上波音盘口

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594固化剂在电子元件用单组分环氧胶的应用
2007-11-21 23:35:17

 

 1)原材料与配方(质量份)

   混合环氧树脂(shell-828,环氧值为052shell-1001,环氧值为0.51F-51,环氧值为0.51):100

   594固化剂,2(β-二甲氨基乙氧基)-1362-硼杂三噁辛环:12

   593固化剂(RCH2CHOHCH2NHR1NH2):3

   三乙醇胺(TEA):2

   混合填料:适量

   2)组分调整

   ①配方的筛选  实验选用的固化剂594#是一种硼酸酯类的硼胺配合物,其结构为:

 

 

   它是一种潜伏型环氧树脂固化剂。与其他固化剂相比,具有适用期长、挥发性小、沸点高、毒性小、黏度低、不易水解、与环氧树脂混溶性好、固化物力学性能优良等优点,同时对金属无腐蚀作用,符合单组分胶黏剂体系对固化剂的要求,但单纯的594#固化剂固化温度太高会对电子元件造成损害,限制了其在电子领域中更广泛的应用。而且一般的胺类固化剂很难对594#体系产生明显的促进作用。

   选择三种配方。第一种是594#作为固化剂;第二种是594#作为主固化剂,EMI-24为促进剂;第三种是594#为主固化剂,TEA593#为促进剂,分别与事先制备好的混合环氧树脂及填料混合。对以上三种配方进行实验对比,测定在150℃下的凝胶时间和固化时间。结果如表1-12所示。

1-12 不同固化剂组合对环氧树脂体系固化过程的影响

固化剂体系

添加量/质量份

凝胶时间/min

胶层固化时间/min

594#

9

57

176

594#+EMI-24

9+0.5

72

195

594#+TEA+593#

9+3+2

19

30

 

   100质量份树脂中的加入量,固化温度为150℃。

   实验结果表明,与采用单纯的594#固化剂相比,以EMI-24作为促进剂的固化剂体系的凝胶和固化时间延长,且实验中观察到其贮存性能不佳。提高体系中EMI-24的含量,虽能缩短凝胶和固化时间,但其贮存期也大幅缩短。添加有促进剂TEA593#的固化剂体系,对环氧树脂体系的凝胶和固化时间均明显缩短,对固化过程的促进作用明显优于第二种配方,能完全满足在中温下固化的工艺要求。

    ②胶黏剂的固化性能及固化条件确定  凝胶时间和固化时间是评价胶黏剂在一定温度下固化速度的重要指标。对第一、第三两种固化体系在不同的固化温度下进行凝胶和固化试验。固化前,在70℃先进行30min的预固化,以避免胶黏剂固化时因反应过于激烈而导致流胶,试验结果见表1-13

1-13 固化温度对胶黏剂固化的影响

固化温度

凝胶时间/min

固化时间/min

594#

594#+TEA593#

594#

594#+TEA593#

110

未凝胶

44

未固化

U5

130

未凝胶

25

未固化

23

150

57

19

176

30

 

   通常的环氧树脂和594#体系在170℃下能在30min内固化,而在更低的温度下无法快速凝胶和固化。实验中也发现,在中温范围内,未添加促进剂的594#体系在110℃和130℃时长时间不凝胶和固化,150℃下凝胶和固化时间都较长;而添加了促进剂的594#体系在110150℃内,凝胶时间和固化时间呈明显的递减趋势。150℃时,胶黏剂能在30min内固化。

   3)制备方法

   准确称取树脂,均匀混合,加入适量固化剂、混合填料等,充分研磨,混合成胶。

   4)性能与评价

   ①性能

   对两个体系胶黏剂的力学性能进行比较。结果见表1-14

1-14  两个体系胶黏剂力学性能

固化温度/

剪切强度/MPa

180°剥离强度/N·cm-1

594#

594#+TEA593#

594#

594#+TEA593#

110

-

2.4

-

12.9

130

-

3.2

-

10.1

150

2.5

-2.8

18.4

22.1

170

2.6

2.4

21.0

19.4

   注:表中数据的破坏类型均为材料破坏。

   在相同的固化温度下,两种体系粘接强度均大于材料破坏强度。添加促进剂的固化体系在110150℃时达到最大。其粘接性能也明显优于单一594#体系的粘接性能。

   胶黏剂固化工艺为:70℃×30min+150℃×30min

   -15℃、密封保存7个月后对胶黏剂的黏度、剪切和剥离强度进行测定。试验结果见表1-15

1-15  胶黏剂的贮存性能

贮存时间/

外 观

黏度/Pa·s

剪切强度/MPa

180°剥离强度/N·cm-1

0

未凝胶,无沉淀

75.8

2.8

22.1

7

未凝胶,无沉淀

194.5

2.6

21.1

   注:表中数据的破坏类型均为材料破坏。

   由表1-15可知,7个月后胶黏剂仍有较好的施工性能,且剪切和剥离强度的变化不明显,黏度虽然增加,但未出现凝胶、沉淀和外观变化,仍保持了良好的操作性能。

   ②评价

   a.在环氧树脂和594#潜伏型固化剂体系中加入TEA593#固化剂作为固化促进剂,能较大幅度地降低体系的固化温度,满足了胶黏剂在常温下涂胶、150℃下固化的使用要求,且具有良好的贮存性能和粘接强度。

   b.本胶黏剂操作简便,固化工艺为75℃×30min+150℃×30min