CN102942895B - 一种导热电子灌封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌封胶粘剂领域，特别涉及一种适用于各种电子元器件的低粘度导热电子灌封胶及其制备方法，所述导热阻燃电子灌封胶由按重量比为100：90～100：110的A组分和B组分组成，所述A组分包括以下重量百分比的原料：导热阻燃粉体39.20%～79.60%，调色剂0.80～2.00%，硅烷偶联剂0.40～1.00%，液体硅油16.20%～43.80%，硅烷交联剂3.00%～14.50%；所述B组分包括以下重量百分比的原料：导热阻燃粉体39.20%～79.60%，液体硅油18.00%～57.80%，硅烷偶联剂0.20～1.00%，调色剂1.00～1.96%，催化剂0.04%～1.00%。本发明粘度较低，具有优异的流动性，导热性能好，阻燃级别高，可满足小于0.2mm的缝隙的灌封要求，施工方便；固化后强度高，防尘、防潮、防震动性能好，可以有效的保护电子元器件，提高电子元器件的使用寿命。

Description

一种导热电子灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及灌封胶粘剂领域，特别涉及一种适用于各种电子元器件的低粘度导热电子灌封胶及其制备方法。

背景技术

有机硅灌封材料具有工作温度范围广、耐高低温冲击性能优异、固化时不吸热、放热，固化后不收缩，电气性能和化学稳定性优异，耐腐蚀、耐候性好，导热性能优异的优点。用作电子灌封材料，可起到防尘、防潮、防震动、导热的作用，提高电子元器件的稳定性。与传统的缩合型电子灌封胶相比，加成型电子灌封胶具有不放出低分子副产物、无腐蚀、交联结构易控制，硫化产品收缩率小等优点。此外还具有工艺简便、快捷、高效节能的优点。因此，是国内外公认的极有发展前途的电子工业用新型材料。

而随着电子工业的发展，电子元器件趋于密集化和小型化，其功率的提高对灌封胶的导热性和阻燃性也提出了更高的要求。为了实现这一要求，在制备灌封胶时需要添加大量的导热及阻燃无机填料，由于填料与基胶相容性差，很容易造成灌封胶的粘度增大、强度降低，最终导致流动性差、强度低，无法有效的满足电子元器件的灌封要求。应用球形填料可以在一定程度上解决这一问题，但是由于球形填料价格昂贵，最终导致产品的终端价格高，从而限制了灌封胶的应用领域。

发明内容

本发明避免添加价格昂贵的球形或类球形填料、粘度较低、具有优异的流动性，提供一种低成本低粘度的导热阻燃电子灌封胶及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：所述导热阻燃电子灌封胶由按重量比为100：90～100：110的A组分和B组分组成，

所述A组分包括以下重量百分比的原料：导热阻燃粉体39.20％～79.60％，调色剂0.80～2.00％，硅烷偶联剂0.40～1.00％，液体硅油16.20％～43.80％，硅烷交联剂3.00％～14.50％；

所述B组分包括以下重量百分比的原料：导热阻燃粉体39.20％～79.60％，液体硅油18.00％～57.80％，硅烷偶联剂0.20～1.00％，调色剂1.00～1.96％，催化剂0.04％～1.00％。

本发明的有益效果是：粘度较低，具有优异的流动性，可满足小于0.2mm的缝隙的灌封要求，施工方便。固化后强度高，防尘、防潮、防震动性能好，可以有效的保护电子元器件。导热性能好，利于电子元器件的热量发散，有效的提高电子元器件的使用寿命；阻燃级别高，保证了电子元器件的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述导热阻燃粉体为氧化硅，氧化铝，氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或任意几种的混合物。所述导热阻燃粉体的形貌特征为不规则的针形、纤维状，规整度较低。

采用上述进一步方案的有益效果是，由于不规则粉体的形貌特征，相互直接接触而形成导热通路的几率较大，降低了热阻，从而有利于导热率的提高。

进一步，所述导热阻燃粉体的粒径为0.10～60.00μm。

采用上述进一步的方案的有益效果是，大小粒子配合使用，能有效提高导热率，而粘度增加不明显。

进一步，所述液体硅油为端乙烯基硅油或侧链含乙烯基的硅油。

采用上述进一步方案的有益效果是，乙烯基硅油的固化属于加成固化，固化过程无小分子逸出，不会污染腐蚀器件表面；耐温性能良好，可在-50℃～260℃范围内使用。端乙烯基硅油和侧链含乙烯基的硅油共同硫化，可以适当的提高交联密度，从而达到提高强度的目的。

进一步，所述端乙烯基硅油和/或侧链含乙烯基的硅油的粘度为40～5000mPa·s，乙烯基占所述液体硅油的摩尔比例为0.20％～0.80％。

采用上述进一步方案的有益效果是，不同粘度的乙烯基硅油配合使用在降低粘度的同时，可以形成集中交联点，从而提高强度，特别是撕裂强度能得到很大的提高。

进一步，所述硅烷交联剂中活泼氢的质量含量为0.05％～1.00％，所述硅烷交联剂为端甲基氢聚硅氧烷或侧甲基氢聚硅氧烷。

采用上述进一步方案的有益效果是，选用低粘度的低含氢甲基氢聚硅氧烷，可以降低体系粘度，同时通过调节交联成分的种类和用量，可以调节硫化后产品的强度。

进一步，所述催化剂为高活性的铂金催化剂，包括氯铂酸异丙醇络合物、氯铂酸二乙烯基四甲基硅氧烷络合物或氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物中的任意一种，所述催化剂中铂的质量含量为1000～5000ppm。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过采用高活性的铂金催化剂，可以提高催化效率，缩短硫化时间。

进一步，所述调色剂为炭黑、铁蓝或钛白粉中的任意一种。

采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据要求调节灌封胶的颜色，以与灌封器件颜色搭配合适。且可以判断两组分是否混合均匀。

进一步，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的任意一种或几种。

采用上述进一步方案的有益效果是，利用硅烷偶联剂对导热阻燃粉体进行表面改性处理，可以降低填料的表面能及表面极性，增加填充量，提高填料的分散程度，确保硫化后的硅胶具有良好的导热阻燃性能的同时，具备良好的流动性及强度。

本发明解决上述技术问题的又一技术方案如下：一种导热阻燃电子灌封胶的制备方法包括以下步骤：

1)将导热阻燃粉体置于球磨罐中，将硅烷偶联剂(用量为导热阻燃粉体重量的0.20％～1.00％)用无水乙醇按重量比为1:20的比例稀释后加入球磨罐中，搅拌均匀后，放入球磨机中进行球磨改性。研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体。

2)将占体系总质量份数16.20％～43.80％的乙烯基硅油，经过球磨改性的占体系总质量分数39.20％～79.60％的导热阻燃粉体依次加入捏合机中(即将重量比为39.20：16.20～79.60：43.80的所述的改性后的导热阻燃粉体与液体硅油加入捏合机中)，120-130℃下真空捏合2-4小时，得到基料。

3)依次将一定量的基料，硅烷交联剂3.00％～14.50％，调色剂0.80～2.00％加入5L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为200-2000转/分钟，公转速度为8-30转/分钟，于真空度-0.08MP～-0.1MPa的条件下机械搅拌2～3小时制得A组分；

4)依次将一定量的基料，低粘度液体硅油1.80％～14.00％，催化剂0.04％～1.00％，调色剂1.00～1.96％加入5L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为200-2000转/分钟，公转速度为8-30转/分钟，于真空度-0.08MP～-0.1MPa的条件下机械搅拌2～3小时制得B组分；

5)使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即所述的导热阻燃电子灌封胶。

进一步，步骤1)中所述的捏合机为真空捏合机。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

依次将平均粒径为10μm不规则状氧化硅粉体2560.00g，平均粒径为60μm的不规则状氧化铝粉体6400.00g，平均粒径为20μm的氢氧化铝粉体3840.00g置于容器中，将25.60g硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷用512.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中。放入球磨机中进行球磨改性。研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体。

准确称取端乙烯基硅油2592.00g，改性后的导热阻燃粉体12825.60g，依次加入真空捏合机中，120～130℃下真空捏合4小时，得到基料。

准确称取基料6156.80g，硅烷交联剂端甲基氢聚硅氧烷192.00g，炭黑51.20g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为2000转/分钟，公转速度为30转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料6156.80g，低粘度端乙烯基硅油115.20g，催化剂氯铂酸异丙醇络合物2.56g，钛白粉125.44g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为2000转/分钟，公转速度为30转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌2～3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得。

其中，所述端乙烯基硅油的粘度为50mPa·s；所述硅烷交联剂为含氢量为1.00％的低含氢硅油端甲基氢聚硅氧烷；所述催化剂中铂的浓度为5000ppm。

实施例2

依次将平均粒径为5μm不规则状氧化硅粉体2305.00g，平均粒径为13μm的不规则氧化硅粉体3455.00g，平均粒径为40μm的氢氧化镁粉体3840.00g置于容器中，将48.00g硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷用960.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中。放入球磨机中进行球磨改性。研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体。

准确称取乙烯基硅油4800.00g，改性后的导热阻燃粉体9648.00g，依次加入真空捏合机中，120-130℃下真空捏合3小时，得到基料。

准确称取基料5760.00g，硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷512.00g，炭黑128.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1500转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料5760.00g，低粘度侧链含乙烯基硅油499.20g，催化剂氯铂酸二乙烯基四甲基硅氧烷络合物32g，钛白粉108.80g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1500转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得。

其中，所述侧链含乙烯基硅油的粘度为200mPa·s；所述硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷为含氢量为0.50％的低含氢硅油；所述催化剂氯铂酸二乙烯基四甲基硅氧烷络合物中铂的浓度为3000ppm。

实施例3

依次将平均粒径为2μm不规则状氧化硅粉体1920.00g，平均粒径为20μm的不规则状氧化铝粉体3200.00g，平均粒径为13μm的氧化钛粉体1280.00g置于容器中，将64.00g硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷用1280.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中。放入球磨机中进行球磨改性。研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体。

准确称取端乙烯基硅油7040.00g，改性后的导热阻燃粉体6464.00g，依次加入真空捏合机中，120-130℃下真空捏合3小时，得到基料。

准确称取基料5376.00g，硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷928.00g，炭黑96.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1800转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料5376.00g，低粘度端乙烯基硅油896.00g，催化剂氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物64g，钛白粉64.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1800转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得。

其中，所述端乙烯基硅油的粘度为500mPa·s；所述硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷为含氢量为0.25％的低含氢硅油；所述催化剂氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物中铂的浓度为1000ppm。

对比实施例1

准确称取如下各种原料，粘度为500mPa·s的乙烯基硅油2816.00g，硅烷交联剂928.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝512.00g，平均粒径为50μm氧化铝粉体1280.00g，平均粒径为25μm的氧化硅粉体768.00g，炭黑96.00g，依次加入10L双行星动力混合搅拌机内，混合搅拌均匀，获得组分A，包装放置待用；粘度为500mPa·s的乙烯基硅油2816.00g,浓度为1000ppm铂金催化剂64.00g，平均粒径为5μm氢氧化铝512.00g，平均粒径为50μm氧化铝粉体1280.00g，平均粒径为25μm的氧化硅粉体768.00g，钛白粉64.00g，粘度为200mPa·s的乙烯基硅油896.00g，依次加入10L双行星动力混合搅拌机内，混合搅拌均匀，获得组分B，包装放置待用；

使用时，将制得的A组分和B组分，以100：100的重量配比混合均匀，于25℃固化24小时，进行聚合反应，即可。

其中，所述硅烷交联剂为0.25％活泼氢含量的低含氢硅油。

对比实施例2

准确称取如下各种原料，粘度为200mPa·s的乙烯基硅油1036.80g，硅烷交联剂192.00g，平均粒径为5μm的球形氧化铝1024.00g，平均粒径为50μm的球形氧化铝粉体2560.00g，平均粒径为25μm的氢氧化铝粉体1536.00g，炭黑51.20g，依次加入10L双行星动力混合搅拌机内，混合搅拌均匀，获得组分A，包装放置待用；准确称取如下各种原料，粘度为200mPa·s的乙烯基硅油1036.80g，粘度为40mPa·s的乙烯基硅油115.20g，平均粒径为5μm的球形氧化铝1024.00g，平均粒径为50μm的球形氧化铝粉体2560.00g，平均粒径为25μm的氢氧化铝粉体1536.00g，钛白粉125.44g，浓度为1000ppm铂金催化剂64.00g依次加入10L双行星动力混合搅拌机内，混合搅拌均匀，获得组分A，包装放置待用；使用时，将制得的A组分和B组分，以100：100的重量配比混合均匀，于25℃固化24小时，进行聚合反应，即可。

其中，所述硅烷交联剂为0.50％活泼氢含量的低含氢硅油。

具体试验实施例

通过下面的试验测试本发明的双组分灌封硅胶的性能。

测试方法：

将对比案例和实施案例的A、B组分混合均匀后真空脱泡，按照标准GB/T2794-1995测试粘度；A、B组分混合均匀后真空脱泡，均匀涂覆在厚度为2mm的模具上，固化72h后按GB/T528-1998测试样片的拉伸强度，断裂伸长率；按照ASTMD5470测试导热系数。

表一测试所得结果

从表一，可以看出，当填料份数含量比较高时，本发明的导热灌封胶与含有球形填料的灌封胶的导热率、拉伸强度和断裂伸长率相当，粘度稍高，但是由于球形填料价格昂贵，因此本发明的导热灌封胶性价比更高。当填料份数含量较低时，本发明的导热灌封胶具有更低的粘度、更好的强度和更高的导热率。可以有效的满足电子元器件的灌封要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种导热阻燃电子灌封胶，其特征在于，采用如下方法制备：

依次将平均粒径为10μm不规则状氧化硅粉体2560.00g，平均粒径为60μm的不规则状氧化铝粉体6400.00g，平均粒径为20μm的氢氧化铝粉体3840.00g置于容器中，将25.60g硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷用512.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中，放入球磨机中进行球磨改性，研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体，

准确称取端乙烯基硅油2592.00g，改性后的导热阻燃粉体12825.60g，依次加入真空捏合机中，120～130℃下真空捏合4小时，得到基料，

准确称取基料6156.80g，硅烷交联剂端甲基氢聚硅氧烷192.00g，炭黑51.20g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为2000转/分钟，公转速度为30转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料6156.80g，低粘度端乙烯基硅油115.20g，催化剂氯铂酸异丙醇络合物2.56g，钛白粉125.44g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为2000转/分钟，公转速度为30转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌2～3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得，

其中，所述端乙烯基硅油的粘度为50mPa·s；所述硅烷交联剂为含氢量为1.00％的低含氢硅油端甲基氢聚硅氧烷；所述催化剂中铂的浓度为5000ppm。

2.一种导热阻燃电子灌封胶，其特征在于，采用如下方法制备：

依次将平均粒径为5μm不规则状氧化硅粉体2305.00g，平均粒径为13μm的不规则氧化硅粉体3455.00g，平均粒径为40μm的氢氧化镁粉体3840.00g置于容器中，将48.00g硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷用960.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中，放入球磨机中进行球磨改性，研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体，

准确称取乙烯基硅油4800.00g，改性后的导热阻燃粉体9648.00g，依次加入真空捏合机中，120-130℃下真空捏合3小时，得到基料，

准确称取基料5760.00g，硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷512.00g，炭黑128.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1500转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料5760.00g，低粘度侧链含乙烯基硅油499.20g，催化剂氯铂酸二乙烯基四甲基硅氧烷络合物32g，钛白粉108.80g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1500转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得，

其中，所述侧链含乙烯基硅油的粘度为200mPa·s；所述硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷为含氢量为0.50％的低含氢硅油；所述催化剂氯铂酸二乙烯基四甲基硅氧烷络合物中铂的浓度为3000ppm。

3.一种导热阻燃电子灌封胶，其特征在于，采用如下方法制备：

依次将平均粒径为2μm不规则状氧化硅粉体1920.00g，平均粒径为20μm的不规则状氧化铝粉体3200.00g，平均粒径为13μm的氧化钛粉体1280.00g置于容器中，将64.00g硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷用1280.00g无水乙醇稀释后加入导热阻燃粉体中，搅拌均匀后置于球磨罐中，放入球磨机中进行球磨改性，研磨2小时后取出烘干，再继续研磨1小时后得到改性后的导热阻燃粉体，

准确称取端乙烯基硅油7040.00g，改性后的导热阻燃粉体6464.00g，依次加入真空捏合机中，120-130℃下真空捏合3小时，得到基料，

准确称取基料5376.00g，硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷928.00g，炭黑96.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1800转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得A组分；

准确称取基料5376.00g，低粘度端乙烯基硅油896.00g，催化剂氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物64g，钛白粉64.00g，加入10L双行星动力混合搅拌机内，自转速度为1800转/分钟，公转速度为28转/分钟，于真空度-0.1MPa的条件下机械搅拌3小时获得B组分；

使用时，将A、B组分以100：90～100：110的重量比混合均匀，室温固化24小时，即得，

其中，所述端乙烯基硅油的粘度为500mPa·s；所述硅烷交联剂侧甲基氢聚硅氧烷为含氢量为0.25％的低含氢硅油；所述催化剂氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物中铂的浓度为1000ppm。