一种无析出物单组份环氧胶粘剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种无析出物单组份环氧胶粘剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、环氧树脂胶粘剂因具有力学性能高、附着力好、固化收缩小以及耐化学性、耐热性强等特点，被广泛应用于精密电子及半导体的固定和组装当中，其中热固化环氧胶粘剂更是备受青睐。然而，这种胶粘剂在加热固化过程中，由于其在固化开始之前其粘度会随着温度升高而急剧降低，同时胶粘剂的点胶部位存在的狭缝和间隙等会诱发毛细现象，在宏观上表现为胶粘剂在点胶位置的边缘出现明显的树脂析出(rbo)现象。rbo现象的发生，将影响电子制程中元器件的顶盖密封和金线键合等工艺，导致元器件出现不良的几率大幅提高以及增加清洗返工成本，所以现在元器件封装厂家将其列为轻级有机污染现象。

2、为了减小树脂析出现象，一部分研究工作者从粘接基材界面的角度出发进行了很多尝试，例如低断面隔板阻隔法[us5409863]、等离子清洗固化后的树脂析出物、含氟或磷酸酯表面活性剂预处理基材等[cn101213657a]，[cn101542718a]。虽然上述方法取得了一定成效，但是其操作工艺复杂，装配成本昂贵，更重要的是还会对芯片、基材的性能造成很大影响，很难推广使用。另一部分研究工作者从胶黏剂自身角度出发去解决树脂析出现象，例如cn1241807a中开发了双重固化胶黏剂体系，首先通过光辐射使胶黏剂预固化，限制树脂的析出，再通过加热方式对树脂体系进一步固化以提高树脂交联密度。此方法可在一定程度上减轻树脂的析出，但同时增加了设备投入以及工艺的复杂性。cn11274578a采用多孔材料的超大内表面积增强对液体树脂的吸附能，从而改善胶水在热固化过程中的树脂析出现象。然而，由于空隙的尺寸及大小不同，多孔材料的引入会使部分缝隙无法被树脂浸润填充，进而会包裹部分空气，导致在固化过程中形成气孔或气泡，影响胶粘剂整体性能。因此，亟需开发一种无析出物单组分环氧胶粘剂用于精密电子及半导体的固定和组装。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无析出物单组份环氧胶粘剂及其制备方法与应用，以减少树脂析出物对电子元器件和电极的污染，提高电子制程中封装产品的良率。

2、为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面的技术目的是提供一种无析出物单组份环氧胶粘剂，包括以下质量百分含量的组分：改性环氧树脂40～60％、固化剂30～40％、稳定剂0.5～10％、促进剂0～10％、触变剂0.5～20％；

4、所述改性环氧树脂与所述触变剂通过氢键缔合形成网络结构。

5、在本发明中，改性环氧树脂与适量的触变剂能通过氢键形成网络结构，进而对环氧胶粘剂的析出有明显的抑制作用，改善了目前市面上低温快速固化环氧胶粘剂的树脂析出问题，大大降低了析出物对电极及光学器件和镜头模组的污染风险，提高了产品良率。固化剂可以与改性环氧树脂发生聚合反应，改变聚合物的物理性质，从而使其变得更加硬、坚韧和耐磨损。稳定剂是能增加溶液、胶体、固体、混合物等稳定性能的化学物，具有减慢反应、保持化学平衡。本发明选用的稳定剂即是保持其体系在30℃下性能稳定，提供足够长的操作时间。促进剂是为加快环氧树脂和固化剂反应速率，降低固化反应温度和缩短固化时间的物质。本发明选用的促进剂主要是在60～80℃可以促进环氧快速发生反应，满足低温高效的应用需求。此外，本发明的环氧胶粘剂为单组分体系，相比于双组分或多组分体系，点胶方便、操作简单。

6、进一步的，所述改性环氧树脂包括dopo改性环氧树脂或双马来酰亚胺改性环氧树脂中的至少一种。

7、优选的，所述改性环氧树脂为dopo改性环氧树脂。

8、进一步的，所述固化剂包括三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(tmmp)、三-[(3-巯基丙酰氧基)-乙基]-异氰脲酸酯(tempic)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(pemp)、四乙二醇双(3-巯基丙酸酯)(egmp-4)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)(dpmp)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)(karenz mt pe1)或1，3，5-三(3-巯基丁酰氧基乙基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1h，3h，5h)-三酮(karenzmt nr1)等中的至少一种。

9、优选的，所述固化剂为三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)或二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)中的一种或两种。

10、进一步的，所述稳定剂包括硼酸三丁酯、钛酸正丁酯、巴比妥酸、肉桂醛巴比妥酸、苄基巴比妥酸、安息香酸或安息香酸衍生物中的至少一种。

11、优选的，所述稳定剂为硼酸三丁酯或巴比妥酸中的一种或两种。

12、进一步的，所述促进剂包括pn-23(ajicure)、pn-23j、eh-4360s、eh-3615s、eh-4070s或fujicure 1020中的至少一种。

13、优选的，所述促进剂为pn-23j或fujicure 1020中的一种或两种。

14、进一步的，所述触变剂包括气相二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氮化铝或纳米氮化硼中的至少一种。

15、优选的，所述触变剂为气相二氧化硅或纳米氮化硼中的一种或两种。

16、本发明第二方面的技术目的是提供一种无析出物单组份环氧胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

17、按配比，将所述改性环氧树脂和所述稳定剂在加热条件下混合，得到环氧树脂复合物；

18、将所述环氧树脂复合物冷却至室温，依次加入所述固化剂、所述促进剂和所述触变剂混匀，得到混合物；

19、研磨所述混合物后，依次进行搅拌和脱泡处理，即得所述无析出物单组份环氧胶粘剂。

20、进一步的，所述改性环氧树脂和所述稳定剂在温度为60℃～100℃的加热条件下1000～1500rpm混合60min～120min，得到所述环氧树脂复合物。

21、进一步的，研磨所述混合物后，在50～100rpm的转速下搅拌60min～120min，然后进行脱泡处理，即得所述无析出物单组份环氧胶粘剂。

22、进一步的，所述脱泡处理的方式为抽真空脱泡，所述脱泡处理的时间为30min～60min。

23、本发明第三方面的技术目的是提供一种无析出物单组份环氧胶粘剂在精密电子和半导体的固定和组装中的应用。

24、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

25、(1)本发明的环氧胶黏剂，通过使用改性环氧树脂，增大聚合物链结构的刚性，抑制链的旋转以及运动能力；同时，配合触变剂构造氢键缔合网络，进而可以有效抑制和解决环氧胶粘剂在热固化过程中出现的树脂析出问题。

26、(2)本发明选择硫醇体系，利用其低温快速凝胶固化的特性，显著降低胶粘剂的凝胶时间和在固化过程中的扩散能力，进而可减少或避免树脂的析出。

27、(3)本发明的环氧胶粘剂为单组分体系，相比于双组分或多组分体系，点胶方便、操作简单。

28、(4)本发明选用的改性环氧树脂，含有杂环结构，且含有磷和氮阻燃元素，赋予环氧胶粘剂更优异的粘接性能、耐热性能和阻燃性能。