膠黏劑是支撐電子工業(yè)的基本材料之一，在電子電器產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，從芯片制造到大型的終端電子電器產(chǎn)品，都需要使用膠黏劑。
在眾多膠黏劑種類中，環(huán)氧電子膠以其良好的粘附性、介電性、絕緣性、熱收縮性和耐化學(xué)藥品性等特點(diǎn)，在電子膠領(lǐng)域占有重要地位。
在電子化、信息化高速發(fā)展的今天，環(huán)氧電子膠在我們的日常生活中幾乎隨處可見，從電子表、手機(jī)、電腦、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的板上芯片封裝，到數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)、電視機(jī)、冰箱的器件粘接灌封，再到馬達(dá)、電容器、電感器、揚(yáng)聲器的封裝，環(huán)氧電子膠在我們看的到或看不到的地方發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
一、環(huán)氧電子膠及其組成
環(huán)氧電子膠是以環(huán)氧樹脂為基料的用于電子電器領(lǐng)域膠黏劑的總稱，主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、填料、增韌劑、偶聯(lián)劑等組成，根據(jù)包裝形式可分為單組份環(huán)氧膠和雙組份環(huán)氧膠。
以下為環(huán)氧電子膠的組成介紹：
環(huán)氧樹脂
常用的環(huán)氧樹脂是雙酚A環(huán)氧樹脂（DGEBA），其具有較好的強(qiáng)度、耐熱性、柔韌性、耐化學(xué)品性和粘結(jié)性。
雙酚A環(huán)氧樹脂（DGEBA）結(jié)構(gòu)式另外，雙酚F環(huán)氧樹脂（DGEBF）也是環(huán)氧電子膠常用的環(huán)氧樹脂，其粘度遠(yuǎn)低于雙酚A環(huán)氧樹脂，具有潤濕性好、工藝性優(yōu)異等特點(diǎn)，適用于低粘度需求領(lǐng)域。
多官能團(tuán)熱塑性酚醛環(huán)氧樹脂，例如鄰甲酚醛環(huán)氧樹脂，具有固化速度快，交聯(lián)密度大，化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱老化性、熱耐性（包括熱變形溫度）較好等特點(diǎn)，常用于層壓電路板的浸漬料和電子元器件封裝。
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂也是常用于環(huán)氧電子膠的環(huán)氧樹脂，由于其緊密的化學(xué)結(jié)構(gòu)，所得固化物具有較高的熱變形溫度，且在高溫下介電常數(shù)穩(wěn)定，損耗因數(shù)低，耐電弧性及耐候性好、漏電痕跡性良好。其中較為常見的如3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲基 3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯（2021P）。
固化劑
固化劑是環(huán)氧樹脂膠黏劑中不可缺少的重要組分，環(huán)氧樹脂在固化劑的作用下發(fā)生固化，轉(zhuǎn)化成具有體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的大分子，進(jìn)而影響環(huán)氧固化物的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。因此，環(huán)氧樹脂固化物性能在很大程度上取決于固化劑。
常見的環(huán)氧固化劑種類如圖所示：
在雙組份環(huán)氧電子膠中，較多的使用酸酐類固化劑和胺類固化劑，常見的有甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、己二酸酐、二氨基二苯甲烷、異佛爾酮二胺等，目前體系較為成熟。而單組分環(huán)氧電子膠是當(dāng)前電子膠研究的熱點(diǎn)，潛伏性固化劑的選擇是影響產(chǎn)品應(yīng)用性能的關(guān)鍵。較為常見的潛伏性固化劑主要有雙氰胺及其衍生物、改性胺、改性咪唑等，三氟化硼胺絡(luò)合物與有機(jī)酸酰肼也較為常用。
近年來，陽離子引發(fā)劑諸如六氟銻酸鹽、六氟磷酸鹽類的固化劑異軍突起，在潛伏性固化劑中占有了重要的地位。
固化促進(jìn)劑
在粘接、涂覆、灌封等應(yīng)用中，往往需要盡快結(jié)束固化反應(yīng)或降低固化溫度。此時(shí)，必須在樹脂組成物中加入相關(guān)的固化反應(yīng)促進(jìn)劑，加速固化劑與環(huán)氧基的反應(yīng)。
常見固化劑對應(yīng)的固化促進(jìn)劑如圖所示：
單組分環(huán)氧電子膠中，較多的用到咪唑類固化促進(jìn)劑，常見的有2-乙基-4-甲基咪唑、2?乙基咪唑、2?丙基咪唑及C7?C17長鏈烷基取代的咪唑等。在使用雙氰胺作為固化劑時(shí)，則會用到乙酰丙酮金屬鹽、取代脲和氨基甲酰取代咪唑類固化促進(jìn)劑等。雙組份環(huán)氧電子膠則會用到叔胺類固化劑如DMP-30、三乙醇胺等。
增韌劑
固化后的環(huán)氧樹脂具有較高的交聯(lián)密度，內(nèi)應(yīng)力大，因而存在質(zhì)脆，耐疲勞性、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點(diǎn)，這是環(huán)氧樹脂膠存在的主要問題，難以滿足工程技術(shù)的要求，制約了環(huán)氧樹脂作為結(jié)構(gòu)材料的前景。目前，改變環(huán)氧樹脂這一問題的主要方法是提高樹脂固化物的韌性。
常見的增韌方法如下圖所示：
填料
常用的環(huán)氧電子膠填料有硅微粉、金屬粉、硅酸鋁、氮化硼、氧化鋁、炭黑、石墨、氣相二氧化硅等。往往根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域與需求的不同選擇其中一種或幾種復(fù)配使用。
常見填料與其對應(yīng)性能如圖所示：
近年來研究較多的填料類型有納米SiO?纖維、銅納米線、氮化鋁、石墨烯、納米氮化硼（BNNS）、Al?O?、ZnO、磷酸鎢鋯、鎢酸鋯(ZrW?O8)等，這些新型的填料往往可以對環(huán)氧電子膠的使用性能產(chǎn)生明顯的影響，填料改性成為環(huán)氧電子膠性能提升的熱點(diǎn)研究方向之一。
偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)化合物，使用目的主要是提高復(fù)合材料界面的粘接力以及無機(jī)填料等在環(huán)氧樹脂中的分散性和改性效果，從而提高樹脂組成物的作業(yè)性和物理力學(xué)性能。在環(huán)氧樹脂領(lǐng)域使用最多的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑。用于環(huán)氧樹脂中的偶聯(lián)劑，有官能團(tuán)能夠參與環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的效果更佳。目前偶聯(lián)劑的使用方法主要包括前處理法和直接添加法。
常見的硅烷偶聯(lián)劑如圖所示：
二、環(huán)氧電子膠的發(fā)展方向
隨著5G時(shí)代的到來，電子元器件朝著高頻率、高功率和高集成方向發(fā)展，對現(xiàn)有環(huán)氧電子膠的性能提出了更高的要求。例如高導(dǎo)熱、高絕緣、低熱膨脹、低介電、低吸水性、抗氧化、優(yōu)異的力學(xué)性能、合適的電導(dǎo)率、低成本、可返修性、無鉛環(huán)保等特性。如何提升現(xiàn)有環(huán)氧電子膠的各項(xiàng)性能成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
方法一
環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝優(yōu)化：目前商業(yè)化環(huán)氧樹脂水解氯的殘留會導(dǎo)致固化物的介電性能和絕緣性能不足，開發(fā)高純度的環(huán)氧樹脂制備工藝是提高環(huán)氧電子膠性能的重要方向。
方法二
高性能化環(huán)氧樹脂的開發(fā)：主要是通過將環(huán)氧樹脂低分子量化、多官能團(tuán)化，以及在脂肪鏈段中引入剛性芳香基團(tuán)等手段優(yōu)化樹脂的導(dǎo)熱性能、介電性能和熱膨脹性能。
方法三
填料的開發(fā)與應(yīng)用：填料的選擇會對環(huán)氧電子膠的性能產(chǎn)生較大影響，探究填料的種類、形貌尺寸、結(jié)晶度和表面改性方法等與環(huán)氧電子膠各性能之間的聯(lián)系十分重要。
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