CN101974302A

CN101974302A - 一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶

Info

Publication number: CN101974302A
Application number: CN2010105114443A
Authority: CN
Inventors: 林荣杏; 王建斌; 陈田安
Original assignee: Yantai Darbond Electronic Materials Co Ltd
Current assignee: Yantai Darbond Technology Co Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明涉及一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，由A组份和胺类固化剂按100∶5～12的重量比混合而成，所述A组份由以下重量比的各原料组成：球形氧化铝粉末70～85份、环氧树脂10～20份、活性稀释剂2～4份、增韧剂2.5～5份和偶联剂0.1～0.5份。本发明的有益效果是：本发明的灌封胶的球形氧化铝比非球形氧化铝有更高的填充量，对粘度的影响小，流动性好，施工方便；分散性好不易沉降；固化物导热率高，能迅速驱散发热元器件的热积累；填料高填充能降低热膨胀系数和体积收缩率，对于灌封电子元器件非常适合；且价格较氮化硼、氮化铝便宜，成本低。

Description

一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶

技术领域

本发明涉及一种灌封胶，尤其涉及一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，属于灌封胶技术领域。

背景技术

导热胶粘剂多用于电子电器元器件的电绝缘场合下的粘结和封装。随着电子工业中集成电路和组装技术的发展，电子元器件和逻辑电路的体积趋向小型化，其向多功能化和集成化方向发展，势必造成发热量的大幅增加，这就对粘结和封装材料的导热性能提出很高的要求，因此提高导热性是日益亟待的问题。

提高聚合物导热性能的途径有两种：1、合成具有高导热系数的结构聚合物，如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等，主要通过电子导热机制实现导热，或具有完整结晶性，通过声子实现导热的聚合物；2、通过添加高导热无机物对聚合物进行填充，制备聚合物/无机物导热复合材料。由于良好导热性能有机高分子价格昂贵，填充导热无机填料是目前广泛采用的方法，现采用比较多的无机导热填料主要有氧化铝、氮化硼、氮化铝等。

氮化硼(BN)有极高的导热性，有极高的击穿强度，但因为BN密度较小(2.25g/cm3)，当BN用量超过树脂体系的30％时，树脂粘度增大、分布不均、混胶非常困难，且制备工艺复杂成本太高。

氮化铝(ALN)作为一种新型填料，国内近几年才开始大批量生产，产品质量和稳定性需要考察，且价格较贵，单独使用会使成本过高。

非球形氧化铝(AL₂O₃)电绝缘性能好，制造工艺成熟，价格便宜，应用最为普遍。但其导热率太低，需要高填充才能提高导热率。但高填充会导致负面影响，如胶液粘度增加严重，流动性降低，从而影响加工性能；另外机械性能也会受影响。

所以无机填料的种类、形状及其使用量是制备高导热电子灌封胶的关键所在。因此，通过改变无机填料的种类，发明设计一种导热性能高，粘度低，填充量高，制备工艺简单，成本低的灌封胶成为一种必然趋势。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，以达到导热性能高，粘度低，填充量高，制备简单的目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，由A组份和胺类固化剂按100∶5～12的重量比混合而成，所述A组份由以下重量比的各原料组成：球形氧化铝粉末70～85份、环氧树脂10～20份、活性稀释剂2～4份、增韧剂2.5～5份和偶联剂0.1～0.5份。

本发明的有益效果是：本发明的灌封胶的球形氧化铝比非球形氧化铝有更高的填充量，对粘度的影响小，流动性好，施工方便；分散性好不易沉降；固化物导热率高，能迅速驱散发热元器件的热积累；填料高填充能降低热膨胀系数和体积收缩率，对于灌封电子元器件非常适合；且价格较氮化硼、氮化铝便宜，成本低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述胺类固化剂为脂肪胺、改性脂肪胺、酚醛改性胺、聚醚胺或聚酰胺中的一种或任意几种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是，即可室温固化，又可加热固化，低混合粘度使得施工方便，且赋予固化物良好的电气性能和力学性能。

进一步，所述球形氧化铝粉末的平均粒径为5～50μm，可以采用一种粒径填充或者两种粒径复配填充。

采用上述进一步方案的有益效果是，该球形氧化铝粉末粒径整齐，球状规则，高填充量，高导热，具有好的分散性和流动性。

进一步，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是，赋予体系低收缩率、耐候性、耐热性等特点。

进一步，所述活性稀释剂可以为正丁基缩水甘油醚(BGE)、烯丙基缩水甘油醚(AGE)、苯基缩水甘油醚(PGE)、1，4-丁二醇二缩水甘油醚(BDGE)中的一种或任意几种的混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是，降低灌封胶体系粘度，改善工艺性，提高浸润性，增加填充剂用量。

进一步，所述增韧剂可以为端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)、端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)或奇士增韧剂。

采用上述进一步方案的有益效果是，改善环氧树脂固化物脆性，提高环氧树脂固化物抗开裂性能。

进一步，所述偶联剂为有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

采用上述进一步方案的有益效果是，使胶接面更耐介质、耐水、耐老化。

进一步，所述偶联剂优选为有机硅偶联剂。

进一步，所述有机硅偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷或苯基三甲氧基硅烷。

采用上述进一步方案的有益效果是，在保证使胶接面更耐介质、耐水、耐老化的基础上，改善材料的粘接性。

进一步，所述A组份中还含有重量份数的颜料0.3和润湿分散剂0.1～0.5。

采用上述进一步方案的有益效果是，颜料用以满足制件外观要求；润湿分散剂用以促进基料(环氧树脂)对于颜料的润湿和分散。

进一步，所述颜料为炭黑，所述湿润分散剂为硬脂酸酯。

使用时，按100∶5～12的重量比称取A组份和胺类固化剂，于室温搅拌均匀，于25℃固化24～48小时或于65℃固化4小时即可。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

球形氧化铝粉末70份(国产平均粒径为40μm)，双酚A型环氧树脂15份，双酚F型环氧树脂5份，烯丙基缩水甘油醚3.7份，端羟基液体丁腈橡胶5份，苯基三甲氧基硅烷0.5份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.5份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶12混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于25℃固化24小时，测固化物导热系数。

实施例2

球形氧化铝粉末75份(国产平均粒径为40μm)，双酚A型环氧树脂14份，双酚F型环氧树脂3.5份，正丁基缩水甘油醚2.9份，端羟基液体丁腈橡胶3.7份，苯基三甲氧基硅烷0.3份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.3份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺651和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶9.8混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于25℃固化36小时，测固化物导热系数。

实施例3

球形氧化铝粉末80份(国产平均粒径为40μm)，双酚A型环氧树脂11份，双酚F型环氧树脂3份，苯基缩水甘油醚2.3份，端羟基液体丁腈橡胶3份，苯基三甲氧基硅烷0.2份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.2份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；D-400的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶7.7混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于25℃固化48小时，测固化物导热系数。

实施例4

球形氧化铝粉末80份(日本平均粒径为25μm)，双酚A型环氧树脂10份，脂环族环氧树脂2份，缩水甘油胺型环氧树脂2份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚2.3份，端羧基液体丁腈橡胶3份，苯乙烯基三甲氧基硅烷0.2份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.2份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺651和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶7.2混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于65℃固化4小时，测固化物导热系数。

实施例5

球形氧化铝粉末80份(日本50μm∶5μm＝6∶4(重量比))，双酚A型环氧树脂12份，酚醛环氧树脂2份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚2.3份，端羧基液体丁腈橡胶3份，苯乙烯基三甲氧基硅烷0.2份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.2份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶7.2混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于65℃固化4小时，测固化物导热系数。

实施例6

球形氧化铝粉末85份(日本50μm∶5μm＝6∶4(重量比))，双酚A型环氧树脂9份，酚醛环氧树脂1份，正丁基缩水甘油醚2.0份，奇士增韧剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.1份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；D-400的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶5混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于65℃固化4小时，测固化物导热系数。

对比实施例1

非球形氧化铝粉末70份(日本A-42-6)，双酚A型环氧树脂18份，脂环族环氧树脂2份，正丁基缩水甘油醚3.7份，奇士增韧剂5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.5份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶12混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于25℃固化48小时，测固化物导热系数。

对比实施例2

非球形氧化铝粉末75份(日本A-42-6)，双酚A型环氧树脂16份，脂环族环氧树脂1.5份，正丁基缩水甘油醚2.9份，奇士增韧剂3.7份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份，炭黑0.3份，硬脂酸酯0.3份，在室温下搅拌均匀，制得A组份；聚酰胺300和聚醚胺D-400重量比1∶1的胺类固化剂。A组份和胺类固化剂按重量比100∶9.8混合，在室温下搅拌均匀，测定粘度；混合物于25℃固化48小时，测固化物导热系数。通过下面的测试实验测试本发明的环氧树脂电子灌封胶的性能。

测试实验1：粘度测试

使用博勒飞(Brookfield RV)粘度计，按照GB/T2794-1995对实施例1～6制得的样品以及对比实施例1～2制得的样品进行粘度测试。

测试实验2：导热系数测试

使用Hot Disk公司的TPS 2500S型导热系数测定仪，按照ASTM E1530对实施例1～6制得的样品以及对比实施例1～2制得的样品进行导热系数测试。

测试所得结果如表1所示。

表1测试所得结果

从上述结果可以看出，用球形氧化铝填充的环氧树脂导热电子灌封胶，比非球形氧化铝有更高的填充量，对粘度的影响小，固化物导热系数高。粘度低以及高导热系数能满足微小且发热量大的电子元器件的灌封要求，这是非球形氧化铝填充的环氧树脂导热电子灌封胶所不能做到的。

本发明所述的低粘度高导热电子灌封胶主要应用于需要导热散热的微小电子元器件的灌注和密封，其双组份混合后的粘度是8000～18000cp，胶液密度为2.1～2.4g/cm³，导热系数为1.2～1.8W/m·K，热膨胀系数35ppm/℃，体积收缩率＜0.5％，吸水率＜0.1％，抗弯强度90～110MPa，抗压强度100～150MPa，体积电阻率＞10¹⁵Ω·cm；用其灌封温度传感器，可起到导热、绝缘、粘结固定、防潮、耐冷热冲击的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，由A组份和胺类固化剂按100∶5～12的重量比混合而成，所述A组份由以下重量比的各原料组成：球形氧化铝粉末70～85份、环氧树脂10～20份、活性稀释剂2～4份、增韧剂2.5～5份和偶联剂0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述胺类固化剂为脂肪胺、改性脂肪胺、酚醛改性胺、聚醚胺或聚酰胺中的一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述球形氧化铝粉末的平均粒径为5～50μm。

4.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或任意几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚或1，4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或任意几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述增韧剂为端羧基液体丁腈橡胶、端羟基液体丁腈橡胶或奇士增韧剂。

7.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述偶联剂为有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。

8.根据权利要求1所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述偶联剂为有机硅偶联剂，所述有机硅偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷。

9.根据权利要求1至8任一项所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述A组份中还含有重量份数的颜料0.3和润湿分散剂0.1～0.5。

10.根据权利要求9所述的低粘度高导热环氧树脂电子灌封胶，其特征在于，所述颜料为炭黑，所述湿润分散剂为硬脂酸酯。