一种印刷电路板封装胶及其制备方法

摘要

本发明涉及一种印刷电路板封装胶及其制备方法，属于印刷电路板技术领域，其按照重量份计包括：基胶45‑60份、改性有机硅树脂8‑12份、光引发剂0.5‑2份、流平剂1‑3份和消泡剂0.5‑1份；基胶中氮化铝和酚醛分子链之间形成互联网络结构，氮化铝的高导热性提供导热驱动力，将元器件产生的热量快速导出，实现快速散热，且基胶侧链上的磷酸基团和电路板金属针脚形成螯合作用，使得基胶与电路板有良好的结合强度；改性有机硅树脂为一种丙烯酸酯基的硅树脂，可由光引发固化，复配后侧链上的硅氧烷可与基胶中主链和氮化铝之间的硅氧烷交联，对封装胶强化，此外，封装胶基体为一种热固性酚醛树脂，受热固化不燃，具有良好的阻燃性。

权利要求

1.一种印刷电路板封装胶，其特征在于，按照重量份计包括：基胶45‑60份、改性有机硅树脂8‑12份、光引发剂0.5‑2份、流平剂1‑3份和消泡剂0.5‑1份；

所述基胶由以下步骤制备：

步骤A1：取苯酚用甲苯溶解，再加入甲醛水溶液和叔丁醇钾混合，在62‑70℃反应30‑

40min，反应后减压旋蒸，得到多元羟甲基酚；

步骤A2：取多元羟甲基酚用甲苯稀释，搅拌状态下滴加三氯氧磷，反应结束减压旋蒸，得到磷化多元羟甲基酯；

步骤A3：取苯酚用甲苯溶解，再滴加三乙胺调节pH值为8，之后加入磷化多元羟甲基酯，在室温下搅拌反应，直至粘度达到1200cP，制成低聚液；

步骤A4：取1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷和丙酮混合，加入活化氮化铝超声分散，之后将分散液投加到低聚液中搅拌混合，再回流搅拌反应至粘度达到3000cP，制成基胶。

2.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，步骤A1中苯酚和甲醛水溶液的用量摩尔比为1:5‑6，甲醛水溶液的质量分数为45％。

3.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，多元羟甲基酚和三氯氧磷的用量质量比为1:0.58‑0.65。

4.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，步骤A3中磷化多元羟甲基酯和苯酚的用量质量比为1:0.15‑0.2。

5.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，活化氮化铝的制备方法为：取纳米氮化铝在750℃下焙烧2h，之后采用乙醇溶液浸泡，最后低温烘干。

6.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，低聚液、活化氮化铝和1,

3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷的用量比为1kg：30‑50g：20‑30g。

7.根据权利要求1所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，所述改性有机硅树脂由以下步骤制备：步骤B1：取丙烯酸丁酯、八甲基环四硅氧烷和甲苯混合，加入十二烷基苯磺酸升温至

68‑75℃反应25‑30min，反应结束减压旋蒸，制得接枝丙烯酸酯单体；

步骤B2：将接枝丙烯酸酯单体转入聚合釜中，加入过硫酸铵的水溶液，再加入氢氧化钠溶液调节pH值为8‑9，升温至75‑80℃回流反应80‑100min，制成改性有机硅树脂。

8.根据权利要求7所述一种印刷电路板封装胶，其特征在于，丙烯酸丁酯、八甲基环四硅氧烷的用量质量比为1:2.3‑2.5。

9.根据权利要求1所述的一种印刷电路板封装胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：取基胶、光引发剂、流平剂、消泡剂和抗氧剂按照重量份配比混合，之后真空脱气泡；

步骤S2：在搅拌状态下加入改性有机硅树脂搅拌混合，得到印刷电路板封装胶。

说明书

一种印刷电路板封装胶及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于印刷电路板技术领域，具体地，涉及一种印刷电路板封装胶及其制备方法。

背景技术

[0002] 印刷电路板是以绝缘材料辅以导体配线所形成的结构性元件，其上会安装集成电路、电晶体、二极管、被动元件及其他各种各样的电子零件，集成后需要在表面涂刷封装胶对电气元件进行防护。

[0003] 传统的电路板是在表面涂刷三防胶，主要用于防水防腐蚀，但是，随着电子技术的飞速发展，电子产品不断朝着小型化、轻量化、高速化、多功能化及高可靠性化的方向发展，电路板也朝着小型化、轻量化和高密度化的方向发展，为了满足这种要求，研制和开发了高密度互连电路板。该类电路板相较于普通电路板功耗更高，高度集成的元器件产生的热量难以散发，常规的三防胶无法满足散热要求，现有技术通过在三防胶中添加一定量的导热填料提高导热率，提高三防胶的散热效率，导热填料占比越高，散热性越好，但是，三防胶硬化越严重，三防胶与线路板的结合强度越低，反之，导热填料占比越低，散热性越低，结合强度越高，严重制约三防胶的防护性能。

发明内容

[0004] 为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种印刷电路板封装胶及其制备方法。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0006] 一种印刷电路板封装胶，按照重量份计包括：基胶45‑60份、改性有机硅树脂8‑12份、光引发剂0.5‑2份、流平剂1‑3份和消泡剂0.5‑1份；

[0007] 所述基胶由以下步骤制备：

[0008] 步骤A1：取安装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的反应釜，向反应釜中投加苯酚，加入甲苯搅拌至完全溶解，再加入甲醛水溶液和叔丁醇钾搅拌混合，升温至62‑70℃搅拌反应30‑40mi n，在叔丁醇钾的强催化作用下，苯酚与甲醛发生加成反应，反应结束后减压旋蒸，去除反应液中的水，得到多元羟甲基酚；

[0009] 步骤A2：将步骤A1制得的多元羟甲基酚用甲苯再次溶解稀释，控制高速搅拌状态下，滴加三氯氧磷，三氯氧磷先在反应液中少量水分的条件下发生水解，生成磷酸和氯化氢，并释放热量，氯化氢对叔丁醇钾进行中和并调节至酸性条件，后加入的三氯氧磷自体催化，催化多元羟甲基酚和生成的磷酸发生酯化反应，反应结束再次减压旋蒸，去除水分和氯化氢，得到磷化多元羟甲基酯；

[0010] 步骤A3：取苯酚用甲苯溶解，再滴加三乙胺调节pH为8，之后加入磷化多元羟甲基酯，在室温下搅拌反应，苯酚与磷化多元羟甲基酯进行缩聚反应，反应过程中监测反应体系的粘度，直至粘度达到1200cP，制成低聚液；

[0011] 步骤A4：取1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷和丙酮混合，加入活化氮化铝超声分散，之后将分散液投加到低聚液中搅拌混合，分散液的粘度低且与低聚液有良好的相容性，将活化氮化铝均匀分散到低聚液中，之后回流搅拌反应至反应液的粘度达到3000cP，制成基胶。

[0012] 进一步地，步骤A1中苯酚和甲醛水溶液的用量摩尔比为1:5‑6，甲醛水溶液的质量分数为45％。

[0013] 进一步地，步骤A2中多元羟甲基酚和三氯氧磷的用量质量比为1:0.58‑0.65。

[0014] 进一步地，步骤A3中磷化多元羟甲基酯和苯酚的用量质量比为1:0.15‑0.2。

[0015] 进一步地，活化氮化铝的制备方法为：取纳米氮化铝在750℃的马弗炉中焙烧2h，之后采用乙醇溶液浸泡，最后低温烘干，经过高温焙烧使得氮化铝表面活化，在纯水溶液中浸泡后，表面上产生大量的羟基，便于后续分散处理，且通过1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷结合。

[0016] 进一步地，步骤A4中低聚液、活化氮化铝和1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷的用量比为1kg：30‑50g：20‑30g。

[0017] 所述改性有机硅树脂由以下步骤制备：

[0018] 步骤B1：取丙烯酸丁酯、八甲基环四硅氧烷和甲苯混合，再加入十二烷基苯磺酸混合，升温至68‑75℃反应25‑30mi n，反应结束减压旋蒸，去除未反应的原料，制成接枝丙烯酸酯单体；

[0019] 步骤B2：将接枝丙烯酸酯单体投加到聚合釜中，加入过硫酸铵的水溶液，再加入氢氧化钠溶液调节pH值为8‑9，升温至75‑80℃回流反应80‑100mi n，接枝丙烯酸酯单体进行聚合，硅氧烷之间水解初步交联，制成改性有机硅树脂。

[0020] 进一步地，丙烯酸丁酯、八甲基环四硅氧烷的用量质量比为1:2.3‑2.5。

[0021] 一种印刷电路板封装胶的制备方法，包括如下步骤：

[0022] 步骤S1：取基胶、光引发剂、流平剂、消泡剂和抗氧剂加入高速搅拌器中高速搅拌混合，之后真空脱气泡；

[0023] 步骤S2：将步骤S1混合的后的胶料在低速搅拌状态下缓慢加入改性有机硅树脂搅拌混合，得到印刷电路板封装胶。

[0024] 优选地，光引发剂选自TPO。

[0025] 优选地，流平剂选自流平剂3510。

[0026] 优选地，消泡剂选自消泡剂DS‑2590。

[0027] 本发明的有益效果：

[0028] 1.本发明在封装胶中使用一种基胶，由苯酚和甲醛在叔丁醇钾的强催化作用下生成多元羟甲基酚，再采用三氯氧磷与多元羟甲基酚发生酯化，三氯氧磷水解成磷酸和氯化氢并释放热量，提供酸性条件，而且后加入的三氯氧磷催化多元羟甲基酚和磷酸酯化，在多元羟甲基酚上引入磷酸基团，得到磷化多元羟甲基酯，之后由苯酚和磷化多元羟甲基酯进行缩聚反应，通过控制聚合条件，制成侧链含有磷酸基团和酚羟基的低聚酚醛树脂，再由1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷为连接剂，通过端氨基分别与活化氮化铝和低聚酚醛树脂的侧链连接，形成互联的网络结构，加强氮化铝与树脂的结合强度，达到高效强化树脂基体的作用，同时，氮化铝具有优异的导热性能，其在互联的网络结构中提供导热驱动力，将电路板产生的热量通过互联的结构导出，此外1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷的分子中部具有硅氧烷基团，提高热量传递效率的同时为基胶的交联提供基础，基胶侧链上的磷酸基团和电路板金属针脚形成螯合作用，使得基胶与电路板有良好的结合强度。

[0029] 2.本发明在封装胶中复配一种改性有机硅树脂，其由丙烯酸丁酯和八甲基环四硅氧烷反应，制成含有硅氧烷的丙烯酸酯单体，再由接枝丙烯酸酯单体聚合和初步水解制成丙烯酸酯基的硅树脂，可由光引发固化，复配后侧链上的硅氧烷可与基胶中主链和氮化铝之间的硅氧烷交联，通过交联强化树脂，同时改性有机硅树脂与基胶嵌入强化，使得两者均匀混合，有利于均匀固化。

[0030] 3.本发明提供的封装胶基体为一种热固性酚醛树脂，具有良好的绝缘性能，适用于电路板的封装，受热固化不燃，具有良好的阻燃性。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施例制备胶，具体实施过程如下：

[0034] 步骤A1：取安装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶，向烧瓶中投加20g苯酚，缓慢向烧瓶中加入甲苯并搅拌，直至苯酚完全溶解停止加入甲苯，再加入100g质量分数为45％的甲醛水溶液和1.5g叔丁醇钾控制转速为600rpm高速搅拌混合，水浴升温至62℃保温搅拌反应40mi n，反应结束后倒出，在真空度为‑0.1MPa下，温度为95℃减压旋蒸20mi n，去除反应液中的水，得到多元羟甲基酚；

[0035] 步骤A2：取50g多元羟甲基酚和80mL甲苯装入四口烧瓶中，控制转速为800rpm，恒速滴加29g三氯氧磷，控制滴加时间为20m i n，反应结束后再次减压旋蒸10m i n，得到磷化多元羟甲基酯；

[0036] 步骤A3：取9g苯酚用甲苯溶解，再滴加三乙胺调节至pH值为8，之后加入60g的磷化多元羟甲基酯，在室温下搅拌反应，苯酚与磷化多元羟甲基酯进行缩聚反应，反应过程中通过粘度计监测反应体系的粘度，直至粘度达到1200cP，制成低聚液；

[0037] 步骤A4：取4g纳米氮化铝放入坩埚中，置于750℃的马弗炉中焙烧2h，之后取出空冷至室温，将焙烧后的纳米氮化铝放入质量分数为30％的乙醇溶液中浸泡2h，离心后去下层沉淀在干燥箱中，于80℃热风干燥至恒重，制成活化氮化铝，称取活化氮化铝1.8g备用，再取1.2g 1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷和120mL的丙酮混合，将活化氮化铝加入混合液中，在28kHz下超声分散5mi n，再将分散液倒入60g的低聚液中搅拌混合，之后在85℃下回流反应，直至粘度达到3000cP，立即强制降温，制成基胶。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例制备胶，具体实施过程如下：

[0040] 步骤A1：取安装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶，向烧瓶中投加20g苯酚，缓慢向烧瓶中加入甲苯并搅拌，直至苯酚完全溶解停止加入甲苯，再加入120g质量分数为45％的甲醛水溶液和1.8g叔丁醇钾控制转速为600rpm高速搅拌混合，水浴升温至70℃保温搅拌反应30mi n，反应结束后倒出，在真空度为‑0.1MPa下，温度为95℃减压旋蒸20mi n，去除反应液中的水，得到多元羟甲基酚；

[0041] 步骤A2：取50g多元羟甲基酚和80mL甲苯装入四口烧瓶中，控制转速为800rpm，恒速滴加32.5g三氯氧磷，控制滴加时间为50mi n，反应结束后减压旋蒸15mi n，得到磷化多元羟甲基酯；

[0042] 步骤A3：取12g苯酚用甲苯溶解，再滴加三乙胺调节至pH值为8，之后加入60g的磷化多元羟甲基酯，在室温下搅拌反应，苯酚与磷化多元羟甲基酯进行缩聚反应，反应过程中通过粘度计监测反应体系的粘度，直至粘度达到1200cP，制成低聚液；

[0043] 步骤A4：取6g纳米氮化铝放入坩埚中，置于750℃的马弗炉中焙烧2h，之后取出空冷至室温，将焙烧后的纳米氮化铝放入质量分数为30％的乙醇溶液中浸泡2h，离心后去下层沉淀在干燥箱中，于80℃热风干燥至恒重，制成活化氮化铝，称取活化氮化铝3g备用，再取1.8g 1,3‑双(3‑氨基丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷和180mL的丙酮混合，将活化氮化铝加入混合液中，在28kHz下超声分散8m i n，再将分散液倒入60g的低聚液中搅拌混合，之后在55℃下回流反应，直至粘度达到3000cP，立即强制降温，制成基胶。

[0044] 实施例3

[0045] 本实施例制备改性有机硅树脂，具体实施过程如下：

[0046] 步骤B1：取10g丙烯酸丁酯和23g八甲基环四硅氧烷，加入60mL甲苯搅拌混合，在加入0.5g十二烷基苯磺酸搅拌混合10mi n，水浴升温至68℃保温搅拌反应30mi n，反应后减压至‑0.1MPa，温度为80℃旋蒸10mi n，制成接枝丙烯酸酯单体；

[0047] 步骤B2：向接枝丙烯酸酯单体加入含有0.2g过硫酸铵的水溶液，再滴加氢氧化钠溶液至pH值为8，混合后升温至75℃，回流反应100mi n，反应结束强制降温，制成改性有机硅树脂。

[0048] 实施例4

[0049] 本实施例制备改性有机硅树脂，具体实施过程如下：

[0050] 步骤B1：取10g丙烯酸丁酯和25g八甲基环四硅氧烷，加入65mL甲苯搅拌混合，在加入0.5g十二烷基苯磺酸搅拌混合10mi n，水浴升温至80℃保温搅拌反应25mi n，反应后减压至‑0.1MPa，温度为80℃旋蒸10mi n，制成接枝丙烯酸酯单体；

[0051] 步骤B2：向接枝丙烯酸酯单体加入含有0.2g过硫酸铵的水溶液，再滴加氢氧化钠溶液至pH值为8，混合后升温至80℃，回流反应80mi n，反应结束强制降温，制成改性有机硅树脂。

[0052] 实施例5

[0053] 本实施例制备印刷电路板封装胶，具体实施过程如下：

[0054] 步骤S1：计量原料、称取实施例1制备的基胶45g，称取TPO 0.5g作为光引发剂，称取流平剂3510 1g作为流平剂，称取消泡剂DS‑25900.5g作为消泡剂，将基胶、光引发剂、流平剂、消泡剂和抗氧剂加入高速搅拌器中，控制转速为1200rpm搅拌5mi n，之后转入真空脱泡机中，抽真空至‑0.1MPa，持压15mi n除气泡；

[0055] 步骤S2：将步骤S1混合的后的胶料在120rpm下搅拌，搅拌过程中加入8g实施例3制备的改性有机硅树脂，搅拌混合10m i n后转入真空脱泡机中继续脱泡5mi n，制成印刷电路板封装胶。

[0056] 实施例6

[0057] 本实施例制备印刷电路板封装胶，具体实施过程如下：

[0058] 步骤S1：计量原料、称取实施例2制备的基胶60g，称取TPO 2g作为光引发剂，称取流平剂3510 3g作为流平剂，称取消泡剂DS‑2590 1g作为消泡剂，将基胶、光引发剂、流平剂、消泡剂和抗氧剂加入高速搅拌器中，控制转速为1200rpm搅拌8m i n，之后转入真空脱泡机中，抽真空至‑0.1MPa，持压15m i n除气泡；

[0059] 步骤S2：将步骤S1混合的后的胶料在120rpm下搅拌，搅拌过程中加入12g实施例3制备的改性有机硅树脂，搅拌混合10m i n后转入真空脱泡机中继续脱泡5mi n，制成印刷电路板封装胶。

[0060] 实施例7

[0061] 本实施例制备印刷电路板封装胶，具体实施过程如下：

[0062] 步骤S1：计量原料、称取实施例1制备的基胶55g，称取TPO 1.2g作为光引发剂，称取流平剂3510 1.5g作为流平剂，称取消泡剂DS‑25901g作为消泡剂，将基胶、光引发剂、流平剂、消泡剂和抗氧剂加入高速搅拌器中，控制转速为1200rpm搅拌6m i n，之后转入真空脱泡机中，抽真空至‑0.1MPa，持压15m i n除气泡；

[0063] 步骤S2：将步骤S1混合的后的胶料在120rpm下搅拌，搅拌过程中加入10g实施例4制备的改性有机硅树脂，搅拌混合10m i n后转入真空脱泡机中继续脱泡5mi n，制成印刷电路板封装胶。

[0064] 取实施例5‑实施例7制得封装胶，在模具中涂刷离型剂，再向模具中涂刷封装胶，在紫外固化机中完全固化成膜，并对固化膜进行性能测试，具体测试如下：

[0065] 电阻率：参照GB/T 1410‑2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法进行测试；

[0066] 导热率：参照I SO 22007‑2‑2008‑瞬态平面热源法测定材料的导热系数进行测试；

[0067] 具体测试数据如表1所示：

[0068] 表1

[0069] 15  电阻率(10P PΩ·cm) 导热系数(W/m·K)
实施例5 3.24 6.31
实施例6 3.86 6.83
实施例7 3.77 6.68

[0070] 由表1数据可知本发明制备的封装胶具有较高的电阻率和导热系数，应用在电路板的封装中，起到良好的绝缘、散热作用。

[0071] 将实施例5‑实施例7制得的封装胶涂刷在电路板的表面，控制涂刷厚度为30μm，放入紫外固化剂中固化，固化后进行性能测试，具体测试如下：

[0072] 剥离强度：参照GB/T 2790‑1995胶粘剂180°剥离强度试验方法进行测试；

[0073] 具体测试数据如表2：

[0074] 表2

[0075]   实施例5 实施例6 实施例7剥离强度(N/cm) 16.3 15.8 17.5

[0076] 由表2数据可知，本发明制备的封装胶与电路板具有良好的结合强度。

[0077] 在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0078] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。