一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑

《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》是長春永固科技有限公司於2013年5月16日申請的專利，該專利的公布號為CN103242775A，授權公布日為2013年8月14日，發明人是鄭岩、王群、劉姝、王政、孫莉、李中亮、蘇立君。該發明屬於套用於微電子封裝的粘接劑的技術領域。

《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》所述導電晶片粘接劑由片狀銀粉、環氧樹脂、丙烯酸酯改性環氧樹脂、固化劑、偶聯劑、稀釋劑組成。其中的丙烯酸酯改性環氧樹脂是甲基丙烯酸縮水甘油酯與2～3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體的共聚產物；所述的偶聯劑，為矽烷偶聯劑KH-550等；稀釋劑是1，4-丁二醇二縮水甘油醚。該發明的效果是提高了環氧樹脂膠的耐高溫耐高濕和耐老化性能，體積電阻率低，粘接強度高，適應無鉛化的和高溫高濕環境的電子封裝要求，提高封裝的可靠性，延長封裝器件的使用壽命。

2016年9月，《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑
• 申請人：長春永固科技有限公司
• 申請日：2013年5月16日
• 申請號：2013101817833
• 公布號：CN103242775A
• 公布日：2013年8月14日
• 發明人：鄭岩、王群、劉姝、王政、孫莉、李中亮、蘇立君
• 地址：吉林省長春市高新區飛躍東路999號
• Int.Cl.：C09J9/02(2006.01)I、C09J133/12(2006.01)I、C09J133/08(2006.01)I、C09J133/10(2006.01)I等
• 代理機構：長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人：王恩遠
• 類別：發明專利

專利背景

錫鉛合金焊料在電子工業中已經廣泛使用多年，由於電子行業廢棄物中的鉛會污染土壤和地下水，最終在人體內沉積造成中毒。歐盟為減少電子產品廢棄物帶來的污染於1998年提出WEEE/RoHS指令案並於2003年開始生效。環氧樹脂導電膠作為晶片粘接劑，2013年前已經廣泛套用在微電子和LED封裝領域。隨著新型無鉛金屬焊料的使用，電子封裝的回流焊溫度提高，普通的環氧樹脂膠耐高溫性能有限，無法滿足新的無鉛金屬焊料所需的高溫可靠性。為了適應這種更高的可靠性要求，電子行業內對新型耐高溫改性環氧樹脂導電膠進行了眾多研究，其中，有的引入更高交聯度的環氧樹脂提高耐溫性（CN200910029251.1），有的在體系內引入耐溫基團如馬來醯亞胺（CN201210035153.0）或有機矽\有機硼等（CN200910029251.1）改性，有的通過環氧樹脂與耐高溫性能優異的丙烯酸酯共聚的光敏導電膠在代替合金焊料用於電路板等焊接（CN200910194200.4，CN200510085609.4），但2013年前還沒有丙烯酸酯改性的環氧樹脂實現用於高端領域的晶片導電粘接劑。

發明內容

專利目的

該發明的目的是提供一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑，這種導電膠克服了傳統環氧導電膠不耐高溫高濕的缺點，在多種環境下保持良好的粘接力。該發明涉及一種導電晶片粘接劑，其含有片狀銀粉，環氧樹脂，丙烯酸酯改性環氧樹脂，固化劑，偶聯劑，稀釋劑。

技術方案

《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》組成及其按質量百分比為：環氧樹脂5%～20%、丙烯酸酯改性環氧樹脂5%～20%、固化劑1%～5%、稀釋劑5%～10%、偶聯劑0.1%～1%、片狀銀粉60%～80%。

所述的丙烯酸酯改性環氧樹脂，其組成為甲基丙烯酸縮水甘油酯與2-3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體的共聚產物，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯在共聚的改性環氧樹脂中的質量百分含量為20%～35%，其他單體（丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體總計）為65%～80%。丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯等；烯烴類單體包括4-甲基-1-戊烯，醋酸乙烯酯，苯乙烯等。丙烯酸酯改性環氧樹脂可以按照2013年5月之前技術的自由基溶液聚合法製備，可以以甲苯為溶劑，加入丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體和甲基丙烯酸縮水甘油酯，在偶氮二異丁腈的引發下聚合而成。丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體用量可按任意質量比混和。

所述環氧樹脂選自雙酚F環氧樹脂，雙酚A環氧樹脂，酚醛型環氧樹脂中的一種。稀釋劑是質量純度超過90%的1，4-丁二醇二縮水甘油醚。所述的固化劑，為胺類固化劑（雙氰胺、二胺基二苯碸、非草隆中的一種或幾種），或/和咪唑類固化劑（2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑中的一種或幾種）。胺類固化劑或/和咪唑類固化劑可按任意質量比混和。

所述的偶聯劑，為矽烷偶聯劑KH-550、KH-560和KH-792中的一種或幾種。所用的片狀銀粉，其組成為直徑小於50微米的片狀銀粉。上述導電膠的製備方法為：將固化劑和稀釋劑按上述配方比例混合均勻，再加入適量環氧樹脂、丙烯酸酯改性環氧樹脂和偶聯劑攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。

有益效果

《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》的有益效果是：

1.通過丙烯酸酯對環氧樹脂改性，並將這種改性環氧樹脂引入環氧樹脂導電晶片粘接劑，提高了環氧樹脂膠的耐高溫性能，耐高溫度可達250℃以上，適應了無鉛化的電子封裝要求。

2.通過丙烯酸酯的疏水性引入，增強了環氧膠的耐高濕性，提高了產品及其封裝器件對高溫高濕環境的適應力。

3.利用丙烯酸酯的耐老化性，提高了環氧導電膠的耐候性。

4.結合的使用，增強了導電膠對界面粘接強度的促進作用提高了封裝的可靠性，延長了封裝器件的使用壽命。

附圖說明

圖1是《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》的導電膠典型的動態力學分析圖（DMA）。

附圖說明

權利要求

1.《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》組成及其按質量百分比為：環氧樹脂5%～20%，丙烯酸酯改性環氧樹脂5%～20%，固化劑1%～5%，稀釋劑5%～10%，偶聯劑0.1%～1%，片狀銀粉60%～80%；所述的丙烯酸酯改性環氧樹脂，是甲基丙烯酸縮水甘油酯與2～3種丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體的共聚產物，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯在丙烯酸酯改性環氧樹脂中的含量按質量占20%～35%，丙烯酸酯類單體和/或烯烴類單體在丙烯酸酯改性環氧樹脂中的含量按質量占65%～80%。

2.根據權利要求1所述的丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑，其特徵是，所述的丙烯酸酯類單體，是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯；所述的烯烴類單體，是4-甲基-1-戊烯、醋酸乙烯酯、苯乙烯。

3.根據權利要求1所述的丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑，其特徵是，所述的環氧樹脂，是雙酚F環氧樹脂、雙酚A環氧樹脂或酚醛型環氧樹脂；所述的固化劑，是雙氰胺、二胺基二苯碸、非草隆、2-苯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑中的1-4種；所述的偶聯劑，為矽烷偶聯劑KH-550、KH-560、KH-792中的1-3種；所述的稀釋劑，是質量純度大於90%的1，4-丁二醇二縮水甘油醚。

4.根據權利要求1、2或3所述的丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑，其特徵是，所述的片狀銀粉，直徑小於50微米。

實施方式

實施例1

丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑的組成及按質量比有：片狀銀粉70.0%、改性環氧樹脂12.0%、雙酚F環氧樹脂10.0%、非草隆0.5%、二胺基二苯碸2.0%、KH-5500.5%、1，4-丁二醇二縮水甘油醚5%。

其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:甲基丙烯酸甲酯:苯乙烯=1:1.5:1共聚的產物。上述導電膠的製備方法為：將非草隆、二胺基二苯碸和1，4-丁二醇二縮水甘油醚按上述配方比例混合均勻，再加入KH-550、雙酚F環氧樹脂和改性環氧樹脂攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。在175℃固化1小時，測得體積電阻率為0.00006歐姆·厘米，水平剪下力為25兆帕，經85℃/RH85%老化168小時後水平剪下力為20兆帕，老化後電阻率不變。

實施例2

丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑的組成及按質量比有：片狀銀粉60.0%、改性環氧樹脂20.0%、雙酚A環氧樹脂7.3%、2-甲基咪唑0.5%、二胺基二苯碸4.5%、KH-5600.2%、1，4-丁二醇二縮水甘油醚7.5%。

其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:4-甲基-1-戊烯:丙烯酸乙酯:苯乙烯=1:1:1.2:1共聚的產物。上述導電膠的製備方法為：將2-甲基咪唑、二胺基二苯碸和1，4-丁二醇二縮水甘油醚按上述配方比例混合均勻，再加入KH-560、雙酚A環氧樹脂和改性環氧樹脂攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。在150℃固化1.5小時，測得體積電阻率為0.0003歐姆·厘米，水平剪下力為28兆帕，經85℃/RH85%老化168小時後水平剪下力為22兆帕，老化後電阻率不變。

實施例3

丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑的組成及按質量比有：片狀銀粉80.0%、改性環氧樹脂8.9%、雙酚F環氧樹脂5.0%、雙氰胺0.1%、二胺基二苯碸0.9%、KH-5500.1%、1，4-丁二醇二縮水甘油醚5.0%

其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:甲基丙烯酸丁酯:丙烯酸乙酯:苯乙烯=1:2:1:1共聚的產物。上述導電膠的製備方法為：將雙氰胺、二胺基二苯碸和1，4-丁二醇二縮水甘油醚按上述配方比例混合均勻，再加入KH-550、雙酚F環氧樹脂和改性環氧樹脂攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。在180℃固化0.5小時，測得體積電阻率為0.0005歐姆·厘米，水平剪下力為24兆帕，經85℃/RH85%老化168小時後水平剪下力為20兆帕，老化後電阻率不變。

實施例4

丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑的組成及按質量比有：片狀銀粉61.0%、改性環氧樹脂5.0%、酚醛型環氧樹脂20.0%、2-苯基-4-甲基咪唑0.4%、二胺基二苯碸2.6%、KH-7921.0%、1，4-丁二醇二縮水甘油醚10.0%。

其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:丙烯酸乙酯:4-甲基-1-戊烯=1:1:0.9共聚的產物。上述導電膠的製備方法為：將2-苯基-4-甲基咪唑、二胺基二苯碸和1，4-丁二醇二縮水甘油醚按上述配方比例混合均勻，再加入KH-792、酚醛型環氧樹脂和改性環氧樹脂攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。在160℃固化1小時，測得體積電阻率為0.0002歐姆·厘米，水平剪下力為26兆帕，經85℃/RH85%老化168小時後水平剪下力為21兆帕，老化後電阻率不變。

實施例5

其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:甲基丙烯酸丁酯:醋酸乙烯酯:苯乙烯=1:1:0.7:1共聚的產物。丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑的組成及按質量比有：片狀銀粉67.5%、改性環氧樹脂10.7%、雙酚F環氧樹脂13.0%、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑0.3%、二胺基二苯碸2.0%、KH-5500.5%、1，4-丁二醇二縮水甘油醚6.0%。其中的改性環氧樹脂，是按質量比甲基丙烯酸縮水甘油酯:甲基丙烯酸丁酯:醋酸乙烯酯:苯乙烯=1:1:0.7:1共聚的產物。

上述導電膠的製備方法為：將1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、二胺基二苯碸和1，4-丁二醇二縮水甘油醚按上述配方比例混合均勻，再加入KH-550、雙酚F環氧樹脂和改性環氧樹脂攪拌，最後再緩慢加入配方比例的銀粉，繼續攪拌至均勻，最後真空脫除氣泡，製得導電膠。在160℃固化1小時，測得體積電阻率為0.0001歐姆·厘米，水平剪下力為26兆帕，經85℃/RH85%老化168小時後水平剪下力為20兆帕，老化後電阻率不變。

榮譽表彰

2016年9月，《一種丙烯酸酯改性的環氧樹脂導電晶片粘接劑》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。