CN101711271A - 防腐蚀粘合剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在可腐蚀表面上提供防腐蚀性能和改良粘合剂粘着的粘合剂组合物，如可以在电子元件中见到的。特别是在长期暴露于高温和/或高湿度的过程中，这些组合物提供给基底大大提高的耐腐蚀能力。当被用在导电基底上时，该组合物也保持良好的初始和工作电导率。

Description

防腐蚀粘合剂组合物
发明背景
本发明涉及组合物，该组合物在可腐蚀表面上提供防腐性能和改良的粘合，例如可在电子元件中见到的，并且，在一个实施方式中，涉及提供改良的初始传导率和总传导率稳定性的组合物。
发明概述
本发明涉及包含自由基固化树脂、填料和偶氮化合物的防腐蚀粘合剂组合物。
在本发明的一个实施方式中，基于涂料组合物中的全部固体，自由基固化树脂以大约5到大约95组合物重量百分比的量存在；填料以大约2到大约95组合物重量百分比的量存在；和偶氮材料以大约0.1至大约10组合物重量百分比的量存在。
在另一个实施方式中，自由基固化树脂以大约10到大约60组合物重量百分比的量存在；填料以大约5到大约85组合物重量百分比的量存在；和偶氮化合物以大约0.2到大约5组合物重量百分比的量存在。除非另外指明，本文给出的所有重量百分比都基于涂料组合物中固体的总重量。
本发明的组合物也可以涉及涂覆金属基底以防止腐蚀的方法。该方法包括以下步骤：将防腐蚀粘合剂组合物应用到金属基底上并优选地在环境温度下干燥所述粘合剂组合物。
涂覆的基底可以在加热情况下粘合到第二基底并固化以形成装配零件，以及暴露于恶劣环境，例如高湿度和高温环境，而所述零件只有最小的腐蚀或没有腐蚀。
发明详述
在电子器件中，传导元件可以通过导电粘合剂而彼此粘合。例如，采用电导粘合剂，无线卡可以粘合到厚的金属支持物上，特别是由铝及其合金组成的那些。电路板或卡可以通过电导粘合剂直接粘合——粘着地并且有电地——到金属基底，例如金属散热片(heatsink)。在一些应用中，连续的部件导电表面可以通过连续导电粘合剂层而粘合到金属衬底上。在其他应用中，部件的选定区域，例如卡或线路板表面上的电触点，可以用单独的、不连续的、通常的导电粘合剂的共面层粘合到金属支持物上，每个不连续的层和板上的一个电触点联接。导电粘合剂还可以用于将集成电路芯片粘合到基底(芯片粘结剂(dieattach adhesive))或将线路装配粘合到印刷线路板(表面安装导电粘合剂)。
在大批量应用中，如使用双卷轴(reel to reel)连续工艺，如同用于例如无线射频识别(RFID)所使用的，其中低成本的基底如PET和纸是常见的，需要具有不同性能的导电粘合剂。用于无线射频识别应用的典型天线敷金属化可以是拓印的Ag墨水、蚀刻的铝或蚀刻的VDCu。RFID嵌体由天线和RFID硅芯片组成，且通常用各向异性的导电粘合剂或非导电粘合剂装配这些天线和RFID硅芯片。制造RFID嵌体的方法包括使用模具带。模具带通常由具有在PET基底上的延伸的金属导线的模具组成。模具带工艺可包括将各向同性导电粘合剂以设定模式分配到运行中的卷筒纸打印上的极板上，和将模具带放置而不停止卷筒纸打印，以及随后在例如炉中固化并且固定连接。模具带可以双卷轴组装进行连续加工，并且在粘结过程中不需要压力。
当在非贵金属表面使用导电粘合剂时，在导电粘合剂和金属表面间的界面处金属氧化物，氢氧化物和其他腐蚀性产物的形成能够损害粘合剂的电学和机械稳定性，并且结果，不利地影响相关联电子器件的性能和可靠性。这种情况在潮湿的环境中更普遍，特别是在铝的情况下，在所述情况下暴露于高温和湿气可导致氧化铝转变为氢氧化铝(Al(OH)3)。这种转变的结果是，氧化物层的厚度发生变化，并且粘合剂/氧化铝界面的机械完整性变弱。这种转变也能导致通过粘结的界面电阻大幅度增加，并最终造成粘接表面(与铝的粘合)的机械分离。
申请人已经发现，本发明的防腐蚀粘合剂组合物中偶氮化合物、自由基固化树脂和填料的掺入导致电化学腐蚀的减少或抑制，并阻止电阻率的增加。此外，本发明的防腐蚀粘合剂组合物不需要添加已知的缓蚀剂。
在非限制性方面，本发明的防腐蚀粘合剂组合物减少或消除了与金属/粘合剂粘接有关的腐蚀。
在一个实施方式中，防腐蚀粘合剂组合物是一种成分体系，其在低于约130℃温度下快速固化，以在金属基底上提供稳定粘接。
在另一个实施方式中，当填料是导电填料时，本发明提供了防腐蚀粘合剂组合物，其在金属基底之上和之间形成强的电连接。甚至当粘接在长期处于潮湿环境中时，防腐蚀粘合剂组合物保护金属基底不发生氧化作用，并保持良好的电导率。
在一个实施方式中，金属基底是非贵金属基底。
在另一个实施方式中，金属基底是铝。
在一个实施方式中，本发明的防腐蚀粘合剂组合物包含偶氮化合物，其是聚合引发剂，也称为偶氮引发剂。
在另一个实施方式中，偶氮引发剂选自2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-双甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二氢氯化合物、2，2’-偶氮二(异丁腈)、2，2’-偶氮二-2-甲基丁睛、1，1-偶氮二(1-环己烷甲腈(cyclohexanecarbonitrile))、2，2’-偶氮二(2-环丙基丙腈)和2，2’-偶氮二(异丁酸甲酯)。
还在另一个实施方式中，偶氮引发剂是2，2’-偶氮二(2，4’-二甲基戊腈)，其是从杜邦(DuPont)可得的专有材料，商品名为VAZO@52的。
在非限制性方面，自由基固化树脂选自：丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、顺丁烯二酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基酯树脂、聚(丁二烯)树脂和聚酯树脂。
在另一非限制性方面，自由基固化树脂是丙烯酸酯树脂。
在本发明的一个实施方式中，基于涂料组合物中的全部固体，自由基固化树脂以大约5到大约95组合物重量百分比的量存在，填料以大约2到大约95组合物重量百分比的量存在，和偶氮材料以大约0.1到大约10组合物重量百分比的量存在。
在另一个实施方式中，自由基固化树脂以大约10到大约60组合物重量百分比的量存在，填料以大约5到大约85组合物重量百分比的量存在，和偶氮化合物以大约0.2到大约5组合物重量百分比的量存在。除非另外指明，本文给出的所有重量百分比都基于涂料组合物中固体的总重量。
在一个实施方式中，填料是导电填料。
在另一实施方式中，导电填料是透明的导电填料。
还在一个实施方式中，透明导电填料是铟锡氧化物焊料。
在另一实施方式中，导电填料选自：银、铜、镍、金、锡、锌、铂、钯、铁、钨、钼、炭黑、碳纤维、铝、铋、锡、铋-锡合金、碳纳米管、镀银玻璃、石墨、导电聚合物、镀金属聚合物以及它们的混合物。
在非限制性方面，本发明的防腐蚀粘合剂组合物具有粘贴稠性，并可通过分散、喷射、镂空版印刷(stencil printing)、丝网印刷，或任何已知的应用方法来应用。在RFID的情况下，防腐蚀粘合剂组合物可在放置带并用热固化之前被应用到天线极板上。
本发明的组合物也可涉及涂覆金属基底以防止腐蚀的方法。该方法包含以下步骤：将该防腐蚀粘合剂组合物应用到金属基底上并干燥。在一个实施方式中，干燥发生在室温下。可以通过刮墨刀、刷涂、喷涂、镂空版印刷或丝网印刷和其他常用的涂覆技术将涂料应用到基底上。在加热情况下，涂覆的基底可以粘接到第二基底，并固化以形成装配零件，以及暴露于恶劣环境，例如高湿度和高温环境，而所述零件只有最小的腐蚀或没有腐蚀。
在非限制性方面，本发明的防腐蚀粘合剂组合物可用于易受腐蚀的任何消费产品。
在一个实施方式中，本发明的防腐蚀粘合剂组合物可用于光电和/或射频识别设备。
任选地，防腐蚀粘合剂组合物可进一步包含对组合物性能没有有害作用的量的常规添加剂，如表面活性剂、促进剂、抑制剂、稀释剂和有效溶剂。在溶剂的情况，可根据该防腐蚀粘合剂组合物是否被喷涂、刷涂等而使用不同的溶剂，例如，如果期望用刷涂应用进行较高固体涂覆，那么使用低蒸气压溶剂如二甲基酯混合物会更有利，所述二甲基酯混合物例如琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯的混合物，可延长组合物的使用期。存在于组合物中溶剂的量将依赖于所用的具体溶剂和希望得到的涂料粘度。如果期望低挥发的有机化合物(voc)涂料，通常有必要进行刷涂应用该涂料，以便可以使用低水平的溶剂，例如，固体和溶剂的比例可以从大约50∶50到40∶60。
为了更完全地阐明本发明，进行了以下实施例。
实施例
如下制备表1中描述的防腐蚀粘合剂组合物：
对于每个实施例，树脂混合物被添加到装有螺旋搅拌器的混合容器中。如表1中所示，引发剂被加入并混合，直至获得均匀溶液。然后指定的填料被加入并混合20-30分钟。然后在真空室中，在大于71cm Hg的压力下，将混合物脱气5分钟。
表1.
Figure G2008800170607D00061
“Luperox-10”是75wt％叔丁基过氧新癸酸酯的无气味矿物精油，从EIfAtochem N.A可得。
然后，对由实施例1、2、3和4的防腐蚀粘合剂组合物形成的粘接的电性能进行测试，所述测试通过使用欧姆表来测量它们跨蒸汽沉积的Cu/蚀刻铝(Al)(制备成短带(Vd Cu/天线(蚀刻Al)装配)的基底的电阻进行。这些装配在保持在85℃和85％相对湿度的潮湿室内暴露，在开始时并且随后在14天后测量电阻，以确定高湿度条件对粘接的电性能的影响。
来自实施例1、2、3和4的防腐蚀粘合剂组合物的电性能在表2中提供。结果表明，在指定的热和湿度条件下，具有偶氮引发剂的防腐蚀粘合剂组合物在铝(Al)、铜(Cu)表面比具有过氧化物引发剂的防腐蚀粘合剂组合物具有更稳定的接触电阻。
表2
Figure G2008800170607D00071
以与表1中提供的实施例同样的方式制备表3中的防腐蚀粘合剂组合物实施例，称为实施例5和6。
表3
结果清楚地表明，本发明的防腐蚀粘合剂组合物在85℃/85RH湿热条件下在不同等级的蚀刻铝上提供可达14天的非常稳定的接头电阻(joint resistance)。

Claims (17)

1.一种防腐蚀粘合剂组合物，其包括(a)自由基固化树脂、(b)填料和(C)偶氮化合物。
2.根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述偶氮化合物是偶氮引发剂。
3.根据权利要求2所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述偶氮化合物选自：2，2’-偶氮二(2，4’-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)、2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二氢氯化合物、2，2’-偶氮二(异丁腈)、2，2’-偶氮二-2-甲基丁睛、1，1-偶氮二(1-环己烷甲腈)、2，2’-偶氮二(2-环丙基丙腈)和2，2’-偶氮二(异丁酸甲酯)。
4.根据权利要求3所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述偶氮化合物是2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)。
5.根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述填料是导电填料。
6.根据权利要求5所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述导电填料是透明的导电填料。
7.根据权利要求6所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述透明导电填料是铟锡氧化物焊料。
8.根据权利要求5所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述导电填料选自：银、铜、镍、金、锡、锌、铂、钯、铁、钨、钼、炭黑、碳纤维、铝、铋、锡、铋锡合金、碳纳米管、镀银玻璃、石墨、导电聚合物、镀金属聚合物，以及它们的混合物。
9.根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，进一步包括自由基引发剂。
10.根据权利要求9所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述自由基引发剂是过氧化物引发剂。
11.根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，其包含大约5到大约95重量百分比的自由基固化树脂；大约2到大约95重量百分比的填料；和大约0.1到大约10重量百分比的偶氮化合物。
12.根据权利要求11所述的防腐蚀粘合剂组合物，其包含大约10到大约60重量百分比的自由基固化树脂；大约5到大约85重量百分比的填料；和大约0.2到大约5重量百分比的偶氮化合物。
13.根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述自由基固化树脂选自：丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、顺丁烯二酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基酯树脂、聚(丁二烯)树脂和聚酯树脂。
14.根据权利要求13所述的防腐蚀粘合剂组合物，其中所述自由基固化树脂是丙烯酸酯树脂。
15.一种涂覆金属基底以防止腐蚀的方法，其中这种方法包括步骤：a)提供根据权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物，和b)将所述防腐蚀粘合剂组合物应用到所述金属基底。
16.根据权利要求15所述的涂覆金属基底的方法，其中该方法包括固化所述防腐蚀粘合剂组合物的额外步骤。
17.一种包含权利要求1所述的防腐蚀粘合剂组合物的消费产品。
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