專利名稱：：電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于電子元器件封裝材料領域，特別是涉及一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料。
背景技術：
：電子元器件在元件芯片生產(chǎn)加工并檢驗合格后，需要在這些芯片表面包覆一層高強度、絕緣、防潮的涂層，這種涂層質(zhì)量性能的優(yōu)劣對電子元器件質(zhì)量有著至關重要的影響?，F(xiàn)在這種涂層材料普遍使用環(huán)氧粉末封裝材料，這種材料的附著力好、機械性能高、成本低，可以達到UL-VO級阻燃水平。盡管如此，當電子元器件受到瞬間過載電壓沖擊時，所產(chǎn)生的巨大熱量仍然能夠引燃環(huán)氧封裝材料。雖然采用了鹵素阻燃劑與銻系協(xié)效劑而使燃燒會在一定時間后自行終止，但在一定情況下仍然成為引發(fā)火災的隱患，并且鹵銻系阻燃劑在燃燒時往往會產(chǎn)生大量強致癌性物質(zhì)--多溴代二苯并二垸及多溴代二苯并呋喃，危害巨大。因此，鑒于環(huán)氧包封料面臨的諸多挑戰(zhàn)，有必要開發(fā)出一種使用環(huán)保阻燃劑的阻燃電子封裝材料。有機硅樹脂是一種兼具有機材料與無機材料雙重特性的材料，其電氣性能優(yōu)異，介電強度與電阻率高，介電損耗小，在寬廣的溫度與頻率范圍內(nèi)變化很小，其在耐熱性能、耐候性能、憎水性能、阻燃性能等方面表現(xiàn)良好，適合用于封裝材料。另外，含碳量低的甲基硅樹脂更有出色的不燃性能，無需加入阻燃劑既能具備不燃特性；而含碳量稍高的有機硅樹脂需要加入少量的環(huán)保阻燃劑來實現(xiàn)阻燃性能。目前采用有機硅樹脂作為基料的溶劑型涂料產(chǎn)品已經(jīng)開始用于電子元器件的絕緣包封并取得了良好的使用效果。其中溶劑一般采用二甲苯，眾所周知，二甲苯是一種有毒、易燃的有機溶劑，對操作者及環(huán)境均有較大危害，因此，這種產(chǎn)品難以得到普遍的推廣應用。有機硅粉末封裝材料能夠較好的解決以上問題，粉末涂料通過熔融擠出法生產(chǎn)，在生產(chǎn)、使用過程中不會用到有機溶劑，阻燃劑安全環(huán)?；驘o需加入阻燃劑。通過檢索，査到如下兩篇相近專利技術歐洲專利(EP0950695A1)曾提到一種硅樹脂組合物，可用于耐熱涂料，但用于封裝涂料時具有如下不足l.涂膜厚度只能達到幾十pm，過厚容易造成涂膜開裂脫落，而電子元器件表面封裝材料形成的涂膜厚度至少達到300^im;2.固化溫度超過23CTC，電子元器件的耐熱溫度一般不超過180'C，否則容易造成焊點脫落。中國專利(CN101163748A)提及一種有機硅封裝劑，產(chǎn)品是采用加熱模壓成型，無法實現(xiàn)加熱自流平，而本發(fā)明涉及的封裝材料要求必須加熱自流平，且要具有光澤的外觀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提出一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，該封裝材料具有環(huán)保無害、耐高溫、阻燃、固化溫度低、自流平、電絕緣性能好等特點。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各構成組分及其重量百分比范圍分別為有機硅樹脂15-60%;填料20-80%;增塑劑1-20%;催化劑0.5-1.5%;助劑0.5-5%。而且，在構成組分中還添加顏料及阻燃劑，其中阻燃劑的添加量為填料重量的0-30%。而且，所述有機硅樹脂為采用具有如下結(jié)構的有機氯硅烷單體中的一種或幾種進行聚合反應、或先通過醇解反應烷氧基化后再進行聚合反應而制得有三維交聯(lián)結(jié)構的固態(tài)聚硅氧烷MemSiCln或PhxSiCly，其中，m+n=4，m=0-3，x+y=4，x=l，2。而且，所述有機硅樹脂的性質(zhì)參數(shù)要求是，苯基與甲基基團的重量含量應<50%，優(yōu)選<30%;苯基基團與甲基基團摩爾比介于0~5:1，優(yōu)選0.2~3.3:1;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg〉45'C。而且，所述填料為硅微粉、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、BaS04的其中至少一種。而且，所述增塑劑為硅橡膠、硅油、硅烷的其中至少一種。而且，所述催化劑為二價鋅的有機酸絡合物，或者乙酰丙酮鋁，或者12-氨基十二酸、對甲苯磺酸及其鹽，或者季胺鹽類，優(yōu)選乙酰丙酮鋁與12-氨基十二酸組合物。而且，所述助劑為附著力促進劑、消泡劑、流平劑的至少一種。而且，所述阻燃劑為Al(OH)3、Mg(OH)2、硼酸鋅、聚合度大于100的聚磷酸銨、三聚氰胺氰尿酸鹽的至少一種。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是(1).本有機硅粉末封裝材料在生產(chǎn)、加工及使用過程中不使用任何有機溶劑，安全環(huán)保。(2).本有機硅粉末封裝材料使用環(huán)保無害的阻燃劑，或者無需添加阻燃劑即可達到阻燃效果，且在燃燒或被火焰灼燒時不會產(chǎn)生對人體、環(huán)境有害的物質(zhì)。(3).本有機硅粉末封裝材料能夠加熱自流平，并形成連續(xù)的有光澤的封裝層。(4).本有機硅粉末封裝材料的固化溫度低于18(TC，適合有焊錫焯點的電子元器件使用。(5).本發(fā)明具有環(huán)保無害、耐高溫、阻燃、固化溫度低、加熱自流平、電絕緣性能好等特點，用于壓敏電阻、熱敏電阻、陶瓷電容器等電子元器件的包封。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。首先敘述本發(fā)明各構成組分的說明l.有機硅樹脂由具有如下結(jié)構的有機氯硅烷單體中的一種或幾種制備的MemSiCln或PhxSiCly，其中，m+n=4，m=0-3，x+y=4,x=l，2。上述單體中的一種或幾種進行聚合反應，或先通過醇解反應烷氧基化后再進行聚合反應而制得有三維交聯(lián)結(jié)構的固態(tài)聚硅氧垸。其結(jié)構式可以表示為如下形式，但不限于這種表達<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，R-甲基或苯基基團，虛線代表省略的重復單元。該固態(tài)聚硅氧烷中苯基與甲基基團的重量含量應<50%，優(yōu)選<30%，含量越低，阻燃性越好；苯基基團與甲基基團摩爾比介于0~5:1，優(yōu)選0.23.3:1，苯基含量越高，漆膜的固化速度越慢，阻燃性也會有所降低，但是有利的一面是能夠使漆膜韌性提高，這樣耐溫度冷熱循環(huán)沖擊的能力也越高；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg〉45'C，以保證粉末材料在室溫下不會結(jié)塊。符合上述要求的有機硅樹脂商品如美國Dowcoming公司的Dowcoming220、233、249、Z畫6018，德國Wacker公司的Silres604、610等。有機硅樹脂的含量在15-60%，優(yōu)選20-55%。2.填料填料可以是硅微粉、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、BaS04等，粒徑介于150目3000目，優(yōu)選200目800目。當涂膜厚度超過300|im時，為避免開裂，需要加入云母粉或硅灰石與增塑劑配合，云母粉的薄片狀結(jié)構與硅灰石的棒狀結(jié)構在涂膜中可以起到增強筋的作用，從而避免涂膜的開裂。此外，滑石粉可以提高涂膜的韌性。填料的含量在20-80%，對于比重大的填料，如硅灰石粉、BaS04，優(yōu)選50-60%。3.增塑劑增塑劑一般用于改善硅樹脂材料的脆性，使涂膜韌性提高，不易開裂。根據(jù)種類不同，用量在1-20%，可以是與固態(tài)硅氧烷相容性好的硅橡膠、硅油、硅垸等，本發(fā)明會用到其中的一種或幾種的組合。4.催化劑催化劑一般采用催化活性高的辛酸鋅、硬脂酸鋅等二價鋅的絡合物，乙酰丙酮鋁，12-氨基十二酸、對甲苯磺酸及其鹽，季胺鹽類幾類，優(yōu)選乙酰丙酮鋁與12-氨基十二酸組合物，其催化活性最適宜催化硅樹脂在12017(TC之間反應，催化劑用量為0.5-1.5%。5.助劑助劑包括附著力促進劑，以及在粉末涂料中常用的消泡劑、流平劑、潤濕劑、光亮劑等功能助劑；附著力促進劑有助于提高涂膜對底材的粘接力，消泡劑用于脫除固化反應過程中產(chǎn)生的小分子揮發(fā)物，流平劑幫助涂料形成致密、連續(xù)、光滑的涂膜，如EstronChemicalInc的產(chǎn)品OxymeltA-4以及ResiflowP-67等。助劑總用量為0.5-5%。6.阻燃劑有機硅樹脂的阻燃性因為甲基或苯基這些烴基基團的含量不同而有所差異，烴基含量較高時，阻燃性較差，為了保證封裝材料的阻燃性達到UL-94V0水平，需要加入阻燃劑。Al(OH)3、Mg(OH)2、硼酸鋅、聚合度大于100的聚磷酸銨、三聚氰胺氰尿酸鹽都是目前已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化的幾種環(huán)保阻燃劑，一般認為其阻燃機理是吸收大量熱量，自身分解放出結(jié)晶水或惰性氣體稀釋可燃氣體，前三種阻燃劑還可以受熱交聯(lián)形成致密無機保護膜，使得氧氣無法進入涂膜內(nèi)部從而起到阻燃作用。阻燃劑的用量可以是填料總量的0-30%。實施例1:一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各組分及其重量份數(shù)分別為-Dowcoming22010份Silres⑧610鄰份107硅油(粘度5000cs)2份乙酰丙酮鋁1份12-氨基十二酸0.3份硅微粉(325目)50份DowcomingZ-60400.1份OxymeltA-40.5份ResiflowP-671份炭黑0.1份。制備方法是將所有上述組分在高混鍋中分散均勻后在雙螺桿擠出機中熔融擠出，然后冷卻壓片即可制出成品。采用擠出機為兩區(qū)控溫，I區(qū)6(TC，II區(qū)80°C，螺桿轉(zhuǎn)速180rpm。需要說明的是，溫度太高或螺桿轉(zhuǎn)速過慢，容易造成組份之間在擠出機中發(fā)生固化反應，粉末不能再流平。實施例2:一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各組分及其重量份數(shù)分別為:Dowcoming⑧22010份Silres61040份107硅油(粘度5000cs)2份乙酰丙酮鋁l份12-氨基十二酸0.3份硅微粉(325目)30份云母粉(325目)20份DowcomingZ-60400.1份OxymeltA-40.5份ResiflowP-67l份炭黑0.1份。其制備方法同于實施例1。實施例3:一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各組分及其重量份數(shù)分別為Silres60450份107硅油(粘度5000cs)2份乙酰丙酮鋁1份12-氨基十二酸0.5份硅微粉(325目)30份云母粉(325目)20份DowcorningZ-60400.1份OxymeltA國40.5份ResiflowP-671份炭黑0.1份。其制備方法同于實施例1。實施例4:一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各組分及其重量份數(shù)分別為Silres⑧60450份107硅油(粘度5000cs)2份乙酰丙酮鋁1份12-氨基十二酸0.5份云母粉(325目)20份Mg(OH)230份DowcorningZ-60400.1份OxymeltA-40.5份ResiflowP-671份炭黑0.1份。其制備方法同于實施例1。實施例原料組成匯總?cè)缦?實施例1234原料有機硅樹脂Dowcorning2201010配比Silres6045050Silres6104040增塑劑107硅膠(粘度5000cs)2222催化劑乙酰丙酮鋁111112-氨基十二酸0.30.30.50.5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>f主OxymeltA-4與ResiflowP-67都是EstronChemicalInc產(chǎn)品。下面通過具體的測試結(jié)果來進一步驗證本發(fā)明的先進性取上述制得的產(chǎn)品，粉碎后收集100目-325目粉末，按照SJ20633-1997的方法進行測試。需要用壓敏電阻、熱敏電阻、陶瓷電容等電子元器件涂裝后測試時，電子元器件的預熱溫度與粉末的流平溫度均為160°C，涂裝次數(shù)根據(jù)涂膜厚度來確定，涂膜厚度控制在300350|im;固化條件為140°C，20min。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注1，160。C流平；2，溫度循環(huán)條件-40°Cx30min;-25。Cxl5min;-85T>30min;然后重復。權利要求1.一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于各構成組分及其重量百分比范圍分別為有機硅樹脂15-60％；填料20-80％；增塑劑1-20％；催化劑0.5-1.5％；助劑0.5-5％。2.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于在構成組分中還添加顏料及阻燃劑，其中阻燃劑的添加量為填料重量的0-30%。3.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述有機硅樹脂為采用具有如下結(jié)構的有機氯硅烷單體中的一種或幾種進行聚合反應、或先通過醇解反應烷氧基化后再進行聚合反應而制得有三維交聯(lián)結(jié)構的固態(tài)聚硅氧烷MemSiCln或PhxSiCly，其中，m+n=4，m=0-3，x+y=4，x=l，2。4.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述填料為硅微粉、滑石粉、云母粉、硅灰石粉、BaS04的其中至少一種。5.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述增塑劑為硅橡膠、硅油、硅烷的其中至少一種。6.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述催化劑為二價鋅的有機酸絡合物，或者乙酰丙酮鋁，或者12-氨基十二酸、對甲苯磺酸及其鹽，或者季胺鹽類，優(yōu)選乙酰丙酮鋁與12-氨基十二酸組合物。7.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述助劑為附著力促進劑、消泡劑、流平劑的至少一種。8.根據(jù)權利要求2所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述阻燃劑為Al(OH)3、Mg(OH)2、硼酸鋅、聚合度大于100的聚磷酸銨、三聚氰胺氰尿酸鹽的至少一種。9.根據(jù)權利要求3所述的電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，其特征在于所述有機硅樹脂的性質(zhì)參數(shù)要求是，苯基與甲基基填料增塑劑催化劑助劑20-80%;1-20%;0.5-1.5%;d.5-5%。團的重量含量應<50%，優(yōu)選<30%;苯基基團與甲基基團摩爾比介于0~5:1，優(yōu)選0.23.3:1;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg>45°C。全文摘要本發(fā)明涉及一種電子元器件用阻燃有機硅粉末封裝材料，各組分及其重量百分比范圍分別為有機硅樹脂15-60％；填料20-80％；增塑劑1-20％；催化劑0.5-1.5％；助劑0.5-5％。本發(fā)明具有環(huán)保無害、耐高溫、阻燃性好、固化溫度低、自流平、電絕緣性能好等特點，適用于壓敏電阻、熱敏電阻、陶瓷電容器等電子元器件的封裝。文檔編號C08K13/02GK101302343SQ20081005380公開日2008年11月12日申請日期2008年7月10日優(yōu)先權日2008年7月10日發(fā)明者張艷飛,高衛(wèi)國申請人:天津市凱華絕緣材料有限公司