專利名稱：一種可低溫快速固化的表面貼裝膠粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面貼裝用膠粘劑，尤其涉及一種可用于熱敏元件的可低溫快速固化 的粘接性能高的表面裝膠粘劑。
背景技術(shù)：
表面貼裝技術(shù)(SMT)作為新一代電子組裝技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，SMT發(fā)展迅 速、應(yīng)用廣泛，在許多領(lǐng)域已完全取代了傳統(tǒng)的電子組裝技術(shù)。SMT以自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，使 電子組裝技術(shù)產(chǎn)生了根本的、革命性的變革，并在應(yīng)用過(guò)程中不斷地發(fā)展完善。表面貼裝技 術(shù)(SMT)是當(dāng)今電子組件的一種全新技術(shù)，它是將微小型的無(wú)引線元器件或引線極短的元 器件，直接焊在印制電路板上。采用這一技術(shù)，整機(jī)體積可減小40%，重量減輕75 %，而且提 高了整機(jī)的功能和可靠性。采用表面貼裝技術(shù)的電路具有體積小、重量輕、功能強(qiáng)等特點(diǎn)， 而且該項(xiàng)技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，可以提高電路的高速性能和產(chǎn)品的可靠性，并且可以 降低成本，在電子工業(yè)上使用有明顯的優(yōu)勢(shì)。SMT的廣泛應(yīng)用滿足了新一代電子產(chǎn)品的需要，也為開(kāi)發(fā)新的電子化學(xué)品提出了 新的要求。表面貼裝膠粘劑是一種可低溫快速固化的單組分表面貼裝膠粘劑，簡(jiǎn)稱貼片膠。 貼片膠是表面組裝技術(shù)中關(guān)鍵的材料之一，主要是在波峰焊接和回流焊接工藝中，用來(lái)將 元器件固定在印制電路板上，確保元器件在貼裝之后不發(fā)生移位或脫落。貼片膠的性能是 影響貼裝元器件的可靠性與合格率的關(guān)鍵因素。通常，貼片膠應(yīng)具有粘度低、觸變性好，粘 結(jié)強(qiáng)度高、耐高溫、絕緣性能好、固化時(shí)間短且儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)以及良好的可點(diǎn)膠性等特性。作為SMT應(yīng)用的主要材料之一的表面貼裝膠粘劑，它的性能是提高組裝可靠性和 合格率的關(guān)鍵因素。只有提高其穩(wěn)定性和可操作性，才能滿足SMT的高質(zhì)、高量、高速、微型 化和無(wú)鉛化的要求。在高度自動(dòng)化的SMT生產(chǎn)線上使用的單組分表面貼裝膠粘劑，除了具 備連接強(qiáng)度高、耐高溫、絕緣性能好、低溫快速固化和儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等特性外，還必須具有良 好的操作性，適應(yīng)各種貼裝工藝。高端貼片膠產(chǎn)品的具體性能要求如下
1)、連接強(qiáng)度SMT貼片膠必須具備較強(qiáng)的連接強(qiáng)度，在被固化后，既使在焊料熔化的 溫度下也不剝離；
2)、點(diǎn)涂性目前貼片膠對(duì)印制板的分配方式多采用點(diǎn)涂方式，因此要求貼片膠要適應(yīng) 各種貼裝工藝，而且易于每種元器件的供給量；
3)、無(wú)拖尾、塌落貼片膠一旦被沾在焊盤上，元器件就無(wú)法實(shí)現(xiàn)與印制板的電氣性連 接，所以，貼片膠必須在涂布時(shí)無(wú)拖尾、涂布后無(wú)塌落，以免污染焊盤；
4)、低溫快速固化性固化時(shí)，不耐熱的元器件(LED、鋁電解電容等)也要通過(guò)再流焊 爐，所以要求固化條件必須滿足低溫、短時(shí)間；
5)、自調(diào)整性再流焊、預(yù)涂工藝中，貼片膠是在焊料熔化前先固化、固定元器件的，所 以會(huì)妨礙元器件焊接和自我調(diào)整(依靠焊料表面張力來(lái)進(jìn)行自我位置修正)；
6)、滿足環(huán)境試驗(yàn)要求貼片膠固化物必須滿足耐高溫，高濕，和耐酸堿等環(huán)境試驗(yàn)的 要求。
隨著SMT行業(yè)迅速的發(fā)展，貼片膠需求量不斷增大，市場(chǎng)潛力巨大。目前市場(chǎng)推出的貼片膠，不能做到既快速固化、粘接強(qiáng)度高又要儲(chǔ)存期穩(wěn)定，而且在產(chǎn)品穩(wěn)定性和操作性 有待改善。目前性能要求和市場(chǎng)需求情況，有必要開(kāi)發(fā)一種可低溫快速固化的單組分表面 貼裝膠粘劑，既能做到低溫快速固化，粘結(jié)強(qiáng)度高而且儲(chǔ)存期穩(wěn)定，又能滿足使用工藝的自 動(dòng)化要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決的現(xiàn)有表面貼裝膠粘劑不能低溫固化、粘結(jié)強(qiáng)度低級(jí)儲(chǔ)存期不穩(wěn) 定的技術(shù)問(wèn)題，提供一種可低溫快速固化、儲(chǔ)存期穩(wěn)定、粘接力高的表面貼裝膠粘劑。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的可低溫快速固化的表面貼裝膠粘劑，由下列 重量百分含量的原料配置而成
雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 改性環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 增韌劑一 2 10 %、 潛伏性固化劑一0. 5 14. 5%、 促進(jìn)劑一 1. 5 10. 5 %、 觸變劑一 20 59 %、 偶聯(lián)劑一 1. 1 10.8 %、 無(wú)機(jī)填料一0. 5 14. 8 %、 顏料一0 6 %。本發(fā)明提供的表面貼裝膠粘劑主要是在波峰焊接和回流焊接工藝中，用來(lái)將元器 件固定在印制板上，一般用點(diǎn)膠或鋼網(wǎng)印刷的方法來(lái)分配，以保持元器件在印刷電路板上 的位置，確保在裝配線上傳送過(guò)程中元器件不會(huì)丟失，貼上元器件后放入烘箱或再流焊機(jī) 加熱硬化。它與所謂的焊膏是不相同的，一經(jīng)加熱硬化后，再加熱也不會(huì)溶化，也就是說(shuō)，貼 片膠的熱硬化過(guò)程是不可逆的。表面貼裝膠粘劑的使用效果會(huì)因熱固化條件、被連接物、所 使用的設(shè)備、操作環(huán)境的不同而有差異。由于采用了上述組分配比，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)①儲(chǔ)存期穩(wěn) 定，在40°C時(shí)貯存1個(gè)月后，粘度變化率為10%，室溫下的貯存期為4個(gè)月，在2— 10°C下的 貯存期為8個(gè)月；②粘度低，觸變性好，粘度為5000-6000厘泊，觸變指數(shù)為7. 5 ；③線膨脹 系數(shù)低，40-60ppm/°C ；④固化速度快，80°C下5分鐘固化；⑤剪切強(qiáng)度為16MPa。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的低粘度、低線膨脹系數(shù)的底部填充膠，可以由下列重量百分含量的 原料配置而成
雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 改性環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 增韌劑一 2 10 %、 潛伏性固化劑一0. 5 14. 5%、 促進(jìn)劑一 1. 5 10. 5 %、觸變劑一 20 59 %、 偶聯(lián)劑一 1. 1 10.8 %、 無(wú)機(jī)填料一0. 5 14. 8 %、 顏料一0 6 %。其中，雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂可選用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，如殼牌公司的828環(huán)氧樹(shù)脂，陶 氏公司的331環(huán)氧樹(shù)脂；也可以選用雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂，如殼牌公司的862環(huán)氧樹(shù)脂。還可 以選用雙酚AD型、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)羧酸類縮水甘油醚等環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧值為0. 45 0. 8，其 分子量為1000到5000。改性環(huán)氧樹(shù)脂可以由雙戊二烯改性雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂，獲得四官能團(tuán)型的雙戊二烯 環(huán)氧樹(shù)脂，這樣可以提高樹(shù)脂的反應(yīng)活性，降低反應(yīng)溫度，同時(shí)提高耐熱性。增韌劑可以選用丙烯酸橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯 丁二烯橡膠等彈性體材料。即 可以從中任選一種材料，也可以選用兩種或兩種以上的材料混合使用。增韌劑用來(lái)降低產(chǎn) 品的線膨脹系數(shù)，提高粘接性。 潛伏性固化劑可選用改性胺加和物或改性咪唑加成物，其中改性胺加和物效果最 佳，比如日本味之素公司的PN-40，可以有效的降低固化反應(yīng)溫度。促進(jìn)劑可選用三烷基磷酸酯、巰基苯并噻唑、a—巰基苯并噻唑等。作為三烷基磷 酸酯，有C5-C10的烷基物，三辛基磷酸鹽也是較好的選擇。為了提高作業(yè)性和安全性，添加 量在0. 1-40或是1-30重量之間為好?？梢苑乐箍蓳闲院头磻?yīng)性降低，未滿0. 1重量添加 效果就會(huì)降低，而超過(guò)40重量則會(huì)降低反應(yīng)性。特別是在低溫的情況下對(duì)固化速度要求很 高，需要添加固化促進(jìn)劑，一般是單獨(dú)使用C7H5NS2表示的巰基苯并噻唑及其介電體或是 混合物低溫反應(yīng)效果會(huì)更佳。觸變劑可選用膨潤(rùn)土，納米無(wú)水二氧化硅，聚酰胺蠟中的至少一種。如果粘結(jié)劑的 觸變性的改善效果不是很充分，元器件保持力低，加熱固化前的元器件會(huì)產(chǎn)生移位等問(wèn)題， 同時(shí)固化時(shí)粘接劑塌角增大，焊料就難以粘附在基板電極上等。添加觸變劑能夠提高點(diǎn)膠 性能，能夠防止元器件移位和加熱塌角的擴(kuò)大。偶聯(lián)劑可以選用選擇3—縮水甘油丙基三甲氧基硅烷、3—縮水甘油丙基甲基二甲 氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷等。但是，其中效率最高的是 3—縮水甘油丙基甲基二甲氧基硅烷。用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理的時(shí)候，是為了提高觸變 劑和環(huán)氧樹(shù)脂的親和性，提高觸變劑的分散性和耐濕耐熱性，以及樹(shù)脂的流動(dòng)性。無(wú)機(jī)填料可選用線膨脹系數(shù)較小的材料，比如，石英、合成硅、結(jié)晶硅、氧化鋁、氮 化硼、氧化鎂等。其平均粒徑為2 lOum，要求最大粒徑在25um以下。顏料可選用耐熱性 較好的有機(jī)紅顏料。上述材料都可以在化工產(chǎn)品廠商購(gòu)買到。下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明 實(shí)施例1
本實(shí)施例下列重量百分含量的原料配置而成
862環(huán)氧樹(shù)脂5. 8%
四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂29. 6%
丙烯酸橡膠2%PN-40固化劑0. 5%
巰基苯并噻唑1. 5%
膨潤(rùn)土59%
3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷1. 1%
氧化鋁0. 5%
實(shí)施例2
本實(shí)施例所述的低粘度、低線膨脹系數(shù)的底部填充膠的重量百分比為
862環(huán)氧樹(shù)脂16. 1%
四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂5. 8%
丙烯酸橡膠6%
PN-40 固化劑14. 5%
巰基苯并噻唑6%
納米無(wú)水二氧化硅20%
3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷10. 8%
氧化鋁14.8%
紅顏料6%
實(shí)施例3
本實(shí)施例所述的低粘度、低線膨脹系數(shù)的底部填充膠的重量百分比為
862環(huán)氧樹(shù)脂32. 4%
四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂5. 9%
丙烯酸橡膠10%
PN-40固化劑7. 5%
三辛基磷酸鹽10. 5%
納米無(wú)水二氧化硅20%
3_縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷6 %
氧化鋁7. 7 %
實(shí)施例4
本實(shí)施例所述的低粘度、低線膨脹系數(shù)的底部填充膠的重量百分比為
862環(huán)氧樹(shù)脂59%
四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂5. 8%
丙烯酸橡膠2%
PN-40固化劑0. 5%
巰基苯并噻唑1. 5%
聚酰胺蠟粉20%
3_縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷1. 1%
氧化鋁7. 1%
紅顏料3%
實(shí)施例5
828環(huán)氧樹(shù)脂5. 8%四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂59%
丙烯酸橡膠5%
PN-40固化劑0. 5%
三辛基磷酸鹽3%
納米無(wú)水二氧化硅23. 2%
3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷3%
氧化鋁0. 5%
實(shí)施例6
862環(huán)氧樹(shù)脂5. 8%
四官能團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂32. 4%
丙烯酸橡膠2%
PN-40固化劑1. 3%
巰基苯并噻唑1. 5%
聚酰胺蠟粉40%
3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷6%
氧化鋁8%
紅顏料3%
按上述實(shí)施例的重量百分比配方來(lái)配制可低溫固化的表面貼裝膠粘劑，先對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂 和無(wú)機(jī)填料進(jìn)行加熱處理，并同時(shí)用行星攪拌機(jī)攪拌、溶解、混合、分散，從而得到本表面貼 裝膠粘劑，再用高速分散機(jī)將混合料分散均勻后，經(jīng)100目以上的篩分過(guò)濾后進(jìn)行真空脫 泡處理，最后由灌裝機(jī)灌裝。此外還可以根據(jù)本發(fā)明提供的配比以及提供其它的材料來(lái)配 制可低溫固化的表面貼裝膠粘劑。對(duì)本發(fā)明按以下方法進(jìn)行性能測(cè)試
拉絲發(fā)生率在印刷基板上用點(diǎn)膠機(jī)以0. 12秒/ 一點(diǎn)的速度連接10000點(diǎn)涂布粘接 齊U，測(cè)定拉絲狀點(diǎn)數(shù)，(a點(diǎn)/10000點(diǎn))/100%為拉絲發(fā)生率。零件偏差距離在涂布了粘接劑的印刷基板上安裝IC組件，并加裝加震器，5分鐘 后IC組件移動(dòng)距離Imm為部件偏差距離。固化反應(yīng)溫度用熱機(jī)械分析儀(DSC)來(lái)測(cè)定固化的最佳反應(yīng)溫度。固化反應(yīng)速度用熱機(jī)械分析儀(DSC)來(lái)測(cè)定80°C的固化反應(yīng)時(shí)間。線膨脹系數(shù)用熱機(jī)械分析(TMA)測(cè)定在80攝氏度下10分鐘固化而得的固化物 來(lái)測(cè)試線膨脹系數(shù)。剪切力制成15mm*30mm剪切力合粘接力強(qiáng)的試片，用拉力機(jī)測(cè)試其試片的剪切力。按照以上測(cè)試方法所得的表面貼裝膠粘的性能指標(biāo)如下
拉絲發(fā)生率(％):0
固化時(shí)間(80°C):5分鐘
線膨脹系數(shù)(ppm/°c): 46 元件偏差距離(mm): 0. 05 固化溫度(°C):75剪切力17MPA
觸變指數(shù)7. 5
由于采用了上 述組分配比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)①儲(chǔ)存期穩(wěn)定，在40°C時(shí)貯存1個(gè)月 后，粘度變化率為10%，室溫下的貯存期為4個(gè)月，在2 — 10°C下的貯存期為8個(gè)月；②觸變 性好，無(wú)拉絲；③線膨脹系數(shù)低，40-60ppm/°C ；④固化速度快，80°C下5分鐘固化⑤剪切強(qiáng) 度為17MPa。
權(quán)利要求
1.一種可低溫快速固化的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，由下列重量百分含量的原料 配置而成雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 改性環(huán)氧樹(shù)脂一 5. 8 59 %、 增韌劑一 2 10 %、 潛伏性固化劑一0. 5 14. 5%、 促進(jìn)劑一 1. 5 10. 5 %、 觸變劑一 20 59 %、 偶聯(lián)劑一 1. 1 10.8 %、 無(wú)機(jī)填料一0. 5 14. 8 %、 顏料一0 6 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述的雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂為雙 酚A型、雙酚AD型、雙酚F型、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)羧酸類縮水甘油醚中的一種，環(huán)氧值為0. 45 0. 8，其分子量范圍為1000 5000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述改性環(huán)氧樹(shù)脂是四官能 團(tuán)型雙戊二烯環(huán)氧樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述增韌劑是丁二烯 丙烯腈 橡膠、丁二烯橡膠、丙烯酸橡膠的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述的潛伏性固化劑為改性 胺加和物或改性咪唑加成物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述的促進(jìn)劑是三烷基磷酸 酯、巰基苯并噻唑、a—巰基苯并噻唑中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述的觸變劑為膨潤(rùn)土、納米 無(wú)水二氧化硅、聚酰胺蠟中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為3—縮水甘油丙 基三甲氧基硅烷、3—縮水甘油丙基甲基二甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、 二甲基二氯硅烷中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝膠粘劑，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填料的平均粒徑為 2 10um，最大粒徑在25um以下。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可低溫快速固化的表面貼裝膠粘劑，其由下列重量百分含量的原料配置而成雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂5.8～59%、改性環(huán)氧樹(shù)脂5.8～59、增韌劑2～10%、潛伏性固化劑0.5～14.5%、促進(jìn)劑1.5～10.5%、觸變劑20～59%、偶聯(lián)劑1.1～10.8%、無(wú)機(jī)填料0.5～14.8%、顏料0～6%。由于采用了上述組分配比，本發(fā)明克服了現(xiàn)有表面貼裝膠粘劑的缺陷并具有①儲(chǔ)存期穩(wěn)定；②粘度低，點(diǎn)膠性能優(yōu)良；③線膨脹系數(shù)低，40-60ppm/℃；④固化速度快，80℃5分鐘固化；⑤剪切強(qiáng)度為16MPa等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09J163/10GK102079957SQ20101058032
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者葉婷, 黃偉進(jìn) 申請(qǐng)人:深圳市庫(kù)泰克電子材料技術(shù)有限公司