專利名稱：一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子工業(yè)表面貼裝用膠粘劑，特別是涉及單組中溫固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
電子工業(yè)各類電子設(shè)備(包括軍事電子裝備)、儀器儀表及其元器件和電子材料的生產(chǎn)制造中，膠粘劑的應(yīng)用有著重要而特殊的作用。由于電子電器向小型化、輕量化、多功能、高性能發(fā)展，電子芯片的使用越來越普遍，而芯片的貼裝必須采用新型的粘接工藝和膠粘劑。
表面貼裝技術(shù)SMT，其工藝過程涉及多種膠粘粘劑材料，如固定芯片式元器件的貼片膠、對(duì)線圈和部分元器件起定位作用的密封膠、臨時(shí)粘接表面組裝元器件的插件膠等，這些膠粘劑主要是起粘接、定位或密封作用。在這些膠粘劑中，對(duì)SMT工藝過程最重要的是貼片膠，它主要用于波峰焊接和回流焊接，以保持元件在印刷電路板上的位置，確保在線傳送不會(huì)丟失。
目前市售的貼片膠，如美國樂泰(LOCTITE)公司、德國賀利士(HERAEUS)公司、日本富士(FUJI)公司等產(chǎn)品一般為單組分環(huán)氧膠，150℃時(shí)1～2min.固化，5℃貨架壽命3～6個(gè)月。目前國內(nèi)市場用的貼片膠主要由國外產(chǎn)品壟斷，國內(nèi)貼片膠的研究剛剛起步，有幾家單位如天津三友公司等可以生產(chǎn)手工點(diǎn)膠用的貼片膠，天津三友公司專利(申請(qǐng)?zhí)?9125094.X，公開號(hào)CN1297975A)所述的貼片膠也是在150℃時(shí)40～60s固化，5℃貨架壽命3個(gè)月。國內(nèi)更早的專利(申請(qǐng)?zhí)?2108493.5，公開號(hào)CN1068135A)所述的貼片膠在150℃時(shí)2～3min.固化，5℃貨架壽命才1個(gè)月。
150℃固化的貼片膠，由于固化溫度高，線路板易變形，元器件和芯片受到高溫作用電性能下降，因此，市場需要100℃以下固化的貼片膠。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種90℃快速固化單組分貼片膠及其制備方法。該膠由環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料等組成，采用三輥研磨、行星攪拌、微膠囊包敷等技術(shù)制備而成。該膠具有較高的成形性，90℃時(shí)1～2min.固化，粘接強(qiáng)度10～15MPa，5℃貨架壽命可達(dá)6～9個(gè)月。
本發(fā)明重點(diǎn)解決了SMT貼片膠以下關(guān)鍵技術(shù)(1)中溫快速固化問題中溫快速固化問題的技術(shù)關(guān)鍵是聚胺固化劑的選擇聚胺類固化劑的固化原理是在高溫時(shí)有機(jī)胺游離出來，因此具有快速固化的特點(diǎn)，一般情況下90℃下5min可以固化，再配以潛伏性咪唑促進(jìn)劑則固化更快，90℃，1～2min固化。潛伏性咪唑類固化劑采用結(jié)構(gòu)改性和包敷改性。
(2)膠點(diǎn)形狀保持和拉絲控制問題因?yàn)镾MT貼片工藝效率非常高，點(diǎn)膠每小時(shí)超過1萬點(diǎn)，因此要求貼片膠具有良好的可滴膠性能，連續(xù)一致的膠點(diǎn)輪廓和大小，高的濕強(qiáng)度。要求膠點(diǎn)既不能流淌，也不能拉絲。由于使用了視覺檢查設(shè)備，貼片膠必須和典型的綠色或棕色電路板形成對(duì)比(如黃色和紅色)。不同的施膠工藝(注射器滴膠，針頭轉(zhuǎn)移，模板絲網(wǎng)印刷)對(duì)膠液的要求也不盡相同。由于貼片膠應(yīng)用涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域(自動(dòng)化，焊接，電子，膠粘劑等)，對(duì)點(diǎn)膠設(shè)備的依賴性及高速流水線操作的適應(yīng)性，貼片膠的膠點(diǎn)形狀保持、拉絲控制、固化速度已成為SMT技術(shù)的難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵所在。膠粘劑的觸變性，凝膠時(shí)間，濕強(qiáng)度(green strength)，可滴膠性是配方選擇時(shí)重要的性能指標(biāo)。膠點(diǎn)形狀保持和拉絲控制問題解決的關(guān)鍵是基體樹脂的粘度和觸變劑的添加量。樹脂的粘度高，配置的貼片膠肯定拉絲；粘度過低，配制的貼片膠會(huì)流淌。觸變劑的添加量少膠液會(huì)流淌，觸變劑的添加量多會(huì)使膠液變稠，膠擠出性差，同樣不能滿足使用。因此，選擇適當(dāng)粘度的樹脂，添加適量的觸變劑是關(guān)鍵所在。
膠點(diǎn)形狀保持和拉絲控制問題解決的另一個(gè)思路是采用室溫固化劑如三乙烯四胺與低粘度環(huán)氧樹脂預(yù)反應(yīng)，形成咖喱狀膏狀物，再加入潛伏性固化劑、促進(jìn)劑、觸變劑配制成貼片膠，這樣貼片膠“稠而不粘”，不拉絲，也不流淌。這是本課題解決膠點(diǎn)形狀保持和拉絲控制問題的技術(shù)關(guān)鍵。
(3)貼片膠貯存穩(wěn)定性問題貼片膠一般在150℃，1～2min固化，貯存期為室溫3～6個(gè)月，若制成90℃，1～2min固化的貼片膠貯存穩(wěn)定性會(huì)大大降低，解決貯存穩(wěn)定性的技術(shù)關(guān)鍵是采用微膠囊包敷技術(shù)，微膠囊技術(shù)是一種用成膜材料把固體或液體包敷使形成微小粒子的技術(shù)。得到的微小粒子叫微膠囊，一般粒子大小在微米或毫米范圍。微膠囊是由被包囊材料和包囊材料組成的。包于內(nèi)部的材料一般稱作活性物、活性劑、芯材料、內(nèi)相、核、或填充物，它可以是藥物、固化劑、催化劑等。當(dāng)包囊固化劑在室溫為固態(tài)且軟化點(diǎn)＜60℃，在溫度加熱到90℃時(shí)，會(huì)使微膠囊殼材料軟化并釋放出交聯(lián)固化劑。本課題的技術(shù)關(guān)鍵是用微膠囊包敷聚胺固化劑和潛伏性咪唑促進(jìn)劑。這樣配制的貼片膠在5℃貯存期可達(dá)6～9個(gè)月。
本發(fā)明的貼片膠配方組成如下低粘度環(huán)氧樹脂 20～30份環(huán)氧稀釋劑 20～35份潛伏性固化劑 25～35份催化劑(微膠囊包敷) 1～5份觸變劑 5～15份填料 0～20份顏料 0.1～1份室溫固化劑 0.1～1份本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述的低粘度環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，國內(nèi)牌號(hào)有E51、E54、E56等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述環(huán)氧稀釋劑為三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甘油縮水甘油醚、鄰甲酚縮水甘油醚等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述潛伏性固化劑為聚合胺固化劑，如日本ADK公司生產(chǎn)的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述催化劑為微膠囊包敷的咪唑類固化劑，如廣州川井公司生產(chǎn)的MC120B、MC120D等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述觸變劑為兩類(1)氣相法白碳黑其比表面積選擇為200～380m2/g。
(2)蓖麻油衍生物如氫化蓖麻油、胺化蓖麻油等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述填料為硅微粉、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述顏料為永固紅、永固黃等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述室溫固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。
本發(fā)明的貼片膠的制備方法為(1)潛伏性固化劑、觸變劑、顏料放入烘箱除凈水份。因?yàn)樗莺蜐駳鈺?huì)導(dǎo)致貼片膠貯存穩(wěn)定性下降，固化過程中膠層易產(chǎn)生氣泡。
(2)依此加環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、潛伏性固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻。
(3)將混合好的膠料過三輥機(jī)研磨3～5遍，合理控制輥距，因?yàn)闄C(jī)械壓力太大會(huì)壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降。
(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預(yù)聚合，提高貼片膠的粘度和成型性，使之適應(yīng)點(diǎn)膠機(jī)高速點(diǎn)膠需要。
(5)開動(dòng)真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，脫凈氣泡，即可灌裝。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1配制一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠，用于高速點(diǎn)膠。
配方組成總重量份環(huán)氧樹脂E5426份三羥甲基丙烷三縮水甘油醚30份EH-4070S(日本ADK公司生產(chǎn)) 28份微膠囊包敷的咪唑類固化劑MC120D(廣州川井公司生產(chǎn))4份氣相法白碳黑EH-5(比表面積380m2/g) 6份氫化蓖麻油 5份永固紅2BP 0.5份二乙烯三胺 0.5份總重量份100份實(shí)施例2配制一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠，用于絲網(wǎng)印膠。
配方組成總重量份環(huán)氧樹脂E5125份三羥甲基丙烷三縮水甘油醚25份EH-4070S(日本ADK公司生產(chǎn)) 25份微膠囊包敷的咪唑類固化劑MC120D(廣州川井公司生產(chǎn))3份氣相法白碳黑EH-5(比表面積380m2/g) 8份氫化蓖麻油 3份輕質(zhì)碳酸鈣 10份永固紅2BP 0.5份二乙烯三胺 0.5份總重量份100份配制工藝如下(1)將EH-4070S、氣相法白碳黑EH-5、輕質(zhì)碳酸鈣、永固紅2BP放入烘箱于120℃烘3～4小時(shí)，除凈水份。
(2)依此加環(huán)氧樹脂E51或E54、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、EH-4070S、MC120D、氣相法白碳黑EH-5、氫化蓖麻油、輕質(zhì)碳酸鈣、永固紅2BP于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻。
(3)將混合好的膠料過三輥機(jī)研磨3～5遍，合理控制輥距，因?yàn)闄C(jī)械壓力太大會(huì)壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降。
(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預(yù)聚合，提高貼片膠的粘度和成型性，使之適應(yīng)點(diǎn)膠機(jī)高速點(diǎn)膠需要。
(5)開動(dòng)真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，保持真空度0.09MPa攪拌3～4小時(shí)脫凈氣泡，即可灌裝。
配制的貼片膠物理機(jī)械性能見下表

權(quán)利要求
1.一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法，其特征為單組分高粘度紅色或黃色膏狀物，配方組成如下低粘度環(huán)氧樹脂20～30份環(huán)氧稀釋劑20～35份潛伏性固化劑 25～35份催化劑(微膠囊包敷)1～5份觸變劑5～15份填料 0～20份顏料 0.1～1份室溫固化劑0.1～1份。
2.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述低粘度環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，國內(nèi)牌號(hào)有E51、E54、E56等。
3.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述環(huán)氧稀釋劑為三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甘油縮水甘油醚、鄰甲酚縮水甘油醚等。
4.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述潛伏性固化劑為聚合胺固化劑，如日本ADK公司生產(chǎn)的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。
5.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述催化劑為微膠囊包敷的咪唑類固化劑，如廣州川井公司生產(chǎn)的MC120B、MC120D等。
6.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述觸變劑有兩類(1)氣相法白碳黑其比表面積選擇為200～380m2/g；(2)蓖麻油衍生物如氫化蓖麻油、胺化蓖麻油等。
7.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述填料為硅微粉、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉等。
8.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述顏料為永固紅、永固黃等。
9.如權(quán)利要求1的貼片膠，其特征是所述室溫固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。
10.如權(quán)利要求1～9之一的貼片膠的制備方法為(1)潛伏性固化劑、觸變劑、顏料放入烘箱除凈水份。因?yàn)樗莺蜐駳鈺?huì)導(dǎo)致貼片膠貯存穩(wěn)定性下降，并且固化過程中膠層易產(chǎn)生氣泡；(2)依此加環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、潛伏性固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻；(3)將混合好的膠料過三輥機(jī)研磨3～5遍，合理控制輥距，因?yàn)闄C(jī)械壓力太大會(huì)壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降；(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預(yù)聚合，提高貼片膠的粘度和成形性，使之適應(yīng)點(diǎn)膠機(jī)高速點(diǎn)膠需要；(5)開動(dòng)真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，脫凈氣泡，即可灌裝。
全文摘要
本發(fā)明為一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法，應(yīng)用于表面貼裝技術(shù)(SMT)中元器件和芯片的粘貼。該膠由環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料等組成，采用三輥研磨、行星攪拌、微膠囊包敷等技術(shù)制備而成。該膠具有較高的成形性，90℃時(shí)1～2min.固化，粘接強(qiáng)度10～15MPa，5℃貨架壽命可達(dá)6～9個(gè)月。
文檔編號(hào)C09J7/00GK1872936SQ20051007310
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者翟海潮, 李印柏, 林新松, 王兵 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合鈦得膠粘劑有限公司