一种固态填充胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种固态填充胶及其制备方法和应用，该填充胶包括以下质量百分比的组成：聚氨酯50～85％，导热陶瓷5～35％，氢氧化物1～10％，玻璃粉1～3％，硅微粉1～3％，填料1～15％。本发明专利技术产品在温度150～200℃下可熔化为液态，具有很强的流动性，在温度下降到150℃以下，逐步凝固成固态，从而起到芯片底部填充、元件粘接固定功能；而且通过导热陶瓷的添加，使本发明专利技术产品具有良好的导热及散热功能。此外，本发明专利技术产品对不同材质、不同界面材料均具有很强的粘接性能，又具有耐磨、耐老化、耐气候等特性，因此可应用于电子电器、机电设备制造、SMT加工制造中的芯片底部填充、元器件粘接固定、元器件的导热散热等方面。

Solid filling glue, preparation method and application thereof

The invention relates to a solid-state filling adhesive and its preparation method and application. The filling adhesive comprises the following mass percentage components: polyurethane 50-85%, thermal conductive ceramics 5-35%, hydroxide 1-10%, glass powder 1-3%, silica powder 1-3%, filler 1-15%. The product of the invention can be melted into a liquid state at temperature 150-200 degrees Celsius, has strong fluidity, and solidifies into a solid state step by step when the temperature drops below 150 degrees Celsius, thus playing the functions of filling the bottom of the chip and bonding and fixing the components; furthermore, the product of the invention has good heat conduction and heat dissipation functions by adding thermal conductive ceramics. In addition, the product of the invention has strong adhesive properties to different materials and different interface materials, and has the characteristics of wear resistance, aging resistance and climate resistance, so it can be applied to electronic and electrical equipment, mechanical and electrical equipment manufacturing, SMT processing and manufacturing chip bottom filling, component bonding and fixing, thermal conduction and heat dissipation of components, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种固态填充胶及其制备方法和应用
本专利技术属于胶粘剂
，尤其涉及一种固态填充胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着电子产业的迅猛发展，与之密切相关的电子封装技术也越来越先进。智能化、质量轻、体积小、速度快、功能强、可靠性好等成为电子产品的主要发展趋势。在这种发展趋势下，CSP/BGA芯片的底部填充胶由于具有工艺操作好、易维修、抗冲击、抗跌落等诸多优点而得到了越来越广泛的应用。但是，现有技术中的底部填充胶一般使用环氧树脂作为主要成分，而环氧树脂则具有粘度大、流动性差、耐候性差、导热散热性较差等缺点，在户外使用容易失效。此外，现有的底部填充胶在应用时还存在以下不足：1)需要经过焊接、焊锡，过回流炉固化后再施胶，再过回流炉热固化，即需要两次回流炉热固化，浪费了时间及成本；2)现有的底部填充胶没有导热性能，无法满足填充、粘接、固定后的导热及散热要求；3)现有芯片产品返修多采用自动设备进行加热、吸取芯片工艺，使用现有的底部填充胶使焊盘上的残胶不容易清理干净，且在清理过程中容易损伤焊盘，导致返修后不良率过高、成本过高。4)现有技术产品均为液态胶水，在现有的施工工艺上，均采用点胶设备、喷胶设备施胶，造成设备投入多、工艺复杂，制造成本高、效率低现象。5)现有技术产品均需要将胶水冷藏或冷冻储存，导致储存和储运成本高、麻烦，无法实现长途、出口运输，且液态胶水的保质期比较短，均在6个月内；并且液态胶水在使用前需提前解冻5～8小时。有鉴于此，确有必要提供一种固态填充胶，该固态填充胶具有热流动性好、耐候性好和导热散热性好等诸多优点，并提高本产品的工艺适用型，使得该产品既可用于芯片的底部填充，也可用于电子元器件的表面涂覆和封装。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种固态填充胶，该固态填充胶具有流动性好、耐候性好和导热散热性好等诸多优点，可以在受热下快速填充芯片的底部而无空穴，可运用在电子元器件中对芯片进行更好的加固保护。本专利技术的目的之二在于：提供了所述固态填充胶的制备方法。本专利技术的目的之三在于：提供了所述固态填充胶的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种固态填充胶，包括以下质量百分比的组成：其中，聚氨脂(TPU)材料具有优异的高张力、高拉力、强韧和耐老化等特性，是目前市场成熟的环保材料之一。目前，聚氨脂已广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时它具有高防水性、透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。聚氨脂作为本产品的主材料，其热熔温度大约在150～200℃，热熔温度低于锡膏热熔温度，因此，在芯片返修时采用吸盘可轻易取下，不会留残胶，不会导致焊盘污染或损伤。优选地，所述导热陶瓷为氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铍、氧化铝、氧化锌、氧化钙、氧化硅和氧化镁中的至少一种。更优选地，所述导热陶瓷为氮化硼、氮化铝、碳化硅和氧化铍中的至少一种，该陶瓷材料具有更佳的导热性能。优选地，所述导热陶瓷的导热系数≥80W/(m·K)，更优选为≥100W/(m·K)。例如，导热陶瓷可以为氮化硼、氮化铝、碳化硅和氧化铍。需要说明的是，除导热陶瓷外还可以选择其它导热材料，如石墨烯材料，只要能满足导热系数≥80W/(m·K)的要求即可，若导热系数过低，会使得固态填充胶的导热效果变差，无法使固态填充胶具备优异的导热散热性能。优选地，所述氢氧化物为氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锌和氢氧化镁中的至少一种。优选地，所述填料为碳酸钙、滑石粉、膨润土、热解硅石、碳黑、沸石和云母中的至少一种。优选地，所述固态填充胶还包括质量百分比为0.2％～1％的色料，所述色料选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、永固黄、永固紫、钛白粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。优选地，所述固态填充胶还包括质量百分比为0.5％～2％的固化促进剂，所述固化促进剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十一碳烷基咪唑、2-十七碳烷基咪唑和3-苯基-1，1-二甲基脲中的至少一种。添加固化促进剂能够加快填充胶在常温下的固化，加快固化反应速率。优选地，所述固态填充胶还包括质量百分比为0.3％～2％的触变剂，所述触变剂选自气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油和聚酰胺蜡中的至少一种。添加触变剂可以降低固态填充胶的相对粘度，改善固态填充胶在加热时的流变性。相比于现有技术，本专利技术产品在温度150～200℃下可熔化为液态，具有很强的流动性，在温度下降到150度以下，逐步凝固，形成固态形状，从而起到芯片填充、元件粘接及固定功能；而且，通过导热陶瓷及其他导热材料的添加，使本专利技术产品具有良好的导热及散热功能。此外，本专利技术产品对不同材质、不同界面材料均具有很强的粘接性能，又具有韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，因此可应用于电子电器、机电设备制造、SMT加工制造中的芯片底部填充、元器件粘接固定、元器件的导热散热等众多方面。其中，所述的固态填充胶的制备方法，包括以下步骤：步骤1)、按比例称取聚氨脂、导热陶瓷、氢氧化物、玻璃粉、硅微粉和填料并分别加入反应釜中，在真空度为-0.1MPa～-0.02MPa，温度为30℃～80℃的环境下以3000r/min～3500r/min的速度搅拌0.5～1.5h，得到混合均匀的混合材料；步骤2)、将步骤1)制得的混合材料进行冷却，冷却至室温后进行研磨，研磨至细度为0.1～3微米；优选地，分三次研磨，第一次研磨至细度为10～12微米，第二次研磨至细度为5～8微米，第三次研磨至细度为0.1～3微米；步骤3)、将步骤2)研磨好的混合材料在150～200℃下进行加热熔解，将熔解后的混合材料压铸成片材，选取片材其中一面施双面胶，尺寸分切后装入卷式料盘，即得产品。其中，所述的固态填充胶的对芯片底部填充的施胶方法，将固态填充胶贴覆在芯片边缘，贴覆后于150～200℃，加热10～20s熔解。其中，所述的固态填充胶的用途，所述固态填充胶用在集成线路板表面贴装工艺中对芯片底部进行填充；或/和用于元器件的粘接固定；或/和用于元器件的导热散热。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术产品使用过程中可直接采用自动化设备(SMT设备)进行粘接，粘接后可以与锡膏同时过回流炉固化，而无需重新购置点胶设备、喷胶设备、回流焊机及烘箱，节约时间及成本，提高生产效率。2)芯片在使用过程中会产生热量，胶体在热量下会降低其粘接强度，而本专利技术产品固化后胶体耐高温性能强，并具有较高的导热散热功能，完全能够满足芯片运作过程中的粘接固定、导热散热要求。3)芯片在返修时，实际温度会按锡膏熔点(230～240℃)加热，此时，本专利技术产品已经充分熔解，芯片采用吸盘可轻易取下，残胶及锡膏能成块或成片取下，而不会污染焊盘或导致焊盘损伤，从而提高返修效率及产品的良率，也大大降低了报废成本。4)使用本专利技术产品粘贴于芯片底部，胶体在加热(150～200℃)下能快速熔解、流动，并填充到芯片底部缝隙，且固化速度和粘接强度远高于现有底部填充胶。5)本专利技术产品属于固态产品，性能稳定，无需冷藏或冷冻储存、运输，可通过快递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态填充胶，其特征在于，包括以下质量百分比的组成：

【技术特征摘要】
1.一种固态填充胶，其特征在于，包括以下质量百分比的组成：2.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述导热陶瓷为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化锌、氧化钙、氧化硅和氧化镁中的至少一种。3.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述导热陶瓷的导热系数≥80W/(m·K)。4.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述氢氧化物为氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锌和氢氧化镁中的至少一种。5.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉、膨润土、热解硅石、碳黑、沸石和云母中的至少一种。6.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述固态填充胶还包括质量百分比为0.2％～1％的色料，所述色料选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、永固黄、永固紫、钛白粉、炭黑、氧化铁红和氧化铁黄中的至少一种。7.根据权利要求1所述的固态填充胶，其特征在于：所述固态填充胶还包括质量百分比为0.5％～2％的固化促进剂，所述固化促进剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-十一碳烷基咪唑、2-十七碳烷基咪唑和3-苯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑滨，卢海鹏，黄伟希，刘伟康，刘鑫，刘准亮，
申请(专利权)人：东莞市新懿电子材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44