一种低温半烧结导电导热胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低温半烧结导电导热胶及其制备方法，按重量份计包括如下组分：固体环氧树脂A 0.1～2份；液体环氧树脂B 0.5～2份；液体环氧树脂C 0.5～2份；液体环氧树脂D 0.1～2份；环氧化羟基封端聚丁二烯0.1～1份；酸酐固化剂2～8；潜伏性固化剂0.1～2份；偶联剂0.1～1份；导电填料E 20～60份；导电填料F 10～40份；导电填料G 10～40份；溶剂0.1～3份。与现有技术相比，本发明专利技术针对高功率、高发热量的芯片，本发明专利技术提供了高导热性，可以快速传导芯片产生的热量，保证芯片稳定高效工作。保证芯片稳定高效工作。

【技术实现步骤摘要】
一种低温半烧结导电导热胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及导电材料
，具体涉及一种低温半烧结导电导热胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着芯片设计、散热设计等技术的不断发展，大功率LED、金属
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氧化物半导体场效应晶体管(简称MOS管)、绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)等大功率器件取得了长足的进展。大功率器件芯片长时间使用会产生大量的热量，热量的积聚会导致芯片过热而损害，缩短其使用寿命。这就要求粘接芯片与引线框支架的电子胶黏剂不仅需要高的粘接强度，还需要其具有良好的导电导热性，辅助芯片散热。目前对于提高导热性，国内外胶料配方研究工作大体分为三个方向：第一，是引入纳米级的银粉，如添加纳米级的银微粒，或选择针状等形貌特异的纳米银线掺杂添加，来提高导电胶的导电导热性能。对于纳米银粉而言，其熔点温度与纳米银粉的粒径之间存在直接关系，一般而言，粒径在30nm以下，纳米银粉的熔点可以低至250℃以下，且粒径越细，熔点越低。在导电胶中填充粒径小于30nm纳米银粉，其在加热烘烤固化过程中纳米银将产生熔化，在冷却过程中，这些纳米银粉之间可以直接浸润熔合，实现导电填料的导电导热。这种方式由于成本高，受纳米银粉产量等问题限制，存在一定局限性。第二，添加非导电的高导热材料如碳化硅、金刚石等粉末，从而提高胶体的导热性能。但这种方式对于导电胶的其他性能如导电性，加工性等方面造成很大的难题，从而影响了导电胶的整体性能。第三，提高银含量来增加导热性。但由于银粉的增加导致粘度增加，严重影响胶的操作性，所以一些企业通过添加大量溶剂，利用固化时溶剂的挥发来提高固化后的银含量，从而提高导热导电性能。但这种方式因固化时的挥发失重过大，容易在银粉烧结过程中产生较多孔洞，影响材料的致密性，在环保和操作性方面都存在问题。
[0003]为了实现低温烧结，从工艺上来说，目前主要有两种方式，热压烧结和常压烧结。因为银的熔点为961℃，要使银粉在低温下熔合，必须使银粉在加热的同时充分接触，才能达到低孔隙率，高导电导热性。热压烧结需要特殊设备，如压力烘箱；同时在加压的过程中会给芯片施加同样的压强，造成一些芯片承压破坏或隐裂，成品率下降，给规模化生产带来不便。所以大部分的研究倾向于常压下烧结。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高导电、高导热的低温半烧结导电导热胶及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低温半烧结导电导热胶，按重量份计包括如下组分：
[0006]固体环氧树脂A 0.1～2份；
[0007]液体环氧树脂B 0.5～2份；
[0008]液体环氧树脂C 0.5～2份；
[0009]液体环氧树脂D 0.1～2份；
[0010]环氧化羟基封端聚丁二烯 0.1～1份
[0011]酸酐固化剂 2～8；
[0012]潜伏性固化剂 0.1～2份；
[0013]偶联剂 0.1～1份；
[0014]导电填料E 20～60份；
[0015]导电填料F 10～40份；
[0016]导电填料G 10～40份；
[0017]溶剂 0.1～3份。
[0018]进一步地，所述的固体环氧树脂氧树脂A为双官能团环氧树脂，相对分子量278，环氧当量140～160g/eq，总氯<0.2％；其化学结构式如下式所示，
[0019][0020]液体环氧树脂B为双官能团环氧树脂，相对分子量222，环氧当量110～130g/eq，总氯<0.06％，粘度400mPa
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s。其化学结构式如下式所示，
[0021][0022]液体环氧树脂C为双官能度环氧树脂，相对分子量284，其环氧当量155～170g/eq，25℃粘度350～550mPa
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s，总氯<1％。具有透明、低粘度和柔韧等特性。其化学结构式如下式所示，
[0023][0024]液体环氧树脂D为三官能度环氧树脂，其分子结构中含有一个内环氧基和两个端环氧基，环氧当量170～200g/eq，25℃粘度3000～5000mPa
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s，耐高温150
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200℃，耐候性好、高强度和高反应活性。其化学结构式如下式所示，
[0025][0026]所述的固体环氧树脂A表现出一定的对称结构，具有低固化收缩率、优异的尺寸稳定性、高机械强度，有利于为固化体系提供耐热和传热功能。同时利用固体环氧树脂B和C的低粘度和低卤素含量，为树脂体系提供一定韧性，同时降低树脂体系的卤素含量，进一步降低芯片粘接中电化学腐蚀的风险。所述液体环氧树脂D分子上的缩水甘油酯基具有较高的反应活性，克服了一般脂环族环氧树脂对脂肪胺反应活性低，对咪唑及三级胺几乎不能固化的缺点，既能酸酐固化又能胺类固化。
[0027]所述的环氧化的羟基封端聚丁二烯包含三种官能团，既有环氧基团，又有双键，还含有羟基。30℃时粘度5000～30000mPa
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s，环氧乙烷含量2％～7％，分子量1000～3000，羟基含量1.0～2.0mmol/g。既能提高树脂体系的交联密度，又能增加韧性。可选的产品有可选的产品有克雷威利公司的Poly bd 600E，Poly bd605E，大赛璐公司的PB3600和齐龙化工的EHTPB。其化学结构式如下式所示，
[0028][0029]进一步地，所述的酸酐固化剂包括四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、2,4
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二乙基戊二酸酐、甲基纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐(DDSA)、4
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甲基六氢苯酐等，其特征在于所述的酸酐是液态或较低熔点的酸酐，与环氧树脂配合量大，降低树脂体系粘度，固化物收缩率小；固化物热变形温度较高；耐热性能好；力学及电学性能优良；它可以是一种也可以是多种配合使用。
[0030]所述的潜伏性固化剂包括芳香胺改性咪唑加成物或其衍生物中的几种或任意一种。咪唑改性或胺类改性潜伏性固化剂，优先选用微胶囊化胺类固化剂。微胶囊化胺类固化剂，常温下属于液体状，有利于固化剂在体系中的分散。同样添加量的情况下，与粉末固化剂比，更有利于提高导电填料的添加量。同时，潜伏性固化剂在常温或低温时能够保持良好的稳定性，在中高温条件下激发活性，触发反应，有利于导电胶的固化成型。在单独使用酸酐固化剂时，导电胶固化反应速度非常缓慢，配合使用潜伏性固化剂一方面可以促进酸酐反应，提高固化效率，另一方面可以降低固化温度。具体地可选用旭化成公司的HXA
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3792、HX
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3921、HX
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3088F、HX
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3932HP、HX
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3941HP。
[0031]所述的偶联剂包括硅烷偶联剂，可选用Z
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6040，A
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186，A
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174，KH<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温半烧结导电导热胶，其特征在于，按重量份计包括如下组分：固体环氧树脂A 0.1～2份；液体环氧树脂B 0.5～2份；液体环氧树脂C 0.5～2份；液体环氧树脂D 0.1～2份；环氧化羟基封端聚丁二烯 0.1～1份酸酐固化剂 2～8；潜伏性固化剂 0.1～2份；偶联剂 0.1～1份；导电填料E 20～60份；导电填料F 10～40份；导电填料G 10～40份；溶剂 0.1～3份。2.根据权利要求1所述的低温半烧结导电导热胶，其特征在于，所述的固体环氧树脂A为双官能团环氧树脂，相对分子量278，环氧当量140～160g/eq，总氯&lt;0.2％；液体环氧树脂B为双官能团环氧树脂，相对分子量222，环氧当量110～130g/eq，总氯&lt;0.06％，粘度300～500mPa
·
s；液体环氧树脂C为双官能度环氧树脂，相对分子量284，其环氧当量155～170g/eq，25℃粘度350～550mPa
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s，总氯&lt;1％；液体环氧树脂D为三官能度环氧树脂，其分子结构中含有一个内环氧基和两个端环氧基，环氧当量170～200g/eq，25℃粘度3000～5000mPa
·
s，具有耐高温150
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200℃，耐候性好，高强度，高粘接性。3.根据权利要求1所述的低温半烧结导电导热胶，其特征在于，所述的环氧化的羟基封端聚丁二烯包含三种官能团：环氧基团，双键，羟基；30℃粘度5000～30000mPa
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s，环氧乙烷含量2％～7％，分子量1000～3000，羟基含量1.0～2.0mmol/g。4.根据权利要求1所述的低温半烧结导电导热胶，其特征在于，所述的酸酐固化剂包括四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、2,4
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二乙基戊二酸酐、甲基纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐(DDSA)或4
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甲基六氢苯酐中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的低温半烧结导电导热胶，其特征在于，所述的潜伏性固化剂为芳香胺改性咪唑加成物或其衍生物中的几种或任意一种。6.根据权利要求1所述的低温半烧结导电导热胶，其特征在于，所述的偶联剂包括硅烷偶联剂，选用Z
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6040，A
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186，A
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174，KH
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾付云，郭华，赵国庆，
申请(专利权)人：苏州锐朗新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：