專利名稱：一種阻燃型灌封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元器件封裝領(lǐng)域，具體為一種用于電子電工產(chǎn)品的阻燃型灌封材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂灌封膠具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)介質(zhì)性能、粘接性能和電絕緣性能，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子元器件的灌封，它一般由基體、固化劑按一定比例混合而成，為滿足不同的工作環(huán)境需要，再適當(dāng)加入增韌劑、促進(jìn)劑、稀釋劑和填料等。對(duì)于電子元器件需要對(duì)其產(chǎn)品中的細(xì)小縫隙進(jìn)行灌封，因而對(duì)環(huán)氧樹脂灌封膠的性能提出了更高的要求。目前，大多數(shù)環(huán)氧樹指灌封膠的黏度較大，流動(dòng)性較差，不適合細(xì)小縫隙的灌封。中國發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00410013778. 2)，提供了一種環(huán)氧樹脂灌封膠，它以 TDE-85#為環(huán)氧樹脂基體，甲基四氫苯酐為固化劑，2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚加成物、2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑?yàn)閺?fù)合促進(jìn)劑，聚氨酯和活性納米氧化物為增韌劑，低分子環(huán)氧樹脂為稀釋劑，活性硅微粉為填料并按規(guī)定的質(zhì)量比均勻混合后制成的電機(jī)定子灌封材料，具有良好的技術(shù)性能，特別是機(jī)械性能。其不足之處在于，防火阻燃性能無法滿足動(dòng)力機(jī)車、軌道交通、軍工、航天、汽車、電力等領(lǐng)域的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃型灌封材料及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的防火阻燃性能較差、阻燃級(jí)別較低等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種阻燃型灌封材料，該材料包括A組分和B組分，其中按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂20 40% ;阻燃劑30 45% ；稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯I 5% ;增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯I 5% ;顏料I 3% ;有機(jī)硅消泡劑O. 01 O. 15%;填料硅微粉20 35% ;阻燃劑為阻燃填料氫氧化鋁和液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯組成，在A組分中，氫氧化鋁重量占25 35%，三(氯異丙基)磷酸酯重量占5 10% ;顏料為炭黑、中鉻黃和酞青綠的混合物，根據(jù)顏色需要進(jìn)行配比；按重量百分比計(jì)，B組分包括固化劑苯酐或甲基四氫苯酐80 95% ;固化劑桐馬酸酐4 15% ;促進(jìn)劑2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚I 5% ;A組分和B組分的重量比為100: (29 32)。所述的阻燃型灌封材料，在A組分中，炭黑占O. 05 O. 5%，中鉻黃占O. 5 2%，酞
青綠占O. 4 1%。所述阻燃型灌封材料的制備方法，包括如下步驟(I) A組分的制備將雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅消泡劑、酞青綠投入到反應(yīng)釜中，以攪拌轉(zhuǎn)速50 80rpm/min進(jìn)行攪拌,溫度達(dá)到150 160°C后，以攪拌轉(zhuǎn)速為90 120rpm/min進(jìn)行攪拌，依次投入中鉻黃、炭黑、二甘醇二苯甲酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、三(氯異丙基)磷酸酯，待攪拌均勻后加熱至100 150°c，進(jìn)行真空混合O. 5 2h后，投入氫氧化鋁、硅微粉，再真空攪拌20 40min,停止攪拌,得到A組分；(2) B組分的制備將苯酐或甲基四氫苯酐、桐馬酸酐和促進(jìn)劑按比例均勻混合，得到B組分；本發(fā)明中，未開包裝的A組分和B組分，室溫通風(fēng)條件下，貯存期為6個(gè)月。(3)灌封材料的制備先將A組分上下攪拌均勻，再將其與B組分按重量比為100:(29 32)均勻混合，即獲得阻燃型灌封材料。 當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，建議先將A組分放入80 90°C烘箱中預(yù)熱2 3h，再將其與B組分按重量比為100: (29 32)均勻混合。所述阻燃型灌封材料的灌封工藝，包括如下步驟A.澆注灌封將制備好的灌封材料沿被澆注灌封器件(或夾具)的邊緣勻速、緩慢的注入模腔中(注料過程中不要改變注料位置)。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，為提高固化速度、減少灌封材料氣泡的產(chǎn)生，可先將被灌封器件(或夾具)放入80 100°C烘箱中預(yù)熱O. 5 I. 5h，再進(jìn)行澆注灌封。B.真空脫泡將灌封好的產(chǎn)品放入真空箱中進(jìn)行真空脫泡，脫泡時(shí)間一般在10 15min。為達(dá)到更好的脫泡效果，在灌封材料制備完成后，首先對(duì)其進(jìn)行一次真空脫泡，脫泡時(shí)間在10 15min，再按上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將脫泡后的產(chǎn)品放入烘箱中進(jìn)行加熱固化，阻燃型灌封材料的固化條件為80 90°C，時(shí)間為3 5h。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想如下(I)固化劑桐馬酸酐是以桐油為原料制備的帶有烷基和酯烷基的四氫苯酐衍生物，其粘度低，與苯酐或甲基四氫苯酐復(fù)配后，再與環(huán)氧樹脂固化，可提高固化物的柔韌性。(2)DMP_30促進(jìn)劑，即2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚，與甲基四氫苯酐相容性好，兩者混合使用，可降低固化溫度，提高固化速率。(3)阻燃劑采用氫氧化鋁與液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)，其中氫氧化招作為阻燃填料，由于氫氧化招的折光率為I. 57,接近許多樹脂在允許范圍內(nèi)保持透明度的折光率，具有良好的阻燃抑煙性能，并能防止纖維基體燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒和腐蝕性氣體，對(duì)樹脂固化反應(yīng)無干擾。液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)，具有非常好的水解穩(wěn)定性和低粘性，由于分子內(nèi)同時(shí)含有磷氯兩種元素，阻燃效果顯著，且具有增塑、防潮、抗靜電等作用，屬添加型阻燃劑。氫氧化鋁與液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)配合使用，能夠有效提高產(chǎn)品的阻燃性能，且產(chǎn)品阻燃性達(dá)到NF-I2，F(xiàn)l, Ml級(jí)(法標(biāo))以及UL-94-V. O級(jí)(美標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)。(4)填料硅微粉，由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2)經(jīng)破碎、球磨(或振動(dòng)、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉，其粒徑為20微米，結(jié)晶二氧化硅占90wt%以上，它是一種無毒、無味、無污染的無機(jī)非金屬材料，具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱性差、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能。(5)有機(jī)硅消泡劑，有機(jī)硅消泡劑是含硅表面活性劑作為有機(jī)硅化合物中的一族，防止氣泡殘留而造成的電氣性能，物理性能的下降。有機(jī)硅消泡劑可以采用聚醚型消泡劑、硅油型消泡劑、聚醚改性有機(jī)硅消泡劑，如日本信越消泡劑KS-603等。本發(fā)明的有益效果是I、采用本發(fā)明中溫(80 90°C)固化的雙組份環(huán)氧類電子元器件封裝材料，粘度低、流動(dòng)性好，容易滲透至元器件微縫中。2、本發(fā)明阻燃型灌封材料具有優(yōu)異的防火阻燃性能，阻燃級(jí)別分別達(dá)到NF-I2，F(xiàn)l, Ml級(jí)(法標(biāo))以及UL-94-V. O級(jí)(美標(biāo))標(biāo)準(zhǔn)。特別適合動(dòng)力機(jī)車、軌道交通、軍 工、航天電子元器件的灌封保護(hù)。3、本發(fā)明阻燃型灌封材料固化后表面平整、有光澤、高硬度。4、本發(fā)明阻燃型灌封材料與多種材料的相容性優(yōu)異，粘接強(qiáng)度高。5、本發(fā)明阻燃型灌封材料具有良好的絕緣、抗電壓性能。6、本發(fā)明阻燃型灌封材料耐酸堿、防潮、防水、防油、防塵性能佳。7、本發(fā)明阻燃型灌封材料耐濕熱和大氣老化。8、本發(fā)明主要適用于動(dòng)力機(jī)車、軌道交通、軍工、航天、汽車、電力等領(lǐng)域電器模塊(如機(jī)車信號(hào)連接器、汽車電子模塊、點(diǎn)火線圈、點(diǎn)火模塊、電源模塊)、變壓器、電容器以及PCB板等各種電子元器件的絕緣封裝。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I本實(shí)施例中，阻燃型灌封材料包括A組分和B組分，其中按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂33% ;稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯2. 5% ;增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯2% ;顏料1.9% (炭黑0.2%、中鉻黃1.0%、酞青綠O. 7%);有機(jī)硅消泡劑(KS-603) O. 1% ;填料硅微粉25% ;阻燃填料氫氧化鋁重量占28% ;液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)重量占7. 5%。按重量百分比計(jì)，B組分包括固化劑甲基四氫苯酐84% ;固化劑桐馬酸酐13% ;促進(jìn)劑2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30) 3%。A組分和B組分的重量比為100:30。所述阻燃型灌封材料的制備方法，包括如下步驟(I) A組分的制備將雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅消泡劑、酞青綠投入到反應(yīng)釜中，以攪拌轉(zhuǎn)速65rpm/min進(jìn)行攪拌,溫度達(dá)到155°C后，以攪拌轉(zhuǎn)速為100rpm/min進(jìn)行攪拌,依次投入中鉻黃、炭黑、二甘醇二苯甲酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、三(氯異丙基)磷酸酯，待攪拌均勻后加熱至125°C，進(jìn)行真空混合Ih后，投入氫氧化鋁、硅微粉，再真空攪拌30min，停止攪拌，得到A組分；(2) B組分的制備
將甲基四氫苯酐、桐馬酸酐和促進(jìn)劑按比例均勻混合，得到B組分；澆注灌封前，先將A組分放入85°C烘箱中預(yù)熱2. 5小時(shí)后，上下攪拌均勻；然后，將A組分和B組分按重量比為100:30均勻混合，獲得阻燃型灌封材料，即可用于灌封。本實(shí)施例中，灌封工藝如下A.澆注灌封將制備好的灌封材料沿被澆注灌封器件(或夾具)的邊緣勻速、緩慢的注入模腔中(注料過程中不要改變注料位置)。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，為提高固化速度、減少灌封材料氣泡的產(chǎn)生，可先將被灌封器件(或夾具)放入90°C烘箱中預(yù)熱lh，再進(jìn)行澆注灌封。B.真空脫泡·將灌封好的產(chǎn)品放入真空箱中進(jìn)行真空脫泡，脫泡時(shí)間12min。為達(dá)到更好的脫泡效果，在灌封材料制備完成后，首先對(duì)其進(jìn)行一次真空脫泡，脫泡時(shí)間在12min，再按上述步驟進(jìn)行澆注灌封。將脫泡后的產(chǎn)品放入烘箱中進(jìn)行加熱固化，本阻燃型灌封材料的固化條件為85°C，時(shí)間為4h。實(shí)施例2本實(shí)施例中，阻燃型灌封材料包括A組分和B組分，其中按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂25%;稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯4% ;增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯4% ;顏料3% (炭黑O. 5%、中鉻黃2%、酞青綠O. 5%);有機(jī)硅消泡劑(KS-603)0. 15%;填料硅微粉28% ;阻燃填料氫氧化鋁重量占25. 85% ;液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)重量占10% ；按重量百分比計(jì)，B組分包括固化劑甲基四氫苯酐90% ;固化劑桐馬酸酐9% ;促進(jìn)劑2,4, 6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30) 1% ；A組分和B組分的重量比為100:29。所述阻燃型灌封材料的制備方法，包括如下步驟(I) A組分的制備將雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅消泡劑、酞青綠投入到反應(yīng)釜中，以攪拌轉(zhuǎn)速70rpm/min進(jìn)行攪拌,溫度達(dá)到150°C后，以攪拌轉(zhuǎn)速為90rpm/min進(jìn)行攪拌，依次投入中鉻黃、炭黑、二甘醇二苯甲酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、三(氯異丙基)磷酸酯，待攪拌均勻后加熱至150°C，進(jìn)行真空混合O. 5h后，投入氫氧化鋁、硅微粉，再真空攪拌20min，停止攪拌，得到A組分；(2) B組分的制備將甲基四氫苯酐、桐馬酸酐和促進(jìn)劑按比例均勻混合，得到B組分；澆注灌封前，先將A組分放入80°C烘箱中預(yù)熱3小時(shí)后，上下攪拌均勻；然后，將A組分和B組分按重量比為100:29均勻混合，獲得阻燃型灌封材料，即可用于灌封。本實(shí)施例中，灌封工藝如下A.澆注灌封將制備好的灌封材料沿被澆注灌封器件(或夾具)的邊緣勻速、緩慢的注入模腔中(注料過程中不要改變注料位置)。
當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，為提高固化速度、減少灌封材料氣泡的產(chǎn)生，可先將被灌封器件(或夾具)放入80°C烘箱中預(yù)熱I. 5h，再進(jìn)行澆注灌封。B.真空脫泡將灌封好的產(chǎn)品放入真空箱中進(jìn)行真空脫泡，脫泡時(shí)間lOmin。為達(dá)到更好的脫泡效果，在灌封材料制備完成后，首先對(duì)其進(jìn)行 一次真空脫泡，脫泡時(shí)間在lOmin，再按上述步驟進(jìn)行澆注灌封。將脫泡后的產(chǎn)品放入烘箱中進(jìn)行加熱固化，本阻燃型灌封材料的固化條件為80°C，時(shí)間為5h。實(shí)施例3本實(shí)施例中，阻燃型灌封材料包括A組分和B組分，其中按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂35% ;稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯I. 5% ;增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯I. 5% ;顏料I. 5% (炭黑O. 1%、中鉻黃I. 0%、酞青綠O. 4%);有機(jī)硅消泡劑(KS-603) O. 05% ;填料硅微粉24. 95% ;阻燃填料氫氧化鋁重量占30% ；液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯(TCPP)重量占5. 5% ；按重量百分比計(jì)，B組分包括固化劑甲基四氫苯酐80%;固化劑桐馬酸酐15%;促進(jìn)劑2,4, 6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30) 5% ；A組分和B組分的重量比為100:32。所述阻燃型灌封材料的制備方法，包括如下步驟(I) A組分的制備將雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅消泡劑、酞青綠投入到反應(yīng)釜中，以攪拌轉(zhuǎn)速60rpm/min進(jìn)行攪拌,溫度達(dá)到160°C后，以攪拌轉(zhuǎn)速為110rpm/min進(jìn)行攪拌,依次投入中鉻黃、炭黑、二甘醇二苯甲酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、三(氯異丙基)磷酸酯，待攪拌均勻后加熱至100°C，進(jìn)行真空混合2h后，投入氫氧化鋁、硅微粉，再真空攪拌40min，停止攪拌，得到A組分；(2) B組分的制備將甲基四氫苯酐、桐馬酸酐和促進(jìn)劑按比例均勻混合，得到B組分；澆注灌封前，先將A組分放入90°C烘箱中預(yù)熱2小時(shí)后，上下攪拌均勻；然后，將A組分和B組分按重量比為100:32均勻混合，獲得阻燃型灌封材料，即可用于灌封。本實(shí)施例中，灌封工藝如下A.澆注灌封將制備好的灌封材料沿被澆注灌封器件(或夾具)的邊緣勻速、緩慢的注入模腔中(注料過程中不要改變注料位置)。當(dāng)環(huán)境溫度低于10°C時(shí)，為提高固化速度、減少灌封材料氣泡的產(chǎn)生，可先將被灌封器件(或夾具)放入100°C烘箱中預(yù)熱O. 5h，再進(jìn)行澆注灌封。B.真空脫泡將灌封好的產(chǎn)品放入真空箱中進(jìn)行真空脫泡，脫泡時(shí)間15min。為達(dá)到更好的脫泡效果，在灌封材料制備完成后，首先對(duì)其進(jìn)行一次真空脫泡，脫泡時(shí)間在15min，再按上述步驟進(jìn)行澆注灌封。將脫泡后的產(chǎn)品放入烘箱中進(jìn)行加熱固化，本阻燃型灌封材料的固化條件為90°C，時(shí)間為3h。本發(fā)明的物化指標(biāo)如下
權(quán)利要求
1.一種阻燃型灌封材料，其特征在于，該材料包括A組分和B組分，其中 按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂20 40% ;阻燃劑30 45% ;稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯I 5% ;增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯I 5% ;顏料I 3% ;有機(jī)硅消泡劑O. 01 O. 15% ;填料硅微粉20 35% ;阻燃劑為阻燃填料氫氧化鋁和液體阻燃劑三(氯異丙基)磷酸酯組成，在A組分中，氫氧化鋁重量占25 35%，三(氯異丙基)磷酸酯重量占5 10% ； 按重量百分比計(jì)，B組分包括固化劑苯酐或甲基四氫苯酐80 95% ;固化劑桐馬酸酐.4 15% ;促進(jìn)劑2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚1 5% ; A組分和B組分的重量比為100: (29 32)。
2.按照權(quán)利要求I所述的阻燃型灌封材料，其特征在于，顏料為炭黑、中鉻黃和酞青綠的混合物，根據(jù)顏色需要進(jìn)行配比。
3.按照權(quán)利要求2所述的阻燃型灌封材料，其特征在于，在A組分中，炭黑占O.05 .O.5%,中鉻黃占O. 5 2%,酞青綠占O. 4 1%。
4.一種權(quán)利要求1-3之一所述阻燃型灌封材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)A組分的制備 將雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅消泡劑、酞青綠投入到反應(yīng)釜中，以攪拌轉(zhuǎn)速50 SOrpm/min進(jìn)行攪拌,溫度達(dá)到150 160°C后，以攪拌轉(zhuǎn)速為90 120rpm/min進(jìn)行攪拌,依次投入中鉻黃、炭黑、二甘醇二苯甲酸酯、鄰苯二甲酸二辛酯、三(氯異丙基)磷酸酯，待攪拌均勻后加熱至100 150°C，進(jìn)行真空混合O. 5 2h后，投入氫氧化鋁、硅微粉，再真空攪拌20 .40min,停止攪拌,得到A組分； (2)B組分的制備 將苯酐或甲基四氫苯酐、桐馬酸酐和促進(jìn)劑按比例均勻混合，得到B組分； 將A組分和B組分按重量比為100: (29 32)均勻混合，獲得阻燃型灌封材料。
5.按照權(quán)利要求4所述阻燃型灌封材料的制備方法，其特征在于，先將A組分上下攪拌均勻，再將其與B組分按重量比為100: (29 32)均勻混合，即獲得阻燃型灌封材料。
6.按照權(quán)利要求4所述阻燃型灌封材料的制備方法，其特征在于，當(dāng)環(huán)境溫度低于.10°C時(shí)，先將A組分放入80 90°C烘箱中預(yù)熱2 3h，再將其與B組分按重量比為100:(29 32)均勻混合。
7.—種權(quán)利要求1-3之一所述阻燃型灌封材料的灌封工藝，其特征在于，包括如下步驟 A.澆注灌封 將制備好的灌封材料沿被澆注灌封器件或夾具的邊緣勻速注入模腔中； B.真空脫泡 將灌封好的產(chǎn)品放入真空箱中進(jìn)行真空脫泡，脫泡時(shí)間在10 15min。
8.按照權(quán)利要求7所述阻燃型灌封材料的灌封工藝，其特征在于，當(dāng)環(huán)境溫度低于.10°C時(shí)，先將被灌封器件或夾具放入80 100°C烘箱中預(yù)熱O. 5 1. 5h，再進(jìn)行澆注灌封。
9.按照權(quán)利要求7所述阻燃型灌封材料的灌封工藝，其特征在于，在灌封材料制備完成后，首先對(duì)其進(jìn)行一次真空脫泡，脫泡時(shí)間在10 15min，再進(jìn)行澆注灌封。
10.按照權(quán)利要求7所述阻燃型灌封材料的灌封工藝，其特征在于，將脫泡后的產(chǎn)品放入烘箱中進(jìn)行加熱固化，阻燃型灌封材料的固化條件為80 90°C，時(shí)間為3 5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子元器件封裝領(lǐng)域，具體為一種用于電子電工產(chǎn)品的阻燃型灌封材料及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的防火阻燃性能較差、阻燃級(jí)別較低等問題。該材料包括A組分和B組分，其中按重量百分比計(jì)，A組分包括基料雙酚A型環(huán)氧樹脂、阻燃劑、稀釋劑二甘醇二苯甲酸酯、增韌劑鄰苯二甲酸二辛酯、顏料、有機(jī)硅消泡劑、填料硅微粉；B組分包括固化劑苯酐或甲基四氫苯酐、固化劑桐馬酸酐、促進(jìn)劑2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚；使用前，先將A組分放入烘箱中預(yù)熱后，上下攪拌均勻；然后將A組分和B組分均勻混合，獲得阻燃型灌封材料，即可灌封。本發(fā)明主要適用于動(dòng)力機(jī)車、軌道交通、軍工、航天、汽車、電力等各種電子元器件的絕緣封裝。
文檔編號(hào)C08K3/04GK102888081SQ20121035891
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者王若兵 申請(qǐng)人:沈陽愛迪生科技有限公司