[发明专利]一种可降解回收的环氧导电胶及其制备和降解回收方法

说明书

本发明提供了一种可降解回收的环氧导电胶，按各组分占的重量百分比包括如下原料：环氧树脂15～30％、固化剂1～10％、反应稀释剂0.1～2％以及导电填料15～85％，所述固化剂包含可断裂分子结构。本发明的环氧导电胶通过应用特定分子结构的可回收降解的环氧树脂固化剂，对导电胶中的环氧树脂进行固化后，可以在常压、温和和特定的条件下降解，不仅工序简单、操作方便，而且环保，大大降低了回收成本，对于导电胶的回收再利用具有巨大的经济和环境优势。而且，特定分子结构的可回收降解的环氧树脂固化剂的应用，还大大提高了导电胶的剪切强度，使得导电胶的可靠性和寿命得以大幅提升。

技术领域

本发明属于半导体封装领域，尤其涉及一种可降解的环氧导电胶及其制备和降解回收方法。

背景技术

锡铅焊料的铅已经被证明是有毒，人们担心锡铅焊料中的高铅焊料会对环境和人体造成危害。欧盟非常积极立法在电子工业中禁止铅的应用。2000年6月，欧盟颁发了电子电器设备废弃物(WEEE)和限制用某些有毒的物质(RoHS)两个条令。在无铅焊料中，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu已经被广泛认为是最具有前景的无铅焊料，然而这种焊料的熔点是217℃，比最低的锡铅焊料熔点(183℃)高出30℃。

为了使无铅焊料在加工过程中获得充分的润湿，在电子组装过程中加工温度需要比熔点高30-40℃，温度的升高降低了印刷电路板、元件及其附属部件的集成度、可靠性和功能性。

导电胶主要由有机聚合物基体和金属填料组成，导电填料提供导电性能，聚合物基体提供物理和机械性能。与金属焊料相比，导电胶有许多优点，比如环境友好(不含有铅和回流清洗剂)、温和的加工条件、较少的加工步骤(降低加工成本)，特别是用小粒子形成的细距连接能力。虽然导电胶有许多优点，然而与成熟的锡铅焊料相比仍然处于婴儿期，有许多缺陷和挑战需要解决，例如与用焊料连接材料相比较低的电导和热导、在可靠性测试中的导电疲劳、有限的电流运送能力、在高压和可靠性测试中的金属迁移疲劳和较差的冲击强度。石墨烯导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10^-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，且具有特殊的电子特性，与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比，石墨烯价格低廉，原料易得，有望成为聚合物纳米复合材料的优质填料，因此目前多被作为贵重金属如金属银的修饰体进行研究，加入后改善导电胶的导电性能。

现有的导电胶通常是通过在环氧树脂、固化剂、促进剂和助剂等组成的树脂基体加入大量的贵金属如金属银或石墨烯表面修饰的金属银，然后通过加热或光固化实现对半导体的粘结导电互连。目前研究的更多的是如何增加导电填料的加入量或者修饰导电填料的表面以此来提高导电性能，但是对导电胶的树脂体系研究得很少，特别是固化剂。固化剂对导电胶的使用特性、固化生成三维网状结构的热固性聚合物性能影响很大。

CN 102010685A使用的固化剂为双氰胺、改性咪唑及其衍生物和改性胺类固化剂的一种或多种，使用上述固化剂与双酚A型环氧树脂或双酚F环氧树脂进行固化，所得固化物生成三维网络热固性聚合物，此类热固性聚合物存在难于熔融、难于溶解于有机溶剂等缺点，导致回收导电胶中的贵金属如片状银粉、纳米银颗粒和石墨烯等工序多、成本高、操作复杂。另外，CN102010685A使用的是传统的双氰胺或咪唑类固化剂，由于这些传统固化剂要么耐热性(双氰胺)不佳，要么刚性过大(芳香胺)，剪切强度不足，难以在耐热性、韧性和刚性取得平衡。CN 102925100A使用的也是传统的固化剂，同样具有上述问题。

发明内容