專利名稱：一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子工業(yè)表面貼裝用膠粘劑，特別是涉及單組中溫固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法。
背景技術：
電子工業(yè)各類電子設備(包括軍事電子裝備)、儀器儀表及其元器件和電子材料的生產(chǎn)制造中，膠粘劑的應用有著重要而特殊的作用。由于電子電器向小型化、輕量化、多功能、高性能發(fā)展，電子芯片的使用越來越普遍，而芯片的貼裝必須采用新型的粘接工藝和膠粘劑。
表面貼裝技術SMT，其工藝過程涉及多種膠粘粘劑材料，如固定芯片式元器件的貼片膠、對線圈和部分元器件起定位作用的密封膠、臨時粘接表面組裝元器件的插件膠等，這些膠粘劑主要是起粘接、定位或密封作用。在這些膠粘劑中，對SMT工藝過程最重要的是貼片膠，它主要用于波峰焊接和回流焊接，以保持元件在印刷電路板上的位置，確保在線傳送不會丟失。
目前市售的貼片膠，如美國樂泰(LOCTITE)公司、德國賀利士(HERAEUS)公司、日本富士(FUJI)公司等產(chǎn)品一般為單組分環(huán)氧膠，150℃時1～2min.固化，5℃貨架壽命3～6個月。目前國內(nèi)市場用的貼片膠主要由國外產(chǎn)品壟斷，國內(nèi)貼片膠的研究剛剛起步，有幾家單位如天津三友公司等可以生產(chǎn)手工點膠用的貼片膠，天津三友公司專利(申請?zhí)?9125094.X，公開號CN1297975A)所述的貼片膠也是在150℃時40～60s固化，5℃貨架壽命3個月。國內(nèi)更早的專利(申請?zhí)?2108493.5，公開號CN1068135A)所述的貼片膠在150℃時2～3min.固化，5℃貨架壽命才1個月。
150℃固化的貼片膠，由于固化溫度高，線路板易變形，元器件和芯片受到高溫作用電性能下降，因此，市場需要100℃以下固化的貼片膠。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種90℃快速固化單組分貼片膠及其制備方法。該膠由環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料等組成，采用三輥研磨、行星攪拌、微膠囊包敷等技術制備而成。該膠具有較高的成形性，90℃時1～2min.固化，粘接強度10～15MPa，5℃貨架壽命可達6～9個月。
本發(fā)明重點解決了SMT貼片膠以下關鍵技術(1)中溫快速固化問題中溫快速固化問題的技術關鍵是聚胺固化劑的選擇聚胺類固化劑的固化原理是在高溫時有機胺游離出來，因此具有快速固化的特點，一般情況下90℃下5min可以固化，再配以潛伏性咪唑促進劑則固化更快，90℃，1～2min固化。潛伏性咪唑類固化劑采用結構改性和包敷改性。
(2)膠點形狀保持和拉絲控制問題因為SMT貼片工藝效率非常高，點膠每小時超過1萬點，因此要求貼片膠具有良好的可滴膠性能，連續(xù)一致的膠點輪廓和大小，高的濕強度。要求膠點既不能流淌，也不能拉絲。由于使用了視覺檢查設備，貼片膠必須和典型的綠色或棕色電路板形成對比(如黃色和紅色)。不同的施膠工藝(注射器滴膠，針頭轉移，模板絲網(wǎng)印刷)對膠液的要求也不盡相同。由于貼片膠應用涉及多個技術領域(自動化，焊接，電子，膠粘劑等)，對點膠設備的依賴性及高速流水線操作的適應性，貼片膠的膠點形狀保持、拉絲控制、固化速度已成為SMT技術的難點和技術關鍵所在。膠粘劑的觸變性，凝膠時間，濕強度(green strength)，可滴膠性是配方選擇時重要的性能指標。膠點形狀保持和拉絲控制問題解決的關鍵是基體樹脂的粘度和觸變劑的添加量。樹脂的粘度高，配置的貼片膠肯定拉絲；粘度過低，配制的貼片膠會流淌。觸變劑的添加量少膠液會流淌，觸變劑的添加量多會使膠液變稠，膠擠出性差，同樣不能滿足使用。因此，選擇適當粘度的樹脂，添加適量的觸變劑是關鍵所在。
膠點形狀保持和拉絲控制問題解決的另一個思路是采用室溫固化劑如三乙烯四胺與低粘度環(huán)氧樹脂預反應，形成咖喱狀膏狀物，再加入潛伏性固化劑、促進劑、觸變劑配制成貼片膠，這樣貼片膠“稠而不粘”，不拉絲，也不流淌。這是本課題解決膠點形狀保持和拉絲控制問題的技術關鍵。
(3)貼片膠貯存穩(wěn)定性問題貼片膠一般在150℃，1～2min固化，貯存期為室溫3～6個月，若制成90℃，1～2min固化的貼片膠貯存穩(wěn)定性會大大降低，解決貯存穩(wěn)定性的技術關鍵是采用微膠囊包敷技術，微膠囊技術是一種用成膜材料把固體或液體包敷使形成微小粒子的技術。得到的微小粒子叫微膠囊，一般粒子大小在微米或毫米范圍。微膠囊是由被包囊材料和包囊材料組成的。包于內(nèi)部的材料一般稱作活性物、活性劑、芯材料、內(nèi)相、核、或填充物，它可以是藥物、固化劑、催化劑等。當包囊固化劑在室溫為固態(tài)且軟化點＜60℃，在溫度加熱到90℃時，會使微膠囊殼材料軟化并釋放出交聯(lián)固化劑。本課題的技術關鍵是用微膠囊包敷聚胺固化劑和潛伏性咪唑促進劑。這樣配制的貼片膠在5℃貯存期可達6～9個月。
本發(fā)明的貼片膠配方組成如下低粘度環(huán)氧樹脂 20～30份環(huán)氧稀釋劑 20～35份潛伏性固化劑 25～35份催化劑(微膠囊包敷) 1～5份觸變劑 5～15份填料 0～20份顏料 0.1～1份室溫固化劑 0.1～1份本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述的低粘度環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，國內(nèi)牌號有E51、E54、E56等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述環(huán)氧稀釋劑為三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甘油縮水甘油醚、鄰甲酚縮水甘油醚等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述潛伏性固化劑為聚合胺固化劑，如日本ADK公司生產(chǎn)的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述催化劑為微膠囊包敷的咪唑類固化劑，如廣州川井公司生產(chǎn)的MC120B、MC120D等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述觸變劑為兩類(1)氣相法白碳黑其比表面積選擇為200～380m2/g。
(2)蓖麻油衍生物如氫化蓖麻油、胺化蓖麻油等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述填料為硅微粉、輕質碳酸鈣、滑石粉等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述顏料為永固紅、永固黃等。
本發(fā)明的貼片膠配方組成中所述室溫固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。
本發(fā)明的貼片膠的制備方法為(1)潛伏性固化劑、觸變劑、顏料放入烘箱除凈水份。因為水份和濕氣會導致貼片膠貯存穩(wěn)定性下降，固化過程中膠層易產(chǎn)生氣泡。
(2)依此加環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、潛伏性固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻。
(3)將混合好的膠料過三輥機研磨3～5遍，合理控制輥距，因為機械壓力太大會壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降。
(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預聚合，提高貼片膠的粘度和成型性，使之適應點膠機高速點膠需要。
(5)開動真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，脫凈氣泡，即可灌裝。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例1配制一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠，用于高速點膠。
配方組成總重量份環(huán)氧樹脂E5426份三羥甲基丙烷三縮水甘油醚30份EH-4070S(日本ADK公司生產(chǎn)) 28份微膠囊包敷的咪唑類固化劑MC120D(廣州川井公司生產(chǎn))4份氣相法白碳黑EH-5(比表面積380m2/g) 6份氫化蓖麻油 5份永固紅2BP 0.5份二乙烯三胺 0.5份總重量份100份實施例2配制一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠，用于絲網(wǎng)印膠。
配方組成總重量份環(huán)氧樹脂E5125份三羥甲基丙烷三縮水甘油醚25份EH-4070S(日本ADK公司生產(chǎn)) 25份微膠囊包敷的咪唑類固化劑MC120D(廣州川井公司生產(chǎn))3份氣相法白碳黑EH-5(比表面積380m2/g) 8份氫化蓖麻油 3份輕質碳酸鈣 10份永固紅2BP 0.5份二乙烯三胺 0.5份總重量份100份配制工藝如下(1)將EH-4070S、氣相法白碳黑EH-5、輕質碳酸鈣、永固紅2BP放入烘箱于120℃烘3～4小時，除凈水份。
(2)依此加環(huán)氧樹脂E51或E54、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、EH-4070S、MC120D、氣相法白碳黑EH-5、氫化蓖麻油、輕質碳酸鈣、永固紅2BP于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻。
(3)將混合好的膠料過三輥機研磨3～5遍，合理控制輥距，因為機械壓力太大會壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降。
(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預聚合，提高貼片膠的粘度和成型性，使之適應點膠機高速點膠需要。
(5)開動真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，保持真空度0.09MPa攪拌3～4小時脫凈氣泡，即可灌裝。
配制的貼片膠物理機械性能見下表

權利要求
1.一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法，其特征為單組分高粘度紅色或黃色膏狀物，配方組成如下低粘度環(huán)氧樹脂20～30份環(huán)氧稀釋劑20～35份潛伏性固化劑 25～35份催化劑(微膠囊包敷)1～5份觸變劑5～15份填料 0～20份顏料 0.1～1份室溫固化劑0.1～1份。
2.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述低粘度環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，國內(nèi)牌號有E51、E54、E56等。
3.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述環(huán)氧稀釋劑為三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、甘油縮水甘油醚、鄰甲酚縮水甘油醚等。
4.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述潛伏性固化劑為聚合胺固化劑，如日本ADK公司生產(chǎn)的EH-4070S、EH-4337S、EH-4339S等。
5.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述催化劑為微膠囊包敷的咪唑類固化劑，如廣州川井公司生產(chǎn)的MC120B、MC120D等。
6.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述觸變劑有兩類(1)氣相法白碳黑其比表面積選擇為200～380m2/g；(2)蓖麻油衍生物如氫化蓖麻油、胺化蓖麻油等。
7.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述填料為硅微粉、輕質碳酸鈣、滑石粉等。
8.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述顏料為永固紅、永固黃等。
9.如權利要求1的貼片膠，其特征是所述室溫固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。
10.如權利要求1～9之一的貼片膠的制備方法為(1)潛伏性固化劑、觸變劑、顏料放入烘箱除凈水份。因為水份和濕氣會導致貼片膠貯存穩(wěn)定性下降，并且固化過程中膠層易產(chǎn)生氣泡；(2)依此加環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、潛伏性固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料于行星攪拌釜中，攪拌20～30min.使原料混合均勻；(3)將混合好的膠料過三輥機研磨3～5遍，合理控制輥距，因為機械壓力太大會壓破微膠囊包敷的催化劑，使貼片膠貯存穩(wěn)定性下降；(4)將研磨過的膠加入到行星攪拌釜中，再慢慢加入室溫固化劑使膠預聚合，提高貼片膠的粘度和成形性，使之適應點膠機高速點膠需要；(5)開動真空系統(tǒng)，邊攪拌邊抽真空，脫凈氣泡，即可灌裝。
全文摘要
本發(fā)明為一種單組分中溫快速固化環(huán)氧貼片膠及其制備方法，應用于表面貼裝技術(SMT)中元器件和芯片的粘貼。該膠由環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、固化劑、催化劑、觸變劑、填料、顏料等組成，采用三輥研磨、行星攪拌、微膠囊包敷等技術制備而成。該膠具有較高的成形性，90℃時1～2min.固化，粘接強度10～15MPa，5℃貨架壽命可達6～9個月。
文檔編號C09J7/00GK1872936SQ20051007310
公開日2006年12月6日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權日2005年5月31日
發(fā)明者翟海潮, 李印柏, 林新松, 王兵 申請人:北京聯(lián)合鈦得膠粘劑有限公司