專利名稱：膠粘劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在電子封裝件中的膠粘劑。
背景技術(shù)：
電子封裝件在各種應(yīng)用中經(jīng)常使用膠粘劑。一種這樣的常規(guī)應(yīng)用是用于將封蓋(lid)固定于基板的膠粘劑。所述封蓋以提供接近真空密封的方式被用封蓋密封膠粘劑(a lid seal adhesive)固定至基板，旨在保護(hù)位于所述封蓋與基板之間空腔中的電子電路。粘結(jié)封蓋與基板的方法一般包括將膠粘劑放置在待固定至基板的封蓋的一部分上，之后將該封蓋放置在基板上的期望位置上。然后通過機(jī)械力將封裝件固定在一起，并加熱以固化膠粘劑。
目前用于粘結(jié)封蓋與基板的膠粘劑的類型包括膏狀膠粘劑或液體膠粘劑和可B-階段的膠粘劑。在涂敷至封蓋上之后，膏狀膠粘劑具有足夠的觸變性，使得膠粘劑不會流動或下沉(slump)，除非外部應(yīng)力如機(jī)械夾緊被應(yīng)用在膠粘劑上。膏狀膠粘劑必須在施用于封蓋后，立刻進(jìn)行粘結(jié)。一旦暴露于熱、光線或輻射，濕潤的膏狀膠粘劑在固化之后將從液體變?yōu)楣腆w?？葿-階段膠粘劑通過兩種不同的技術(shù)得以形成。形成可B-階段膠粘劑的一種方法是形成具有溶劑、固體樹脂和任何其它期望成分的溶液。在將濕潤的膏應(yīng)用于封蓋之后，然后通常通過加熱將溶劑去除，以形成分子量輕微增加或沒有增加的固體無粘性B-階段膠粘劑。形成可B-階段膠粘劑的第二種方法是通過導(dǎo)致分子量增加的化學(xué)反應(yīng)。分子量增加提高了膠粘劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且膠粘劑基質(zhì)的流動性因此在室溫下將得到限制。結(jié)果在室溫下是固體或半固體無粘性膠粘劑。不管形成膠粘劑的方式如何，B-階段化的膠粘劑都作為濕潤的膠粘劑被應(yīng)用于電子封裝件如封蓋和基板，并被轉(zhuǎn)化為膜、片等形式的中間未反應(yīng)的無粘性固態(tài)。在施加另外的熱之后，該B-階段化的膠粘劑被轉(zhuǎn)化為最終的固化固態(tài)。一般而言，可B-階段膠粘劑在室溫下需要合理的潛伏期。此外，此類膠粘劑必須保持反應(yīng)性，以使它們可以容易地進(jìn)行加工、運(yùn)輸和貯存。有利地，反應(yīng)性在增高溫度下是快速的，以便縮短所需的生產(chǎn)時間。
可B-階段膠粘劑為制造商提供很多優(yōu)勢?？葿-階段膠粘劑可以在一個地點(diǎn)被施用，而粘結(jié)/裝配可以在第二個不同的地點(diǎn)進(jìn)行。在不同地點(diǎn)進(jìn)行加工的能力是大規(guī)模裝配操作特別期望的，例如在外部進(jìn)行其操作各階段的OEM。在此神情況下，通過使次承包商將可B-階段的膠粘劑預(yù)先施用到封蓋上，然后將該封蓋運(yùn)送至處于準(zhǔn)備粘結(jié)狀態(tài)的OEM，OEM可以避免處理液體膠粘劑。
具有較長貯存期限的商業(yè)可得的膠粘劑在較高溫度下需要長的固化時間，如一小時或更長，而在較低溫度如170℃至180℃具有較短固化時間的膠粘劑具有相對短的貯存期限，通常基本在2個月以內(nèi)。例如，在25℃具有兩個月以上的貯存期限的商業(yè)可得的膠粘劑一般需要一個小時或以上的時間來固化。因此，提供在25℃具有長貯存期限、在低溫下具有快速固化時間的膠粘劑將是有利的。
用于電子封裝目的的封蓋傳統(tǒng)上是陶瓷制品，而基板傳統(tǒng)上是金屬。目前可得的封蓋密封膠粘劑為此類材料提供了可接受的粘合。然而，封蓋和基板，尤其對于無線和電力應(yīng)用，日益由液晶聚合物(“LCP”)形成。LCP封裝件為制造商提供了成本降低，而不危害封裝件的電性能。由于LCP上的低表面能，LCP比金屬或陶瓷制品更難于粘結(jié)，并且目前可得的封蓋密封膠粘劑當(dāng)用于LCP時不提供足夠的密封。因此，提供具有與LCP之間優(yōu)良粘合的封蓋密封膠粘劑將是有利的。


圖1是具有膠粘劑的封裝件封蓋的透視圖。
圖2是固定于基板的封裝件封蓋的透視圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用在電子應(yīng)用中的膠粘劑。一種這樣的膠粘劑是可B-階段膠粘劑，其提供與電子元件的優(yōu)良粘合，所述電子元件如包含各種材料的封蓋和基板，所述材料包括LCP。所述膠粘劑具有潛伏期和在封蓋與基板之間提供完全密封的能力，所述封蓋和基板包括LCP。所述膠粘劑包括溶劑、一種或多種固體環(huán)氧樹脂、一種或多種潛硬化劑和一種或多種觸變劑。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供可B-階段膠粘劑，其包括溶劑、一種或多種固體環(huán)氧樹脂、一種或多種潛硬化劑和一種或多種觸變劑。所述膠粘劑用于各種電子裝配應(yīng)用，包括封蓋密封應(yīng)用。本發(fā)明的膠粘劑提供了在25℃為兩個月以上的貯存期限以及低溫下的快速固化。膠粘劑的貯存期限被定義為膠粘劑可以在規(guī)定條件下貯存并且仍滿足所規(guī)定的性能要求的最大時間。所述膠粘劑可以在大約170℃的溫度下在10分鐘以下的時間內(nèi)固化，以及在大約180℃的溫度下在5分鐘以下的時間內(nèi)固化。長貯存期限和在低溫下快速固化的組合未被任何商業(yè)可得的膠粘劑提供。在B-階段期間，濕膠粘劑(A-階段)被施用于期望表面，然后以在該表面上形成無粘性涂層的方式進(jìn)行B-階段。在B-階段過程之后，加熱該部件，并且固化膠粘劑，在元件如封蓋和基板之間形成粘結(jié)。
所述組合物的固體環(huán)氧樹脂可以包括一種或多種增韌環(huán)氧樹脂(flexibilized epoxies)，諸如環(huán)氧官能橡膠，包括但不限于環(huán)氧官能丁二烯、環(huán)氧官能硅氧烷、環(huán)氧官能丙烯酸橡膠、環(huán)氧官能丁腈橡膠、環(huán)氧-CTBN加合物、環(huán)氧-氨基甲酸乙酯加合物以及它們的混合物。這些物質(zhì)是通過使過量的環(huán)氧化合物與官能化橡膠反應(yīng)以產(chǎn)生加合物而產(chǎn)生的。一些商業(yè)可得的增韌環(huán)氧樹脂包括商業(yè)供應(yīng)自Reichold的EPOTUF、商業(yè)供應(yīng)自Shell的EPON、商業(yè)供應(yīng)自Dow的DER和商業(yè)供應(yīng)自Huntsman的ARALDITE。
液體環(huán)氧組分可以和固體環(huán)氧組分一起被包括。適合用在本發(fā)明膠粘劑組合物中的液體環(huán)氧樹脂的例子是那些可以被增韌的物質(zhì)，包括雙酚-A和雙酚-F的單官能和多官能縮水甘油醚、脂族和芳族環(huán)氧樹脂、飽和及不飽和環(huán)氧樹脂或脂環(huán)系環(huán)氧樹脂或其組合。
非縮水甘油醚環(huán)氧衍生物的例子包括3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯，其含有兩個為環(huán)狀結(jié)構(gòu)一部分的環(huán)氧基以及酯鍵；乙烯基環(huán)己烯二酮，其含有兩個環(huán)氧基，其中一個為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一部分；3，4-環(huán)氧-6-甲基環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯和二氧化雙環(huán)戊二烯。
在本發(fā)明中，縮水甘油醚環(huán)氧衍生物是優(yōu)選的，或者單獨(dú)使用，或者結(jié)合非縮水甘油醚環(huán)氧衍生物使用。優(yōu)選的此種類型的環(huán)氧樹脂是雙酚A樹脂。另一種優(yōu)選的環(huán)氧樹脂是雙酚F型樹脂。這些樹脂一般通過一摩爾雙酚F環(huán)氧樹脂和兩摩爾表氯醇的反應(yīng)來制備。進(jìn)一步優(yōu)選的環(huán)氧樹脂類型是環(huán)氧酚醛清漆樹脂。環(huán)氧酚醛清漆樹脂一般通過酚醛樹脂和表氯醇的反應(yīng)來制備。優(yōu)選的環(huán)氧酚醛清漆樹脂是苯基縮水甘油醚/甲醛共聚物。聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂也可以被用在本發(fā)明中。此種類型的樹脂通常通過聯(lián)苯樹脂與表氯醇反應(yīng)而制備。雙環(huán)戊二烯-苯酚環(huán)氧樹脂、萘醛樹脂、環(huán)氧官能丁二烯丙烯腈共聚物、環(huán)氧官能聚二甲基硅氧烷和它們的混合物是可以使用的另外類型的環(huán)氧樹脂。商業(yè)可得的雙酚-F型樹脂來自新澤西Maple Shade的CVC SpecialtyChemicals，其名稱為8230E，以及來自Performance Products LLC，名稱為RSL1739。雙酚-A型樹脂以EPON 828、EPON 1001、EPON 1002商業(yè)供應(yīng)自Resolution Technology，以及雙酚-A和雙酚-F的摻合物以名稱ZX-1059供應(yīng)自Nippon Chemical Company。也可以使用以XP71756.00商業(yè)得自Vantico的樹脂。
為使溶液基方法能夠產(chǎn)生可B-階段膠粘劑，將固體環(huán)氧樹脂摻合物在施用于基板之前溶解在溶劑中。優(yōu)選地，所述溶劑將在B-階段過程中蒸發(fā)。容易溶解環(huán)氧樹脂、非活性的且具有范圍在大約70℃至170℃的適當(dāng)沸點(diǎn)的普通溶劑可以用于本應(yīng)用。可以使用的溶劑的例子包括酮、酯、乙酸酯、醇、醚以及其它穩(wěn)定且溶解組合物中的環(huán)氧和酚醛樹脂的普通溶劑。優(yōu)選的溶劑包括γ-丁內(nèi)酯和丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)。
一種或多種潛硬化劑包括在膠粘劑組合物中。優(yōu)選的潛硬化劑一般是固態(tài)的且包括咪唑?？梢允褂玫倪溥虬ǖ幌抻诜?N-取代的咪唑，如2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基-咪唑、2-苯基咪唑和咪唑。其它有用的咪唑組分包括烷基-取代的咪唑、N-取代的咪唑及它們的混合物。另外，可以使用包封的咪唑和其它包封的硬化劑。一種可接受的硬化劑是商業(yè)供應(yīng)自Asahi Kasei的NOVACURE。
盡管系統(tǒng)的粘度可以用溶液基可B-階段膏的溶劑調(diào)整，但粘度也可以用可B-階段的、溶液型和化學(xué)促進(jìn)(chemical advancement)型膠粘劑的稀釋劑來調(diào)整。示例性活性稀釋劑為縮水甘油醚，例如1，4-丁二醇二縮水甘油醚；乙烯基醚，例如亞乙基乙烯基醚(ethylene vinylether)；和乙烯基酯，例如亞乙基乙烯基酯(ethylene vinyl ester)；和丙烯酸酯，例如，甲基丙烯酸甲酯；對-叔丁基-苯基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、甘油二環(huán)氧甘油醚(glycerol diblycidyl ether)、烷基酚的縮水甘油醚(以Cardolite NC513商業(yè)供應(yīng)自Cardolite Corporation)和丁二醇二環(huán)氧甘油醚(Butanediodiglycidylether)(以BDGE商業(yè)供應(yīng)自Aldrich)，盡管可以使用其它稀釋劑。
所述膠粘劑可以包括一種或多種觸變劑?？梢允褂枚喾N觸變劑，包括但不限于二氧化硅、火成二氧化硅、礦物填料、陶瓷填料、金屬填料以及其它本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的常規(guī)觸變膠。另外，也可以根據(jù)需要加入表面活性劑、偶聯(lián)劑、脫氣劑、流動添加劑、助粘劑和其它成分。如果需要，也可以加入導(dǎo)電填料以減少所述膠粘劑的體積電阻率。示例性導(dǎo)電填料包括但不限于銀、銅、金、鈀、鉑、鎳、鍍金鎳或鍍銀鎳、炭黑、碳纖維、石墨、鋁、氧化銦錫(indium tin oxide)、鍍銀銅、鍍銀鋁、涂金屬玻璃球、涂金屬填料、涂金屬聚合物、涂銀纖維、涂銀球、銻摻雜的氧化錫、導(dǎo)電納米球、納米銀、納米鋁、納米銅、納米鎳、碳納米管及其混合物。此外，可以根據(jù)需要加入非傳導(dǎo)性填料，以減小所述膠粘劑的熱膨脹系數(shù)。示例性非傳導(dǎo)性填料包括二氧化硅、氧化鋁、粘土及其混合物。
本發(fā)明的膠粘劑組合物含有約50wt.％至約90wt.％的環(huán)氧化合物；約30wt.％至約50wt.％的溶劑；約0.1wt.％至約10wt.％的觸變劑；和約2wt.％至約20wt.％的潛硬化劑；總計(jì)100wt.％。優(yōu)選地，所述膠粘劑組合物包括約65wt.％至約85wt.％的環(huán)氧化合物；約35wt.％至約45wt.％的溶劑；約0.2wt.％至約10wt.％的觸變劑；和約5wt.％至約15wt.％的潛硬化劑。
本發(fā)明的膠粘劑可以用于任何期望的應(yīng)用，特別是涉及電子元件裝配的應(yīng)用。優(yōu)選的應(yīng)用是將封蓋連接至基板。封裝件封蓋被用于覆封和保護(hù)固定至基板的易碎、敏感的電子元件。如圖1所示，封裝件封蓋10具有圍繞在封蓋開口周邊的邊11。本發(fā)明的膠粘劑可以以粘性液體或無粘性可B-階段形式被施用于所有或部分邊。在電子元件裝配過程中，如圖2所示，封蓋10被放置在基板20上的期望位置，以使邊11與該基板直接接觸。熱、紫外光和/或壓力被施用于部件上，以使所述膠粘劑固化而形成與外界隔絕密封的封裝件，其保護(hù)包含在其中的電子元件。在膠粘劑作為可B-階段膠粘劑應(yīng)用的情況下，封裝件封蓋可以在裝配進(jìn)行之前被運(yùn)送或貯存。本發(fā)明的膠粘劑是非傳導(dǎo)性的，并為包括液晶聚合物在內(nèi)的多種表面提供了耐化學(xué)性、柔韌性和優(yōu)良粘合的優(yōu)勢。
在不違背本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以對本發(fā)明作出許多修改和變化，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。本文所述的具體實(shí)施方案僅以實(shí)施例的方式提供，并且本發(fā)明僅通過所附權(quán)利要求以及這樣的權(quán)利要求所授權(quán)的等效物的全部范圍來加以限定。
權(quán)利要求
1.用于電子元件中的膠粘劑，其包括一種或多種固體環(huán)氧樹脂、一種或多種潛硬化劑、一種或多種觸變劑和一種或多種溶劑。
2.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種固體環(huán)氧樹脂的至少一種是增韌環(huán)氧樹脂。
3.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種固體環(huán)氧樹脂選自環(huán)氧官能丁二烯、環(huán)氧官能硅氧烷、環(huán)氧官能丙烯酸橡膠、環(huán)氧官能丁腈橡膠、環(huán)氧-CTBN加合物、環(huán)氧-氨基甲酸乙酯加合物以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種潛硬化劑包括一種或多種咪唑。
5.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種潛硬化劑是微囊包封的。
6.權(quán)利要求4所述的膠粘劑，其中所述一種或多種咪唑選自非-N-取代的咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基-咪唑、2-苯基咪唑、烷基-取代的咪唑、N-取代的咪唑及它們的混合物。
7.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種溶劑選自酮、酯、醇、醚、γ-丁內(nèi)酯、乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯以及它們的混合物。
8.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述一種或多種觸變劑選自無機(jī)填料、金屬填料、有機(jī)觸變膠以及它們的混合物。
9.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，還包括液體環(huán)氧組分。
10.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，還包括稀釋劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、脫氣劑、流動添加劑、助粘劑以及它們的混合物中一種或多種。
11.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑能夠作為可B-階段的無粘性組合物應(yīng)用于元件。
12.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑包括約50wt.％至約90wt.％的環(huán)氧樹脂。
13.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑包括約30wt.％至約50wt.％的溶劑。
14.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑包括約2wt.％至約20wt.％的潛硬化劑。
15.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑包括約0.1wt.％至約10wt.％的觸變劑。
16.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑在范圍為約170℃的溫度下在約10分鐘以下的時間內(nèi)固化。
17.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑在范圍為約180℃的溫度下在約5分鐘以下的時間內(nèi)固化。
18.權(quán)利要求11所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑在被施用于所述元件之后在25℃下具有兩個月以上的貯存期限。
19.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑粘附于液晶聚合物表面。
20.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑還包括一種或多種導(dǎo)電填料。
21.權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其中所述膠粘劑還包括一種或多種非傳導(dǎo)性填料。
22.在電子裝配中將封蓋密封到基板上的方法，包括將權(quán)利要求1所述的膠粘劑施用于所述封蓋并使所述封蓋與所述基板接觸的步驟。
23.權(quán)利要求22所述的方法，包括將熱和/或壓力應(yīng)用于所述封蓋和基板的進(jìn)一步的步驟。
24.在電子裝配中將封蓋密封到液晶聚合物基板上的方法，包括將權(quán)利要求1所述的膠粘劑施用于所述封蓋并使所述封蓋與所述基板接觸的步驟。
25.權(quán)利要求24所述的方法，包括將熱和/或壓力應(yīng)用于所述封蓋和基板的進(jìn)一步的步驟。
26.一種電子器件，其具有權(quán)利要求1所述的膠粘劑。
全文摘要
用于各種電子應(yīng)用中的膠粘劑。一種這樣的膠粘劑是可B－階段的膠粘劑，其提供與電子元件的優(yōu)良粘合，所述電子元件例如包含各種材料的封蓋和基板，所述材料包括液晶聚合物。該膠粘劑提供了潛伏期和在封蓋和基板之間提供完全密封的能力，所述封蓋和基板包括含有LCP的那些封蓋和基板。所述膠粘劑包括溶劑、一種或多種固體環(huán)氧樹脂、一種或多種潛硬化劑和一種或多種觸變劑。
文檔編號C09J11/02GK101033383SQ20071008601
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者A·科林斯 申請人:國家淀粉及化學(xué)投資控股公司