[发明专利]一种耐高温氰酸酯导电胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温氰酸酯导电胶及其制备方法，该导电胶包括以下质量份组分：氰酸酯树脂10‑40份，导电填料50‑90份，低电位金属0‑6份，阻蚀剂0‑3份、固化剂0.01‑2份，耐高温螯合剂0.01‑2份，活性稀释剂0‑20份，增韧剂0.1‑6份，助粘剂0.1‑5份；其中，低电位金属和阻蚀剂二者至少有一个添加量不为0。与现有技术相比，本发明耐高温导电胶实现优异的耐高温、低放气特性，制备的耐高温氰酸酯导电胶具备固化过程极低的质量损耗、远高于300℃的热稳定性以及超过2倍于标准要求的芯片剪切强度。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，具体涉及一种耐高温氰酸酯导电胶及其制备方法。

背景技术

芯片粘接作为电子封装中的重要一环，对封装芯片的密封性、稳定性、散热性等方面有着至关重要的作用。耐高温导电胶作为芯片粘接的一种重要方法，不需要特殊设备，除能满足导电和粘接两项基本要求外，还能在较低温度下固化，避免铆接的应力集中及电磁讯号的损失、泄露等，尤其是在向微型化、集成化发展的电子工业中用途越来越广泛，其最低线分辨率可以达到25.4μm，仅为传统钎焊的1/15，适合精细间距制造。

导电粘接胶的一个重要问题是在芯片下方形成气穴，这导致了许多问题，例如芯片严重倾斜和粘接失效。导电粘接胶的专利有很多，但都不能满足耐300℃以上的高温、低产气的要求。

几乎所有市售的填料都涂有一种或多种润滑剂。最常使用的润滑剂是硬脂酸和油酸，功能是防止颗粒的团聚，并防止在用于生产金属薄片产品的机械研磨过程中这些颗粒的焊接或“压铸”。这些脂肪酸润滑剂通过在金属填料/润滑剂界面上形成金属羧酸盐而化学键合到金属填料的表面。然而，金属填料表面的金属羧酸盐不利于导电粘接胶的长久储存。并且，这些润滑剂在固化过程中易挥发形成气孔，导致固化后出现微孔或裂隙。

固化温度和固化时间是影响封装工艺的一个重要方面，在中温条件下保证固化的稳定快速进行是一个关键的技术问题。

此外，金属填料会在电场作用下产生电迁移现象，使得导电性能下降，进而影响其使用寿命。这是因为在有偏压的两个金属带之间的电介质上存在电解液(通常是水)，位于阳极的金属银电离形成Ag离子，并在电场作用下向阴极移动，一部分Ag⁺离子与OH反应形成Ag₂O和Ag沉积在阳极，形成黑色胶体层区。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高温下不易分解，固化过程不产生额外副产物，保存、使用寿命长久的耐高温氰酸酯导电胶及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

发明人了解到，氰酸酯单体是含有氰酸根官能团O-CN的双酚衍生物，在适当的催化剂体系中加热后，单体结合形成含有热稳定的三嗪环的三维网络结构。这种材料通常被称为多氰酸酯，氰酸酯或三嗪，在高温下依然能够维持极高的稳定性。尤其有意义的是，氰酸酯的聚合反应不产生额外的气体，这种反应特性能极大提升导电胶的粘接性能，是解决导电胶高温产气问题的极佳选择，其反应过程如下：

氰酸酯独特的吸湿特性在芯片粘接中有着巨大的优势，一方面，氰酸酯可以在密封包装内部持续提供低残留水分。另一方面粘合剂的低吸湿解吸也减少了“爆米花”开裂和分层的可能。其与水的反应如下：

通常情况下，氰酸酯的起始固化温度超过200℃，且固化速度慢，固化率低，不利于电子封装的进行，使用固化剂能够大大降低氰酸酯的固化温度。许多金属离子例如铬、锰、铁、钴、镍、铜等，能够催化氰酸酯的固化，但它们在氰酸酯单体中溶解性差，并且对氰酸酯聚合物的水解反应有较强的催化剂作用，一般不采用这些金属盐类作为氰酸酯固化反应的催化剂。本发明优选的是乙酰丙酮盐作为催化剂，其催化氰酸酯固化反应的机理如图所示：