一种高耐温度循环环氧树脂包封材料及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及环氧树脂包封材料领域，更具体地说，它涉及一种高耐温度循环环氧树脂包封材料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
压敏电阻、热敏电阻及陶瓷电容器等电子元器件是电工电子等行业重要的保护或功能元件。环氧树脂包封材料是覆盖在这些元器件外表的一层电绝缘保护涂料，属于电子封装材料的一种，主要由环氧树脂、固化剂、填料、助剂等组成，其对底材有良好的附着力，以及力学性能好、固化收缩率低、电绝缘性能高等优点，对电子元件起到阻挡外界侵蚀、防止机械力破坏、绝缘保护等作用。
[0003]
在部分电子元件使用过程中，环境存在冷热交替的可能性，使用环境的冷热交替变化对材料是一种严苛的考验，如果环氧树脂包封材料选择不恰当，容易发生包封层开裂、剥离的现象，部分包封层开裂、剥落的电子元件难以正常的使用。
[0004]
针对上述的相关技术，发明人认为在环境冷热交替的环境下，环氧树脂包封层的耐温度循环较差，容易出现剥落的现象。


技术实现要素：

[0005]
为了增大环氧树脂包封层的耐温度循环性，本申请提供一种高耐温度循环环氧树脂包封材料及其制备方法。
[0006]
本申请提供的一种高耐温度循环环氧树脂包封材料及其制备方法采用如下的技术方案：第一方面，本申请提供一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，采用如下的技术方案：一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：双酚a型环氧树脂30-35份、多官能团环氧树脂8-12份、乙二胺2-5份、固化促进剂0.05-0.1份、氢氧化铝基无卤阻燃剂2-3份、填料20-40份，填料为片状填料与球形填料的混合物、氢氧化铝3-5份、钛白粉2-3份、颜料0.5-1份、增韧剂1-4份、激光打标剂4-5份、流平剂0.5-1份。
[0007]
通过采用上述技术方案，环氧树脂是一种刚性高分子聚合物,在温度变化带来的应力作用下不能及时完成屈服作用,多次温度交变的情况下造成包封层损伤,形成银纹,为外部介质的渗入提供了通道，造成包封层损坏，由于采用片状填料与球形填料的混合物作为填料，片状填料可有效阻止外部介质的渗透，球状填料则更易被树脂完美包裹，降低包封材料的孔隙率。因此，片状填料与球状填料复配，环氧树脂的包封层抗渗透性较好，在温度交变的情况下有效阻挡外部介质的渗透，获得高耐温度循环的效果。
[0008]
优选的，所述填料为云母鳞片与球形碳酸钙的混合物。
[0009]
通过采用上述技术方案，云母鳞片本身具有良好的防腐属性，且云母鳞片在包封层中基体相互平行叠压排列，介质渗透扩散的途径变的曲折,延长了介质渗透扩散到基体的时间，便于形成致密的防渗层，且云母鳞片在包封层中形成许多小区域，使树脂的微裂
纹、微气泡相互分割，减少了包封层与基体之间的热膨胀系数之差,降低了包封层的硬化收缩率及内部应力,抑制了包封层龟裂、剥落, 提高了包封层的粘合力；球形碳酸钙有较好的分散性，便于制备性能均一、稳定的包封材料，减少包封层各处抗渗透性不一的可能性，提高环氧树脂包封材料的耐温度循环性。
[0010]
优选的，云母鳞片的厚度为5-8μm，片径为100-200目。
[0011]
通过采用上述技术方案，云母鳞片的厚度较低，便于在包封层中形成较多层鳞片分布，增大外部介质的进入路径，延长外部介质的进入时间，降低在温变环境下外部介质进入包封层的可能性，便于增加环氧树脂包封材料的高耐温度循环性。
[0012]
优选的，所述球形碳酸钙的粒径为0.08-0.12μm。
[0013]
通过采用上述技术方案，球形碳酸钙的粒径较小，具有良好的分散性，便于制备性能均一稳定的包封材料，且粒径较小的球形碳酸钙的比表面积较大，与树脂的接触面积较大，球形碳酸钙与树脂的结合力较大，降低包封材料的孔隙率。
[0014]
优选的，云母鳞片、球形碳酸钙的重量比为(0.5-1.5):1。
[0015]
通过采用上述技术方案，控制云母鳞片与球形碳酸钙的比例，便于包封层在形成多层的云母鳞片层的同时树脂能够包裹球形碳酸钙，形成抗渗透性较好的包封层，减少在温度变化的情况下外部介质渗入包封层的可能性。
[0016]
优选的，所述增韧剂为丁基橡胶。
[0017]
通过采用上述技术方案，丁基橡胶的耐热性较好，电绝缘性能也较好，便于制备高耐温度循环的环氧树脂包封材料。
[0018]
优选的，丁基橡胶的重量份为2-3份。
[0019]
通过采用上述技术方案，增韧剂在提高环氧树脂包封材料韧性的同时，会降低环氧树脂包封材料的强度，2-3份的丁基橡胶增加环氧树脂包封材料韧性的同时，减少丁基橡胶对环氧树脂强度的影响。
[0020]
第二方面，本申请提供一种高耐温度循环环氧树脂包封材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种高耐温度循环环氧树脂包封材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料混合均匀，得到混合均匀的原料；(2)将混合均匀的原料加热至110-130℃并进行挤压，得到熔融的环氧树脂；(3)将熔融的环氧树脂冷却至25-38℃的同时对熔融的环氧树脂进行挤压，得到环氧树脂薄片；(4)粉碎环氧树脂薄片，用80目筛筛分，筛下物即为环氧树脂包封材料。
[0021]
通过采用上述技术方案，片状填料与球形填料复配作为环氧树脂包封材料的填料，便于制备高耐温度循环环氧树脂包封材料。
[0022]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用球形填料与片状填料复配作为环氧树脂包封材料的填料，由于片状填料可有效阻止外部介质的渗透，球状填料则更易被树脂完美包裹，降低包封材料的孔隙率，减少温度循环下外部介质进入包封层中腐蚀包封层的可能性，获得了环氧树脂包封材料高耐温度循环的效果。
[0023]
2、本申请中优选采用云母鳞片作为片状填料，由于云母鳞片本身具有良好的防腐属性，且云母鳞片能够形成叠压排列的结构，介质渗透扩散的途径变的曲折,延长了介质渗透扩散到基体的时间，且云母鳞片在包封层中形成许多小区域，使树脂的微裂纹、微气泡相
互分割，减少了包封层与基体之间的热膨胀系数之差,降低了包封层的硬化收缩率及内部应力,抑制了包封层龟裂、剥落,提高了包封层的粘合力，获得了外部介质难以进入环氧树脂包封层的效果，便于提高环氧树脂包封材料的耐温度循环性。
[0024]
3、本申请中优选采用云母鳞片作为片状填料，由于球形碳酸钙有较好的分散性，便于制备性能均一、稳定的包封材料，减少包封层各处抗渗透性不一的可能性，提高环氧树脂包封材料的耐温度循环性。
具体实施方式
[0025]
以下通过实施例对本申请作进一步详细说明。实施例
[0026]
双酚a型环氧树脂购自国都，型号为yd-128；多官能团环氧树脂购自络合高新，型号为epm-420；乙二胺购自河南曙业化工产品有限公司；2，4，6
-ꢀ
三(二甲胺基甲基)苯酚购自上海麦克林生化科技有限公司，型号为t819065；氢氧化铝阻燃剂购自泰星化工，型号为ht-205；片状滑石粉购自平度市天一制粉有限公司；球形硅微粉购自新沂市万和矿业有限公司；钛白粉购自天津麦斯特科技有限公司；酞青蓝购自安徽飞艳颜料有限公司；铁黄购自安徽飞艳颜料有限公司；炭黑购自安徽飞艳颜料有限公司；丁腈橡胶购自兰州石化有限公司；激光打标剂购自广东市壹诺化工科技有限公司，型号为yn881；流平剂购自德国毕克化工有限公司；云母鳞片购自灵寿县华耀矿产品加工厂；球形碳酸钙购自江西辰宇粉体制品有限责任公司；丁基橡胶购自广州立本有限公司。
[0027]
实施例1一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，由包含如表1所示重量的原料制成，具体的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料混合均匀，得到混合均匀的原料；(2)将混合均匀的原料加热至110℃并使用双螺杆挤压机进行挤压，得到熔融的环氧树脂；(3)将熔融的环氧树脂冷却至25℃的同时使用压片破碎机对熔融的环氧树脂进行挤压，得到环氧树脂薄片；(4)使用压片破碎机的粗切刀、细切刀粉碎环氧树脂薄片，用80目筛筛分，筛下物即为环氧树脂包封材料。
[0028]
实施例2-3一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，实施例2-3 的原料及重量如表1所示。
[0029]
表1实施例1-3中原料及重量
实施例4一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例2的不同之处在于，填料为5kg 云母鳞片、25kg球形碳酸钙，填料的尺寸如表2所示。
[0030]
实施例5一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例4的不同之处在于，填料为25kg 云母鳞片、5kg球形碳酸钙，填料的尺寸如表2所示。
[0031]
实施例6一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例4的不同之处在于，填料的尺寸如表2所示。
[0032]
实施例7一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例4的不同之处在于，填料的尺寸如表2所示。
[0033]
实施例8一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例4的不同之处在于，填料的尺寸如表2所示。
[0034]
表2实施例4-8中填料的尺寸
实施例9一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例8的不同之处在于，球形碳酸钙的粒径为0.08μm。
[0035]
实施例10一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例8的不同之处在于，球形碳酸钙的粒径为0.12μm。
[0036]
实施例11-13一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例10的不同之处在于，实施例11-13的填料重量如表3所示。
[0037]
表3实施例11-13中原料及重量实施例14一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例11的不同之处在于，增韧剂为丁基橡胶。
[0038]
实施例15一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，由包含如表4所示重量的原料制成，具体的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料混合均匀，得到混合均匀的原料；(2)将混合均匀的原料加热至130℃并使用双螺杆挤压机进行挤压，得到熔融的环氧树脂；(3)将熔融的环氧树脂冷却至38℃的同时使用压片破碎机对熔融的环氧树脂进行挤压，得到环氧树脂薄片；(4)使用压片破碎机的粗切刀、细切刀粉碎环氧树脂薄片，用80目筛筛分，筛下物即为环氧树脂包封材料。
[0039]
实施例16一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例15的不同之处在于，原料重量如表4所示。
[0040]
表4实施例15-16中原料及重量
对比例对比例1一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，填料为40kg 粒径为3μm的硅微粉。
[0041]
对比例2一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，填料为40kg 片径为200μm，厚度为10μm片状滑石粉。
[0042]
对比例3一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，填料为40kg 片径为100μm，厚度为5μm云母鳞片。
[0043]
对比例4一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，填料为40kg 粒径为0.2μm的球形碳酸钙。
[0044]
对比例5一种高耐温度循环环氧树脂包封材料，与实施例1的不同之处在于，对比例5 不添加增韧剂。
[0045]
检测方法从冷藏间中取出各实施例、对比例制得的环氧树脂包封材料，在25℃放置8小时以上，待环氧树脂包封料与室温温度一致时，振动环氧树脂包封料并通入一定压力的干燥压缩空气，使粉体呈沸腾状态，加热包封料至170℃，将电子元件在粉末中浸涂4次，将浸涂后电子元件在150℃下加热90min固化，每个实施例、对比例均制备50个电子元件作为试样。
[0046]
采用rk-ts2-50的温度冲击试验箱测定试样的耐温度循环性，低温设置为-45℃，高温设置为125℃。每个实施例、对比例制备的试样5个为一组，每个实施例、对比例均有10组，10组分别经受0次、3次、5次、10次、15次、20 次、25次、30次、35次、40次温度循环后恢复至室温，观察试样表面有无开裂、剥落情况。
[0047]
实验结果0次温度循环，试样均无开裂、剥落。
[0048]
3次温度循环，实施例1-16、对比例1-4试样均无开裂、剥落，对比例5 的2个试样开裂、无试样剥落。
[0049]
5次温度循环试样形态，实施例1-16试样均无开裂、剥落，对比例1-5试样情况如表5所示。
[0050]
表5 5次温度循环对比例1-5试样形态5试样形态10次温度循环试样形态，实施例1-16试样均无开裂、剥落，对比例1-5试样情况如表6所示。
[0051]
表6 10次温度循环试样形态 形态对比例15个试样开裂、5个试样剥落对比例25个试样开裂、5个试样剥落对比例34个试样开裂、3个试样剥落对比例43个试样开裂、3个试样剥落对比例55个试样开裂、5个试样剥落15次温度循环试样形态，实施例1-16试样均无开裂、剥落，对比例1-5试样情况如表7所示。
[0052]
表7 15次温度循环试样形态 形态对比例15个试样开裂、5个试样剥落
对比例25个试样开裂、5个试样剥落对比例35个试样开裂、5个试样剥落对比例45个试样开裂、5个试样剥落对比例55个试样开裂、5个试样剥落20次温度循环试样形态，实施例1-16试样均无开裂、剥落，对比例1-5试样情况如表8所示。
[0053]
表8 20次温度循环试样形态20次温度循环试样形态25次温度循环试样形态，实施例1-16、对比例1-5试样情况如表9所示。
[0054]
表9 25次温度循环试样形态 形态实施例15个试样开裂、3个试样剥落实施例25个试样开裂、2个试样剥落实施例35个试样开裂、4个试样剥落实施例4试样均无开裂、剥落实施例5试样均无开裂、剥落实施例6试样均无开裂、剥落实施例7试样均无开裂、剥落实施例8试样均无开裂、剥落实施例9试样均无开裂、剥落实施例10试样均无开裂、剥落实施例11试样均无开裂、剥落实施例12试样均无开裂、剥落实施例13试样均无开裂、剥落实施例14试样均无开裂、剥落实施例15试样均无开裂、剥落实施例16试样均无开裂、剥落对比例15个试样开裂、5个试样剥落对比例25个试样开裂、5个试样剥落对比例35个试样开裂、5个试样剥落对比例45个试样开裂、5个试样剥落
对比例55个试样开裂、5个试样剥落30次温度循环试样形态，实施例1-16、对比例1-5试样情况如表10所示。
[0055]
表10 30次温度循环试样形态30次温度循环试样形态35次温度循环试样形态，实施例1-16、对比例1-5试样情况如表11所示。
[0056]
表11 35次温度循环试样形态
40次温度循环试样形态，实施例1-16、对比例1-5试样情况如表12所示。
[0057]
表12 40次温度循环试样形态
结合实施例1-16和对比例1-5及实施例1-16、对比例1-5的试样形态可以看出，实施例1-16制备的试样在温度循环20次内均未出现试样开裂、试样剥落；对比例5在温度循环3次后出现试样开裂；对比例1-2在温度循环5次后出现试样开裂、试样剥落，对比例5在温度循环5次后全部试样出现试样开裂、试样剥落；对比例3-4在温度循环10次后出现部分试样开裂，部分试样剥落，对比例1-2 全部试样开裂、部分试样剥落；对比例1-4在温度循环15次后全部试样开裂、全部试样剥落；温度循环15次后，实施例1-16全部试样完整，对比例1-5全部试样开裂、全部试样剥落，因此可以推测出，片状填料与球状填料复配后，环氧树脂包封材料的耐温度循环性优于只使用片状填料或球状填料，在只使用片状填料或球状填料时，云母鳞片与球形碳酸钙作为填料的环氧树脂包封材料的耐温度循环性优于球形硅微粉与片
状滑石粉作为填料的环氧树脂包封材料，在无增韧剂的情况下，环氧树脂包封材料的耐温度循环性最差。
[0058]
结合实施例1-16、表8-9及实施例1-16的试样形态可以看出，实施例1-16 在温度循环20次后无试样开裂、试样剥落的情况，实施例1-3在温度循环25次后全部试样开裂、部分试样剥落，实施例4-16无试样开裂、试样剥落，因此可以推测出，云母鳞片与球形碳酸钙的复配作为填料的环氧树脂包封材料的耐温度循环优于片状滑石粉与球形硅微粉复配作为填料的环氧树脂包封材料。
[0059]
结合实施例4-10、表10-11，实施例4-5在温度循环30次后出现全部试样开裂、全部试样剥落，实施例6-9在温度循环30次后出现全部试样开裂、部分试样剥落，实施例10无试样开裂、试样剥落，因此可以推测出，当云母鳞片的片径为200μm，厚度为8μm、球形碳酸钙粒径为0.12μm时复配作为环氧树脂包封料填料的耐温度循环性最好。
[0060]
结合实施例11-13、表5-12可以看出，实施例10-11在温度循环30次后无试样开裂、试样剥落，实施例11在温度循环35次后全部试样开裂、全部试样剥落，实施例12在温度循环35次后全部试样开裂、部分试样剥落，实施例13 在温度循环35次后部分试样开裂、无试样剥落，由此可以推测出，当云母鳞片与球形碳酸钙的比例为1:1时，环氧树脂包封材料的耐温度循环性最好。
[0061]
结合实施例13-16、表11-12，实施例13在温度循环35次后部分试样开裂、无试样剥落，实施例14-16在温度循环35次后无试样开裂、无试样剥落，实施例14-16在温度循环40次后部分试样开裂、部分试样剥落，因此，可以推测出，以丁基橡胶作为增韧剂，环氧树脂包封料的耐温度循环性优于丁腈橡胶作增韧剂时环氧树脂包封料的耐温度循环性，且其余配料与温度在范围内波动均不影响环氧树脂包封料的耐温度循环性。
[0062]
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除