[發(fā)明專利]一種耐高溫氰酸酯導(dǎo)電膠及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011159993.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN112457797B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫怡坤;龍東輝;朱召賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09J9/02
• 分類號(hào): C09J9/02;C09J179/04;C09J4/06;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明涉及一種耐高溫氰酸酯導(dǎo)電膠及其制備方法，該導(dǎo)電膠包括以下質(zhì)量份組分：氰酸酯樹脂10?40份，導(dǎo)電填料50?90份，低電位金屬0?6份，阻蝕劑0?3份、固化劑0.01?2份，耐高溫螯合劑0.01?2份，活性稀釋劑0?20份，增韌劑0.1?6份，助粘劑0.1?5份；其中，低電位金屬和阻蝕劑二者至少有一個(gè)添加量不為0。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明耐高溫導(dǎo)電膠實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐高溫、低放氣特性，制備的耐高溫氰酸酯導(dǎo)電膠具備固化過程極低的質(zhì)量損耗、遠(yuǎn)高于300℃的熱穩(wěn)定性以及超過2倍于標(biāo)準(zhǔn)要求的芯片剪切強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫氰酸酯導(dǎo)電膠及其制備方法。

背景技術(shù)

芯片粘接作為電子封裝中的重要一環(huán)，對(duì)封裝芯片的密封性、穩(wěn)定性、散熱性等方面有著至關(guān)重要的作用。耐高溫導(dǎo)電膠作為芯片粘接的一種重要方法，不需要特殊設(shè)備，除能滿足導(dǎo)電和粘接兩項(xiàng)基本要求外，還能在較低溫度下固化，避免鉚接的應(yīng)力集中及電磁訊號(hào)的損失、泄露等，尤其是在向微型化、集成化發(fā)展的電子工業(yè)中用途越來越廣泛，其最低線分辨率可以達(dá)到25.4μm，僅為傳統(tǒng)釬焊的1/15，適合精細(xì)間距制造。

導(dǎo)電粘接膠的一個(gè)重要問題是在芯片下方形成氣穴，這導(dǎo)致了許多問題，例如芯片嚴(yán)重傾斜和粘接失效。導(dǎo)電粘接膠的專利有很多，但都不能滿足耐300℃以上的高溫、低產(chǎn)氣的要求。

幾乎所有市售的填料都涂有一種或多種潤(rùn)滑劑。最常使用的潤(rùn)滑劑是硬脂酸和油酸，功能是防止顆粒的團(tuán)聚，并防止在用于生產(chǎn)金屬薄片產(chǎn)品的機(jī)械研磨過程中這些顆粒的焊接或“壓鑄”。這些脂肪酸潤(rùn)滑劑通過在金屬填料/潤(rùn)滑劑界面上形成金屬羧酸鹽而化學(xué)鍵合到金屬填料的表面。然而，金屬填料表面的金屬羧酸鹽不利于導(dǎo)電粘接膠的長(zhǎng)久儲(chǔ)存。并且，這些潤(rùn)滑劑在固化過程中易揮發(fā)形成氣孔，導(dǎo)致固化后出現(xiàn)微孔或裂隙。

固化溫度和固化時(shí)間是影響封裝工藝的一個(gè)重要方面，在中溫條件下保證固化的穩(wěn)定快速進(jìn)行是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題。

此外，金屬填料會(huì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象，使得導(dǎo)電性能下降，進(jìn)而影響其使用壽命。這是因?yàn)樵谟衅珘旱膬蓚€(gè)金屬帶之間的電介質(zhì)上存在電解液(通常是水)，位于陽(yáng)極的金屬銀電離形成Ag離子，并在電場(chǎng)作用下向陰極移動(dòng)，一部分Ag⁺離子與OH反應(yīng)形成Ag₂O和Ag沉積在陽(yáng)極，形成黑色膠體層區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高溫下不易分解，固化過程不產(chǎn)生額外副產(chǎn)物，保存、使用壽命長(zhǎng)久的耐高溫氰酸酯導(dǎo)電膠及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

發(fā)明人了解到，氰酸酯單體是含有氰酸根官能團(tuán)O-CN的雙酚衍生物，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎w系中加熱后，單體結(jié)合形成含有熱穩(wěn)定的三嗪環(huán)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種材料通常被稱為多氰酸酯，氰酸酯或三嗪，在高溫下依然能夠維持極高的穩(wěn)定性。尤其有意義的是，氰酸酯的聚合反應(yīng)不產(chǎn)生額外的氣體，這種反應(yīng)特性能極大提升導(dǎo)電膠的粘接性能，是解決導(dǎo)電膠高溫產(chǎn)氣問題的極佳選擇，其反應(yīng)過程如下：

氰酸酯獨(dú)特的吸濕特性在芯片粘接中有著巨大的優(yōu)勢(shì)，一方面，氰酸酯可以在密封包裝內(nèi)部持續(xù)提供低殘留水分。另一方面粘合劑的低吸濕解吸也減少了“爆米花”開裂和分層的可能。其與水的反應(yīng)如下：

通常情況下，氰酸酯的起始固化溫度超過200℃，且固化速度慢，固化率低，不利于電子封裝的進(jìn)行，使用固化劑能夠大大降低氰酸酯的固化溫度。許多金屬離子例如鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅等，能夠催化氰酸酯的固化，但它們?cè)谇杷狨误w中溶解性差，并且對(duì)氰酸酯聚合物的水解反應(yīng)有較強(qiáng)的催化劑作用，一般不采用這些金屬鹽類作為氰酸酯固化反應(yīng)的催化劑。本發(fā)明優(yōu)選的是乙酰丙酮鹽作為催化劑，其催化氰酸酯固化反應(yīng)的機(jī)理如圖所示：