用于半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水的制作方法

本发明涉及胶黏剂，具体涉及一种用于半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断发展，对于半导体元件的高性能和高可靠性的要求也越来越高。在半导体制造过程中，涂覆和粘接是关键步骤，而涂覆和粘接材料的附着力对于保证半导体元件的性能和长期可靠性至关重要。然而，由于一些半导体基材的表面能较低，传统的涂覆和粘接材料往往难以在其表面形成牢固的附着。为了解决这一问题，针对半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水应运而生。紫外线固化胶水在半导电基材表面的作用是通过紫外线照射引发聚合反应，使胶水迅速固化，形成牢固的粘接层。这种固化过程快速且高效，可以提供半导体基材与其他材料之间的可靠连接和密封。紫外线固化胶水具有快速固化、高强度粘接、耐高温和耐化学物质侵蚀等优点，使得其在半导体元件制造领域具有广泛应用的潜力。采用半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水，可以实现对于各种半导体元件的高效粘接和涂覆，提高元件的可靠性和性能。这对于半导体行业的发展具有重要意义，可以推动半导体技术的进步，促进半导体元件的微型化和集成化，提高设备的工作效率和产品的品质。

2、在半导体元件制造过程中，非极性低表面能材料如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等被广泛使用。这导致传统的涂覆和粘接材料往往难以在其表面形成牢固的附着，限制了元件的性能和可靠性。为了解决这一问题，紫外线固化胶水被广泛应用于半导体元件的低表面能基材。然而，部分基材表面的润湿性较差，使得紫外线固化胶水难以实现良好的润湿和附着，导致涂层的均匀性和附着力不佳。为了提高紫外线固化胶水对半导体基材的附着力，研究人员在胶水中添加了附着力促进剂，如中国专利cn116751557a公开了一种以烷基丙烯酸酯磷酸酯为附着力促进剂的紫外线固化胶水，但烷基丙烯酸酯磷酸酯分子中同时含有极性基团和非极性基团，烷基丙烯酸酯磷酸酯具有较高的表面能，因此烷基丙烯酸酯磷酸酯会增加紫外线固化胶水的表面能，因此提高胶水的附着力依然有限。此外，胶水主要采用丙烯酸酯共聚物作为成分，通过添加溶解度参数较小的丙烯酸酯单体来降低体系的极性和表面能。然而，由于丙烯酸酯共聚物本身具有极性基团，其表面能降低存在极限，导致粘结强度无法达到理想效果。相比低表面能基材，丙烯酸酯共聚物的表面能仍然较高，无法形成良好的润湿和分子间相互作用，因此需要进一步改进。因此，需要进一步解决这些问题，提高紫外线固化胶水和半导体低表面能基材之间的附着力，以满足更广泛的应用需求。

3、本发明制备了一种用于半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水，解决了目前紫外线固化胶水和半导体低表面能基材之间的附着力差的问题。

技术实现思路

1、（1）解决的技术问题

2、本发明的目的是提供一种用于半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水，解决了目前紫外线固化胶水和半导体低表面能基材之间的附着力差的问题。

3、（2）技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

5、用于半导体元件低表面能基材的紫外线固化胶水，以重量份数计，包括以下组成成分：含氟共聚物60~100份，改性附着力促进剂4~10份，光引发剂4~10份，流平剂2~6份，消泡剂0.5~3份，稳定剂0.5~2份。

6、进一步的，所述含氟共聚物的制备方法如下：以重量份数计，在氮气的氛围下，将60~90份含氟丙烯酸乳液、4~9份极性单体、10~15份聚氨酯、20~40份甲苯溶剂在40~70℃下搅拌均匀，然后加入1~3份过氧化叔丁酮引发剂反应6~10h得到含氟共聚物。

7、进一步的，所述含氟丙烯酸乳液制备方法如下：以重量份数计，在氮气氛围下，将30~60份丙烯酸酯单体、5~10份含氟单体、0.2~0.5份十二烷基硫酸钠、30~50份乙醇、0.4~0.8份十二烷基硫醇在35~50℃下搅拌20~30min，搅拌过程中用氨水维持ph的范围在7~10，最终得到含氟丙烯酸乳液。

8、进一步的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种混合物。

9、进一步的，所述极性单体为丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种。

10、进一步的，所述含氟单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯或丙烯酸六氟丁酯中的一种。

11、进一步的，所述含氟丙烯酸乳液和极性单体之间的质量比为（10~15）:1

12、进一步的，所述改性附着力促进剂的制备方法如下：将2~5份氧化剂、60~80份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、20~40份乙醇和3~6份质量分数为10%的盐酸催化剂混合均匀后在60~80℃下进行偶联反应，最终得到附着力促进剂。

13、进一步的，所述氧化剂为过氧化氢、高锰酸钾中的一种。

14、进一步的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯中的一种。

15、进一步的，所述流平剂为byk-103、byk-333中的一种。

16、进一步的，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。

17、进一步的，所述稳定剂为对苯二酚。

18、本发明在设计含氟丙烯酸乳液目的在于：本发明旨在设计含有氟丙烯酸酯乳液，以提高胶水与低表面能基材的附着力。在传统的胶水中，丙烯酸酯共聚物作为主要成分，虽然可以通过添加溶解度参数较小的丙烯酸酯单体来降低体系的极性和表面能，但由于共聚物本身具有极性基团，其表面能降低存在极限，导致胶水与低表面能基材的附着力受到限制。因此，本发明引入了含氟丙烯酸酯作为乳液中的成分。含氟丙烯酸酯具有较低的表面能和极性，能够有效地降低胶水的整体极性和表面能。与传统的丙烯酸酯共聚物相比，含氟丙烯酸酯能够更好地与低表面能基材相互作用，形成更强的附着力。

19、本发明在制备含氟共聚物中加入极性单体，其目的在于：作用机制主要体现在以下几个方面，调节共聚物的极性：极性单体的加入可以调节共聚物的整体极性。传统的丙烯酸酯共聚物具有一定的极性基团，而含氟丙烯酸酯等极性单体具有较低的极性。通过在共聚物中引入极性单体，可以降低共聚物的整体极性，使其更接近低表面能基材的极性，从而提高胶水对低表面能基材的润湿性和附着力。提高胶水的润湿性：极性单体具有较低的表面能，能够更好地润湿低表面能基材。当胶水与基材接触时，极性单体能够使胶水更均匀地分布在基材表面上，增加接触面积，从而提高胶水与基材之间的黏附力。增强分子间相互作用：极性单体与基材之间的分子间相互作用也是提高附着力的关键。极性单体的疏水性质使其能够与低表面能基材更好地相互作用，形成范德华力和静电作用等强的分子间相互作用。这些相互作用能够加强胶水与基材之间的结合力，提高胶水的附着力。

20、本发明设计的附着力促进剂中采用氧化剂进行改性，其目的主要在于，氧化剂改性γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的原理是通过氧化反应引入含氧官能团，从而增加硅烷分子的极性，提高其与其他有机物或基材的相容性和附着力。在这个过程中，氧化剂提供氧原子，与硅烷中的氢原子发生反应，形成硅烷的氧化产物，其中含氧官能团如羟基或其他氧化官能团。这些含氧官能团的引入增加了硅烷分子的极性，使其具有更好的亲水性和相容性。这样的极性增强有助于改善硅烷与各种基材的相互作用，提高涂层或粘接材料的附着力。尽管氧化剂改变了硅烷分子的化学性质，但它通常不会明显影响γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为附着力促进剂的作用。硅烷分子中的其他官能团，如甲基丙烯酰基和丙基三甲氧基硅基，仍然有效地提供反应性和结合能力，以增强涂层或粘接材料与基材的附着力。

21、（3）有益的技术效果

22、本发明的核心优势在于显著提高胶水与低表面能基材之间的附着力，这一成果得益于其独特的配方设计。首先，本发明采用含氟丙烯酸酯作为乳液的关键成分，有效降低胶水的整体极性和表面能。这种独特的性质使胶水与低表面能基材之间的相互作用更为紧密，从而形成更强的附着力。这一创新不仅提高了附着效率，而且增强了胶水与特定材料的匹配性。其次，通过在含氟共聚物中加入极性单体，本发明进一步优化了共聚物的整体极性。这种调节不仅提高了胶水对低表面能基材的润湿性，还增强了其附着力。特别是极性单体低表面能的特点，为胶水提供了更佳的润湿性能，使得胶水能够增加与基材的接触面积，从而提高黏附力。此外，极性单体与基材之间的分子间作用起到了关键作用。这种分子间相互作用不仅加强了胶水与基材之间的结合，而且大大提高了整体的附着力。最后，附着力促进剂进行改性可以引入含氧官能团，增加硅烷分子的极性，提高其与其他有机物或基材的相容性和附着力。这样可以改善硅烷与基材的相互作用，并提高涂层或粘接材料的附着力。同时，氧化剂的引入增加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作为附着力促进剂的作用，保持其反应性和结合能力。通过这些创新，本发明为提高胶水在特定材料上的应用效果提供了一个高效且实用的解决方案。