剪切强度(MPa)GB7124-86	≥10	≥15	玻璃化温度(℃)	75	103
体积电阻率(25℃，ohm-cm)	2×10¹⁵	2×10¹⁵	玻璃化温度(℃)	75	103
体积电阻率(25℃，ohm-cm)	2×10¹⁵	2×10¹⁵	用途	高速点胶	丝网印胶

Claims

1.一种单组分中温快速固化环氧贴片胶及其制备方法，其特征为单组分高粘度红色或黄色膏状物，配方组成如下：

低粘度环氧树脂 20～30份

环氧稀释剂 20～35份

潜伏性固化剂 25～35份

催化剂(微胶囊包敷) 1～5份

触变剂 5～15份

填料 0～20份

颜料 0.1～1份

室温固化剂 0.1～1份。

2.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述低粘度环氧树脂为双酚A环氧树脂，国内牌号有E₅₁、E₅₄、E₅₆等。

3.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述环氧稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甘油缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚等。

4.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述潜伏性固化剂为聚合胺固化剂，如日本ADK公司生产的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。

5.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述催化剂为微胶囊包敷的咪唑类固化剂，如广州川井公司生产的MC120B、MC120D等。

6.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述触变剂有两类：

(1)气相法白碳黑：其比表面积选择为200～380m²/g；

(2)蓖麻油衍生物：如氢化蓖麻油、胺化蓖麻油等。

7.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述填料为硅微粉、轻质碳酸钙、滑石粉等。

8.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述颜料为永固红、永固黄等。

9.如权利要求1的贴片胶，其特征是所述室温固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺等。

10.如权利要求1～9之一的贴片胶的制备方法为：

(1)潜伏性固化剂、触变剂、颜料放入烘箱除净水份。因为水份和湿气会导致贴片胶贮存稳定性下降，并且固化过程中胶层易产生气泡；

(2)依此加环氧树脂、环氧稀释剂、潜伏性固化剂、催化剂、触变剂、填料、颜料于行星搅拌釜中，搅拌20～30min.使原料混合均匀；

(3)将混合好的胶料过三辊机研磨3～5遍，合理控制辊距，因为机械压力太大会压破微胶囊包敷的催化剂，使贴片胶贮存稳定性下降；

(4)将研磨过的胶加入到行星搅拌釜中，再慢慢加入室温固化剂使胶预聚合，提高贴片胶的粘度和成形性，使之适应点胶机高速点胶需要；

(5)开动真空系统，边搅拌边抽真空，脱净气泡，即可灌装。