一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂及其制备方法与流程

文档序号:17448061发布日期:2019-04-17 06:07阅读:256来源:国知局
本发明涉及可剥离的环氧乙烯树脂结构胶粘剂领域,具体是一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂及其制备方法。
背景技术
:单晶硅片,也称硅的单晶体,是一种具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。用于制造半导体器件、太阳能电池等的单晶体,其纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上,通常由高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。全球90%以上的集成电路都要采用硅片。超大规模集成电路的特征尺寸已小到0.09微米,布线结构已到6-7层,能把整个电子系统集成在一个芯片上。硅片尺寸达到300mm,划片数量是200mm的2.5倍,每片节约成本约30%。美国已普遍使用450mm的硅片,芯片特征尺寸缩小至0.07μm,布线层结构达到了10层,集成度达到dram64g或90m个晶体管/cm2。单晶硅圆片直径越大,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也越低,但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅切片及加工技术是单晶硅应用最重要的环节。由于单晶硅价格昂贵,这一工序成败直接关系到单晶硅产业材料成本,最大限度减少单晶硅材料的损耗是单晶硅市场化运作的关键。可剥离单晶硅切片结构胶是保证单晶硅切片流水线作业的前提条件。单晶硅切片结构胶不仅要保证单晶硅切片时所需的胶层高剪切力(4小时固化后达到10mpa以上),达到切片时高合格率,同时也保证于90℃热水中浸泡材料与胶层无损害剥离、剥离过程无毒无害。根据现有文献查询,我国目前使用的可剥离单晶硅切片结构胶多采用环氧双组份结构胶粘剂,申请者也公开了“一种可剥离太阳能单晶硅切片结构胶粘剂及其制备方法”(专利号cn201510664963.6),这类双组份固化过程存在粘接强度高,固化快等优点,但也存在双组份胶粘剂需要充分混合,混合适期短,物料损耗大,切片合格率不高等缺陷。加速可剥离单晶硅切片单组份结构胶应用技术研究,具有重要的现实意义。技术实现要素:为了解决目前国内在该领域现有双组份胶粘剂固有缺陷,,本发明提供了一种可剥离单晶硅切片结构胶粘剂及其制备方法,具有操作简单,胶粘剂不需要混合,粘结强度高,剥离时间短,成品率高,被粘物表面无残胶等特点。本发明的技术方案如下:一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂及其制备方法,主剂配方按质量份计由以下成份组成:稀释剂配方按质量份计由以下成份组成:甲基丙烯酸5羟乙酯100份催化促进剂1~5份。所述的马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂结构如下:所述的油脂基二官能度环氧乙烯基树脂是以下一种结构或几种结构的复合体。所述的马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂制备过程按以下步骤进行:步骤1,按质量份数计的马来海松酸:400-600份、双官能度端环氧基缩水甘油醚:800-1000份、催化剂2~3份混合后于110~140℃下反应3~5小时,得马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧树脂;所述的双官能度端环氧基缩水甘油醚,包括丁二醇二缩水甘油醚,乙二醇二缩水甘油醚,二甘醇二它们水甘油醚,戊二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或二种及以上复合体;步骤2,按质量份数计的马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧树脂600~800份、甲基丙烯酸110~120份,催化剂1~4份,于120~140℃反应3~5小时,酸值小于1,反应结束,得到马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧乙烯基树脂;所述的催化剂为三苯基膦与卞基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵的一种或多种。所述的油脂基二官能度环氧乙烯基树脂制备过程按以下步骤进行:步骤1,按质量份数计的油脂基二元酸:200-300份、双官能度端环氧基缩水甘油醚:800-1000份、催化剂2~3份混合后于110~140℃下反应3~5小时,得油脂基二官能度缩水甘油酯环氧树脂;所述的双官能度端环氧基缩水甘油醚,包括丁二醇二缩水甘油醚,乙二醇二缩水甘油醚,二甘醇二它们水甘油醚,戊二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或二种及以上复合体;步骤2,按质量份数计的油脂基二官能度缩水甘油酯环氧树脂600~800份、甲基丙烯酸110~120份,催化剂1~4份,于120~140℃反应3~5小时,酸值小于1,反应结束,得到油脂基二官能度环氧乙烯基树脂;所述的催化剂为三苯基膦与卞基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵的一种或多种。所述的油脂基二元酸是以下物质的一种或几种物质的复合体,所述的引发剂为过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢的一种或几种物质的复合体。所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、甲基氢醌、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种物质复合体。所述的可剥离因子为可膨胀微球,质量指标为:粒径:16-20μm,起发温度92-97℃,发泡峰值148-155℃,最低发泡密度<20kg/m3,适用酸碱性环境:中性或酸性;所述的无机填料为氢氧化铝、硅微粉中的一种或几种填料的复合体。所述的催化促进剂为环烷酸钴、丁醇苯胺缩合物中的一种或几种物质的复合体。所述的一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂的制备方法,所述的制备过程包括如下步骤:步骤一,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂、双酚a环氧乙烯基树脂、甲基丙烯酸、阻聚剂、引发剂、可剥离因子、无机填料置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤二,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯,催化促进剂于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。有益效果:①本发明的可剥离的单晶硅切片单组份结构胶具有操作方便,施胶过程无需混合,胶料损耗少,单晶硅切片成品率高达98%,避免了双组份混合不均匀造成物料损耗大,单晶硅切片成品率不高的弊端;②本发明可剥离的单晶硅切片单组份结构胶粘接强度高,常温固化4h,剪切强度可达到15mpa以上,可剥离性好,固化物浸泡在80~100℃热水中,15~30min内胶层可以成片与基材脱离,且剥离后被粘物表面无残胶。③本发明主体材料来源于可再生资料,原料来源广泛,可再生,生产过程无三废污具有极强的经济及社会效益。具体实施方式以下实施例是对本发明的进一步说明,不是对本发明的限制。一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂及其制备方法,主剂配方按质量份计由以下成份组成:稀释剂配方按质量份计由以下成份组成:甲基丙烯酸5羟乙酯100份催化促进剂1~5份。所述的马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂结构如下:所述的油脂基二官能度环氧乙烯基树脂是以下一种结构或几种结构的复合体。所述的马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂制备过程按以下步骤进行:步骤1,按质量份数计的马来海松酸:400-600份、双官能度端环氧基缩水甘油醚:800-1000份、催化剂2~3份混合后于110~140℃下反应3~5小时,得马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧树脂;所述的双官能度端环氧基缩水甘油醚,包括丁二醇二缩水甘油醚,乙二醇二缩水甘油醚,二甘醇二它们水甘油醚,戊二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或二种及以上复合体;步骤2,按质量份数计的马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧树脂600~800份、甲基丙烯酸110~120份,催化剂1~4份,于120~140℃反应3~5小时,酸值小于1,反应结束,得到马来海松酸三官能度缩水甘油酯环氧乙烯基树脂;所述的催化剂为三苯基膦与卞基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵的一种或多种。所述的油脂基二官能度环氧乙烯基树脂制备过程按以下步骤进行:步骤1,按质量份数计的油脂基二元酸:200-300份、双官能度端环氧基缩水甘油醚:800-1000份、催化剂2~3份混合后于110~140℃下反应3~5小时,得油脂基二官能度缩水甘油酯环氧树脂;所述的双官能度端环氧基缩水甘油醚,包括丁二醇二缩水甘油醚,乙二醇二缩水甘油醚,二甘醇二它们水甘油醚,戊二醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或二种及以上复合体;步骤2,按质量份数计的油脂基二官能度缩水甘油酯环氧树脂600~800份、甲基丙烯酸110~120份,催化剂1~4份,于120~140℃反应3~5小时,酸值小于1,反应结束,得到油脂基二官能度环氧乙烯基树脂;所述的催化剂为三苯基膦与卞基三乙基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵的一种或多种。所述的油脂基二元酸是以下物质的一种或几种物质的复合体,所述的引发剂为过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢的一种或几种物质的复合体。所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、甲基氢醌、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种物质复合体。所述的可剥离因子为可膨胀微球,质量指标为:粒径:16-20μm,起发温度92-97℃,发泡峰值148-155℃,最低发泡密度<20kg/m3,适用酸碱性环境:中性或酸性;所述的无机填料为氢氧化铝、硅微粉中的一种或几种填料的复合体。所述的催化促进剂为环烷酸钴、丁醇苯胺缩合物中的一种或几种物质的复合体。所述的一种可剥离单晶硅切片单组份结构胶粘剂的制备方法,所述的制备过程包括如下步骤:步骤一,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂、双酚a环氧乙烯基树脂、甲基丙烯酸、阻聚剂、引发剂、可剥离因子、无机填料置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤二,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯,催化促进剂于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。使用时,将稀释剂在一面刷涂一遍,再用主剂在另一面刷涂,贴合后,常温固化4h,剪切强度可达15mpa以上;固化物在90~100℃热水中浸泡15~30min,胶层完整自动与基材脱离,剥离后被粘物表面无残胶。实施例1步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂20份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂20份、双酚a环氧乙烯基树脂15份、甲基丙烯酸15份、对羟基苯甲醚0.15份、过氧化苯甲酰1份、可剥离因子15份、氢氧化铝25份置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂3份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例2步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂18份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂23份、双酚a环氧乙烯基树脂23份、甲基丙烯酸18份、对苯二酚0.2份、过氧化苯甲酰2份、可剥离因子12份、氢氧化铝23份置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂4份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例3步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10份、双酚a环氧乙烯基树脂18份、甲基丙烯酸18份、甲基氢醌0.2份、过氧化苯甲酰2份、可剥离因子15份、氢氧化铝25置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂3份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例4步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、2-叔丁基对苯二酚0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、氢氧化铝20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例5步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、2,5-二叔丁基对苯二酚0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、氢氧化铝20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例6步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对羟基苯甲醚0.1~0.2份、过氧化甲乙酮1~2份、可剥离因子10~20份、氢氧化铝20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例7步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对羟基苯甲醚0.1~0.2份、异丙苯过氧化氢1~2份、可剥离因子10~20份、氢氧化铝20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例8步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对羟基苯甲醚0.1~0.2份、异丙苯过氧化氢1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30份置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例9步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对苯二酚0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例10步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、甲基氢醌0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例11步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、2-叔丁基对苯二酚0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例12步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、2,5-二叔丁基对苯二酚0.1~0.2份、过氧化苯甲酰1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例13步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对羟基苯甲醚0.1~0.2份、过氧化甲乙酮1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例14步骤1,制备主剂:以质量计按配方将马来海松酸三官能度环氧乙烯基树脂10~30份、油脂基二官能度环氧乙烯基树脂10~30份、双酚a环氧乙烯基树脂10-30份、甲基丙烯酸10~20份、对羟基苯甲醚0.1~0.2份、异丙苯过氧化氢1~2份、可剥离因子10~20份、硅微粉20~30置于反应釜中,30~40℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温,即得主剂;步骤2,制备稀释剂:按配方将甲基丙烯酸5羟乙酯:100份,催化促进剂1~5份于50~60℃搅拌1h,混合均匀,冷却至室温后,即得稀释剂。实施例15本实例研制的可剥离结构胶综合性能见表1。表1可剥离结构胶综合性能剥离时间测试:将试片浸入90℃热水中,观察并记录胶与基材的完全脱离时间。不同剪切强度与剥离时间的关系见表2。表2可剥离结构胶性能检测结果实例剪切强度/mpa剥离时间/min115.115216.51631716.241817.552019.562220.57242382630注:剪切强度按gb/t7124-2008测定;本发明制备的可剥离的单晶硅切片结构胶强度高,常温固化4h后,剪切强度可达到15mpa以上;固化物在80~100℃热水中,15~30min内可以自动与基材脱离,且剥离后被粘物表面无残胶。当前第1页12
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