揭开环氧电子胶的神秘面纱
发布时间：2023-04-17 10:34 浏览次数：161胶黏剂是支撑电子工业的基本材料之一，在电子电器产业中应用非常广泛，从芯片制造到大型的终端电子电器产品，都需要使用胶黏剂。
在众多胶黏剂种类中，环氧电子胶以其良好的粘附性、介电性、绝缘性、热收缩性和耐化学药品性等特点，在电子胶领域占有重要地位。
在电子化、信息化高速发展的今天，环氧电子胶在我们的日常生活中几乎随处可见，从电子表、手机、电脑、汽车导航系统的板上芯片封装，到数码相机、游戏机、电视机、冰箱的器件粘接灌封，再到马达、电容器、电感器、扬声器的封装，环氧电子胶在我们看的到或看不到的地方发挥着至关重要的作用。
01环氧电子胶及其组成
环氧电子胶是以环氧树脂为基料的用于电子电器领域胶黏剂的总称，主要由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料、增韧剂、偶联剂等组成，根据包装形式可分为单组份环氧胶和双组份环氧胶。
以下为环氧电子胶的组成介绍：
环氧树脂
常用的环氧树脂是双酚A环氧树脂（DGEBA），其具有较好的强度、耐热性、柔韧性、耐化学品性和粘结性。
另外，双酚F环氧树脂（DGEBF）也是环氧电子胶常用的环氧树脂，其粘度远低于双酚A环氧树脂，具有润湿性好、工艺性优异等特点，适用于低粘度需求领域。
多官能团热塑性酚醛环氧树脂，例如邻甲酚醛环氧树脂，具有固化速度快，交联密度大，化学稳定性、耐热老化性、热耐性（包括热变形温度）较好等特点，常用于层压电路板的浸渍料和电子元器件封装。
脂环族环氧树脂也是常用于环氧电子胶的环氧树脂，由于其紧密的化学结构，所得固化物具有较高的热变形温度，且在高温下介电常数稳定，损耗因数低，耐电弧性及耐候性好、漏电痕迹性良好。其中较为常见的如3,4-环氧环己基甲基 3,4-环氧环己基甲酸酯（2021P）。
固化剂
固化剂是环氧树脂胶黏剂中不可缺少的重要组分，环氧树脂在固化剂的作用下发生固化，转化成具有体型交联结构的大分子，进而影响环氧固化物的力学性能、热稳定性和化学稳定性。因此，环氧树脂固化物性能在很大程度上取决于固化剂。
常见的环氧固化剂种类如图所示：
在双组份环氧电子胶中，较多的使用酸酐类固化剂和胺类固化剂，常见的有甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、己二酸酐、二氨基二苯甲烷、异佛尔酮二胺等，目前体系较为成熟。而单组分环氧电子胶是当前电子胶研究的热点，潜伏性固化剂的选择是影响产品应用性能的关键。较为常见的潜伏性固化剂主要有双氰胺及其衍生物、改性胺、改性咪唑等，三氟化硼胺络合物与有机酸酰肼也较为常用。
近年来，阳离子引发剂诸如六氟锑酸盐、六氟磷酸盐类的固化剂异军突起，在潜伏性固化剂中占有了重要的地位。
固化促进剂
在粘接、涂覆、灌封等应用中，往往需要尽快结束固化反应或降低固化温度。此时，必须在树脂组成物中加入相关的固化反应促进剂，加速固化剂与环氧基的反应。
常见固化剂对应的固化促进剂如图所示：
单组分环氧电子胶中，较多的用到咪唑类固化促进剂，常见的有2-乙基-4-甲基咪唑、2‑乙基咪唑、2‑丙基咪唑及C7‑C17长链烷基取代的咪唑等。在使用双氰胺作为固化剂时，则会用到乙酰丙酮金属盐、取代脲和氨基甲酰取代咪唑类固化促进剂等。双组份环氧电子胶则会用到叔胺类固化剂如DMP-30、三乙醇胺等。
增韧剂
固化后的环氧树脂具有较高的交联密度，内应力大，因而存在质脆，耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，这是环氧树脂胶存在的主要问题，难以满足工程技术的要求，制约了环氧树脂作为结构材料的前景。目前，改变环氧树脂这一问题的主要方法是提高树脂固化物的韧性。
常见的增韧方法如下图所示：
填料
常用的环氧电子胶填料有硅微粉、金属粉、硅酸铝、氮化硼、氧化铝、炭黑、石墨、气相二氧化硅等。往往根据应用领域与需求的不同选择其中一种或几种复配使用。
常见填料与其对应性能如图所示：
近年来研究较多的填料类型有纳米SiO₂纤维、铜纳米线、氮化铝、石墨烯、纳米氮化硼（BNNS）、Al₂O₃、ZnO、磷酸钨锆、钨酸锆(ZrW₂O8)等，这些新型的填料往往可以对环氧电子胶的使用性能产生明显的影响，填料改性成为环氧电子胶性能提升的热点研究方向之一。
偶联剂
偶联剂是两性结构化合物，使用目的主要是提高复合材料界面的粘接力以及无机填料等在环氧树脂中的分散性和改性效果，从而提高树脂组成物的作业性和物理力学性能。在环氧树脂领域使用最多的是硅烷偶联剂和钛酸酯类偶联剂。用于环氧树脂中的偶联剂，有官能团能够参与环氧树脂固化反应的效果更佳。目前偶联剂的使用方法主要包括前处理法和直接添加法。
常见的硅烷偶联剂如图所示：
02环氧电子胶的发展方向
随着5G时代的到来，电子元器件朝着高频率、高功率和高集成方向发展，对现有环氧电子胶的性能提出了更高的要求。例如高导热、高绝缘、低热膨胀、低介电、低吸水性、抗氧化、优异的力学性能、合适的电导率、低成本、可返修性、无铅环保等特性。如何提升现有环氧电子胶的各项性能成为该领域的研究热点。
方法一
环氧树脂生产工艺优化：目前商业化环氧树脂水解氯的残留会导致固化物的介电性能和绝缘性能不足，开发高纯度的环氧树脂制备工艺是提高环氧电子胶性能的重要方向。
方法二
高性能化环氧树脂的开发：主要是通过将环氧树脂低分子量化、多官能团化，以及在脂肪链段中引入刚性芳香基团等手段优化树脂的导热性能、介电性能和热膨胀性能。
方法三
填料的开发与应用：填料的选择会对环氧电子胶的性能产生较大影响，探究填料的种类、形貌尺寸、结晶度和表面改性方法等与环氧电子胶各性能之间的联系十分重要。
微谱对于环氧电子胶的分析有着丰富的研究经验，通过多种仪器测试手段，强大的谱库建设与团队解析经验，可以进行各种树脂、固化剂、固化促进剂、增韧剂、填料和偶联剂的定性定量，以及复合树脂的结构解析。
同时，微谱紧跟市场新产品的更新换代，针对各种新型的环氧树脂、固化剂等重要组分进行项目研究，不断更新谱库，提高解析能力，助力企业研究新型产品，完善产品的性能，助力行业快速发展。
