一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠及其製備方法
2023-04-23 01:08:11 1
專利名稱：：一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及電子灌封材料
技術領域：
，具體的說，涉及一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠及其製備技術。
背景技術：
：隨著電子元器件、功率電路模塊、大型集成電路板、LED等高科技領域進一步實現高性能、高可靠性和小型化，而且工作環境更加苛刻，要求灌封件必須在低溫和高溫之間、高速旋轉等條件下運行，這就要求灌封材料不但具有優良的耐高低溫性能、機械力學性能、電絕緣性能等，而且需具備良好的導熱性能和阻燃性能。目前使用較多的灌封材料是各種合成聚合物，其中以環氧樹脂、聚氨酯及合成橡膠的應用較廣泛。矽橡膠可在很寬的溫度範圍內長期保持彈性，硫化時不吸熱、不放熱，並具有優良的電氣性能和化學穩定性能，是電子電氣組裝件灌封的首選材料。但典型未經填充的矽橡膠的導熱性能很差，導熱係數只有0.2W/mK，且阻燃性能較差，一經點燃就能完全燃燒。因此，為了獲得具有較好導熱和阻燃性能的電子灌封材料，常需對矽橡膠進行填充改性。目前，國內在無滷阻燃導熱灌封膠方面雖有一些研究報導，但多偏重在單一的導熱或阻燃。如中國專利申請CN101054057A公開了一種高導熱有機矽灌封膠，CN101407635A公開了一種具有優良流動性和較高導熱率的加成型導熱矽橡膠，但這二件專利都未提及矽橡膠的阻燃性能。而中國專利申請CN101121820A公開了一種阻燃等級為FV-0級的無滷阻燃矽橡膠，但該專利未提及矽橡膠的導熱性能。中國專利申請CN101402798A公開了一種電子用導熱阻燃液體矽橡膠，雖然具有較高的熱導率和阻燃性能，但由於其粘度在10000mPas以上，缺乏良好的流動性能，不能用作電子灌封膠。
發明內容本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠及其製備方法，其特點是該無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠不但具有優良的阻燃導熱性能和優異的流動性能，而且環保安全、易於操作。本發明所述的的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備方法包括如下步驟(1)基料的製備將乙烯基聚二甲基矽氧烷、補強材料、導熱填料和無滷阻燃劑加入真空捏合機內，在100150°C，真空度0.060.lMPa下，共混30120分鐘獲得基料；原料的重量份數如下乙烯基聚二甲基矽氧烷100份補強材料220份導熱填料100300份無滷阻燃劑50100份；(2)A組分的製備在常溫下，在步驟(1)製得的基料中，加入含氫量為0.31.6wt^的含氫矽油交聯劑和交聯抑制劑，充分攪拌1030分鐘製得A組分，原料的重量份數如下基料含氫矽油交聯抑制劑100份0.245份0.0020.01份；(3)B組分的製備在常溫下，取步驟(1)製得的基料，加入鉑含量為10005000ppm的鉑催化劑，充分攪拌1030分鐘製得B組分；所述基料與鉑催化劑的重量比為ioo:2.oioo:o.oi;(4)無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備在常溫下，取等重量的步驟(2)製得的A組分和步驟(3)製得的B組份混合均勻，在真空度0.060.lMPa下脫泡510分鐘，得到無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠。步驟(1)中所述乙烯基聚二甲基矽氧烷為直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷或支鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷中的一種或兩種以上的混合物，乙烯基聚二甲基矽氧烷的乙烯基含量為0.33.0wt^，25。C時的粘度為2003000mPas。步驟(1)中所述的補強材料為乙烯基含量為0.15wt^的甲基乙烯基MvQ樹脂。步驟(1)中所述的導熱填料為平均粒徑為220ym的經偶聯劑表面處理過的三氧化二鋁、氮化鋁、硼化鋁、碳化矽或氮化矽中的一種或兩種以上的混合物。步驟(l)中所述無滷阻燃劑為平均粒徑為2lOym的經偶聯劑表面處理過的氫氧化鋁、氫氧化鎂或硼酸鋅中一種或兩種以上的混合物。所述經偶聯劑表面處理採用
技術領域：
常用的表面處理方法均可，本發明優選將偶聯劑用合適的溶劑稀釋後與導熱填料或無滷阻燃劑混合均勻後，加熱乾燥的處理方法。本發明對偶聯劑的種類沒有限制，
技術領域：
常用的偶聯劑均可以使用，例如異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯和Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。所述催化劑為氯鉑酸的醇溶液或氯鉑酸的乙烯基矽氧烷絡合物。所述交聯抑制劑為2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2_甲基_1_己炔基_3_醇、3，5_二甲基-l-己炔基_3-醇、1-乙炔基-l-環己醇、甲基(三甲基丁炔氧基)矽烷、苯基(三甲基丁炔氧基)矽烷、乙烯基(三甲基丁炔氧基)矽烷和苯乙炔中至少一種。—種由本發明所述的製備方法製得的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠。用上述方法製得的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，按GB/T10247-2008測試粘度，按GB/T531-2008測試邵氏A硬度；按GB/T528-1998測試拉伸強度及斷裂伸長率；按GB/T1408.1-2006測試介電強度；按GB/T1410-2006測試體積電阻率；按GB/T11205-2009測試熱導率；按UL94測試阻燃級別。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、本發明的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠中添加了適量電性能優良的導熱填料和無滷阻燃劑，使其具有優良導熱性能的同時，還具有較高的阻燃性能；2、利用帶甲基乙烯基MvQ樹脂替代白炭黑作為補強材料，不但降低了有機矽灌封膠的粘度，而且有利於導熱填料及阻燃劑的填充和分散；3、本發明的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠不含滷素及有害重金屬，且其生產及固化過程中不產生有毒物質或剌激性氣味，沒有副產物，環保安全。具體實施方式實施例1:稱取三氧化二鋁200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用白油完全溶解的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的白油後，過篩即製得平均粒徑為5i！m的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯表面處理過的三氧化二鋁。稱取氫氧化鋁200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用水的乙醇醇溶液稀釋的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的水及乙醇後，過篩即製得平均粒徑為2.7i！m的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理過的氫氧化鋁。將粘度為500mPa's、乙烯基含量為0.45wt^的直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷100重量份，乙烯基含量為3.5%的甲基乙烯基MvQ樹脂7.14重量份，上述處理過的三氧化二鋁140重量份，上述處理過的氫氧化鋁60重量份加入真空捏合機中，於溫度12(TC，真空度為0.08MPa，脫水共混60分鐘獲得基料。將含氫量為0.5%的含氫矽油交聯劑4.1重量份，交聯抑制劑1-乙炔基-l-環己醇0.0065重量份和100重量份基料充分攪拌混合20分鐘，獲得A組分。將鉑含量為2600卯m的氯鉑酸的乙烯基矽氧烷絡合物0.25重量份和100重量份基料在攪拌機下攪拌混合20分鐘，獲得B組分。取等重量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻後，在真空度為0.IMPa下脫泡8分鐘，獲得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。可以看出，該灌封膠具有良好阻燃導熱性能、流動性能、電性能和力學性能。實施例2:本發明的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備方法及條件如實施例l，將導熱填料改變為經偶聯劑異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯表面處理過的平均粒徑為5iim的三氧化二鋁105重量份和經偶聯劑異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯表面處理過(採用和實施例1相同的表面處理方法)的平均粒徑為19iim的三氧化二鋁35重量份，製得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。可以看出，與實施例1相比，其導熱係數從O.65W/mK升至0.75W/mK，而其它性能變化不大，由此可見，不同粒徑填料復配有利於提高灌封膠的導熱性能。實施例3:本發明的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備方法及條件如實施例l，將乙烯基聚二甲基矽氧烷改變為粘度為300mPas，乙烯基含量為0.72wt%的直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷，相應將含氫量為0.5%的含氫矽油交聯劑提高到5.6重量份，製得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表l所示。可以看出，與實施例1、2相比，雖然該灌封膠的導熱性能有所降低，但其流動性能得到了明顯的提高，其粘度僅為2600mPas。實施例4:本發明的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備方法及條件如實施例l，將補強填料乙烯基含量為3.5X的甲基乙烯基MvQ樹脂增加到14.28重量份，相應將含氫量為0.5%的含氫矽油交聯劑提高到5.5重量份，製得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。可以看出，在適當範圍內增加甲基乙烯基MvQ樹脂的含量有利於灌封膠的拉伸強度的提高，而對其它性能影響較小。實施例5稱取碳化矽200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用白油完全溶解的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的白油後，過篩即製得平均粒徑為2Pm的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯表面處理過的碳化矽。稱取硼酸鋅200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用水的乙醇醇溶液稀釋的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的水及乙醇後，過篩即製得平均粒徑為10iim的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理過的硼酸鋅。將粘度為3000mPa's、乙烯基含量為3wt^的支鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷20重量份，粘度為300mPas、乙烯基含量為0.72wt%的直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷80重量份，乙烯基含量為5wt%的甲基乙烯基MvQ樹脂2重量份，上述處理過的碳化矽100重量份，上述處理過的硼酸鋅100重量份加入真空捏合機中，於溫度IO(TC，真空度為0.06MPa，脫水共混30分鐘獲得基料。將含氫量為0.3%的含氫矽油交聯劑12.6重量份，交聯抑制劑乙烯基(三甲基丁炔氧基)矽烷0.002重量份和100重量份基料充分攪拌混合10分鐘，獲得A組分。將鉑含量為1000卯m的氯鉑酸的異丙醇溶液2重量份和100重量份基料在攪拌機下攪拌混合10分鐘，獲得B組分。取等重量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻後，在真空度為0.06MPa下脫泡5分鐘，獲得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。可以看出，該灌封膠具有良好的綜合性能，且加入適量支鏈的乙烯基矽油有助於灌封膠的拉伸強度的提高。實施例6稱取氮化鋁200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用白油完全溶解的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的白油後，過篩即製得平均粒徑為2Pm的異丙基二硬脂醯氧基鋁酸酯表面處理過的氮化鋁。稱取氫氧化鎂鋅200重量份加入高速捏合機內，在高速攪拌的條件下緩慢滴加1重量份事先用水的乙醇醇溶液稀釋的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，滴加完畢後升溫至12(TC繼續高速攪拌2小時，出料，將所得填料置於真空乾燥箱除去殘留的水及乙醇後，過篩即製得平均粒徑為lOym的Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理過的氫氧化鎂。將粘度為200mPas、乙烯基含量為0.8wt^的直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷100重量份，乙烯基含量為0.lwt^的甲基乙烯基MvQ樹脂20重量份，上述處理過的的氮化鋁300重量份，上述處理過的的氫氧化鎂50重量份加入真空捏合機中，於溫度15(TC，真空度為0.lMPa，脫水共混120分鐘獲得基料。將含氫量為1.6wt^的含氫矽油交聯劑1.0重量份，交聯抑制劑苯乙炔0.01重量6份和100重量份基料充分攪拌混合30分鐘，獲得A組分。將鉑含量為5000ppm的氯鉑酸的乙烯基矽氧烷絡合物0.01重量份和100重量份基料在攪拌機下攪拌混合30分鐘，獲得B組分。取等重量份的A組分和B組分在室溫下共混均勻後，在真空度為0.IMPa下脫泡10分鐘，獲得無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠，性能測試結果如表1所示。可以看出，加入較大量具有較高導熱係數的氮化鋁後，灌封膠的導熱性能得到了明顯的提高，達到了1.12W/mK，並且灌封膠仍保持了良好阻燃性能、流動性能、電性能和力學性能。表1tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8權利要求一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備方法，其特徵在於具體包括以下步驟(1)基料的製備將乙烯基聚二甲基矽氧烷、補強材料、導熱填料和無滷阻燃劑加入真空捏合機內，在100～150℃，真空度0.06～0.1MPa下，共混30～120分鐘獲得基料；原料的重量份數如下乙烯基聚二甲基矽氧烷100份補強材料2～20份導熱填料100～300份無滷阻燃劑50～100份；(2)A組分的製備在常溫下，在步驟(1)製得的基料中，加入含氫量為0.3～1.6wt％的含氫矽油交聯劑和交聯抑制劑，充分攪拌10～30分鐘製得A組分，原料的重量份數如下基料100份含氫矽油0.2～45份交聯抑制劑0.002～0.01份；(3)B組分的製備在常溫下，取步驟(1)製得的基料，加入鉑含量為1000～5000ppm的鉑催化劑，充分攪拌10～30分鐘製得B組分；所述基料與鉑催化劑的重量比為100∶2.0～100∶0.01；(4)無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠的製備在常溫下，取等重量的步驟(2)製得的A組分和步驟(3)製得的B組份混合均勻，在真空度0.06～0.1MPa下脫泡5～10分鐘，得到無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠。2.根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述乙烯基聚二甲基矽氧烷為直鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷或支鏈型乙烯基聚二甲基矽氧烷中的一種或兩種以上的混合物，乙烯基聚二甲基矽氧烷的乙烯基含量為0.33.0wt^，25t:時的粘度為2003000mPas。3.根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述補強材料為乙烯基含量為0.15wt^的甲基乙烯基MvQ樹脂。4.根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述導熱填料為平均粒徑為220ym的經偶聯劑表面處理過的三氧化二鋁、氮化鋁、硼化鋁、碳化矽或氮化矽中的一種或兩種以上的混合物。5.根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於步驟(1)中所述無滷阻燃劑為平均粒徑為2lOym的經偶聯劑表面處理過的的氫氧化鋁、氫氧化鎂或硼酸鋅中一種或兩種以上的混合物。6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述催化劑為氯鉑酸的醇溶液或氯鉑酸的乙烯基矽氧烷絡合物。7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述交聯抑制劑為2-甲基-3-丁炔基-2-醇、2-甲基-l-己炔基-3-醇、3，5-二甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基-l-環己醇、甲基(三甲基丁炔氧基)矽烷、苯基(三甲基丁炔氧基)矽烷、乙烯基(三甲基丁炔氧基)矽烷或苯乙炔中一種或兩種以上的混合物。8.—種由權利要求1所述的製備方法製得的無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠。乙烯基聚二甲基矽氧烷100份220份100300份50100份；補強材料導熱填料無滷阻燃劑基料含氫矽油交聯抑制劑100份0.245份0.0020.01份；全文摘要本發明公開了一種無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠及其製備方法，將乙烯基聚二甲基矽氧烷、補強材料、導熱填料和無滷阻燃劑加入真空捏合機內，於溫度100～150℃，真空度0.06～0.1MPa，脫水共混30～120分鐘獲得基料。在常溫下，基料中，加入含氫矽油交聯劑和交聯抑制劑，充分攪拌10～30分鐘製成A組分；基料加入鉑催化劑，充分攪拌10～30分鐘製成B組分。再取等重量份A組分和B組份共混均勻，在真空度0.06～0.1MPa下脫泡5～10分鐘，得到無滷阻燃導熱有機矽電子灌封膠。該灌封膠流動性能好，使用方便，可在常溫或者高溫下固化，固化物具有優良阻燃和導熱性能，可廣泛應用於電子電器、晶片封裝、LED封裝等領域。文檔編號C08K3/00GK101735619SQ20091021424公開日2010年6月16日申請日期2009年12月28日優先權日2009年12月28日發明者曾幸榮,李國一,李豫,林曉丹,胡新嵩,陳精華,黃德裕申請人:華南理工大學;廣州市高士實業有限公司