一种微电子器件用耐高温黏合剂及其制备方法与流程

本发明涉及耐高温黏合剂，尤其涉及一种微电子器件用耐高温黏合剂及其制备方法。

背景技术：

1、科学技术的发展日新月异，特别是航天技术和微电子等尖端领域的迅猛发展，对应用于这些领域的材科性能也提出了更高的要求，特别是耐高温性能、机械性能、化学稳定性等。耐高温有机黏合剂的开发已成为国际热门的研究项目，耐高温有机黏合剂是指在120-175℃的高温下能连续使用5年左右，或者是在200-230℃的高温下能连续使用2-4万小时，或者是在260-370℃的高温下能连续使用200-1000小时，或者是在370-430℃的温度下能够累计使用24-200小时，或者是在540-815℃的温度下能够使用2-10分钟。

2、聚酰亚胺材料作为一种性能突出的高分子材料，在很多方面都得到应用，特别是在一些尖端的技术产业中，其作用更加突出。聚酰亚胺材料具有优良的耐髙温、抗辐射性能以及较低的介电常数，通常在微电子领域中能够用作功能性黏合剂材料，特别是在大规模甚至超大规模集成线板中。

3、目前，聚酰亚胺有机黏合剂虽然具有良好的耐热性，但在高温下发生裂解导致粘接强度下降，其在500℃高温下的应用受到较大限制。因此制备耐高温、高粘接强度的黏合剂，在微电子器件领域具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种微电子器件用耐高温黏合剂及其制备方法。

2、一种微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将4,4-二氨基二苯甲烷加入1-甲基-2-吡咯烷酮中，氮气保护下室温搅拌1-3h，搅拌状态下向其中加入偏苯三酸酐酰氯，继续反应2-4h，加入马来酰亚胺和水，剪切1-2h，抽滤，加入至乙醇溶液中浸泡2-5h，过滤后干燥，粉碎得到预聚体a；

4、s2、将二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、催化剂加入水中，搅拌状态下向其中加入有机溶剂，搅拌状体下向其中滴加硼酸，静置，去除水层，溶剂层经过水洗后采用碱液滴定至中性，60-80℃减压蒸出甲苯，然后140-150℃减压缩合，氮气保护下滴加对苯二酚与正丙醇的混合液，继续搅拌1-2h，蒸压蒸馏，得到预聚体b；

5、s3、将预聚体b加入无水乙醇中搅拌均匀，加入预聚体a、有机硅树脂、环氧树脂、短切陶瓷纤维、正钛酸四丁酯混合均匀，加入氨基碳硼烷，80-90℃固化2-4h，然后升温至200-240℃热处理10-20min，降至室温得到微电子器件用耐高温黏合剂。

6、优选地，s1中，4,4-二氨基二苯甲烷、1-甲基-2-吡咯烷酮、偏苯三酸酐酰氯、马来酰亚胺的质量比为5-10：60-100：5-10：0.1-1。

7、优选地，s1中，剪切速度为1000-2000r/min。

8、优选地，s2中，二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、催化剂、有机溶剂、硼酸、对苯二酚与正丙醇的混合液的质量比为2-10：1-5：0.1-0.2：20-30：1-2：1-4。

9、优选地，s2中，催化剂为季铵盐催化剂。

10、优选地，s2中，有机溶剂由甲苯与丙酮按质量比为1：1-2组成。丙酮与水互溶，甲苯虽然与水不互溶，但可与生成的树脂互溶。本发明将水与甲苯、丙酮共用，可使反应在均相中进行，同时也保存了与水不溶的甲苯优点，即体系反应比较缓和，有机层溶剂倾析，溶剂被水带走的损失小，同时残存的水可通过共沸蒸出。

11、优选地，s2的对苯二酚与正丙醇的混合液中，对苯二酚与正丙醇的质量比为10：1-4。

12、优选地，s3中，预聚体a、预聚体b、有机硅树脂、环氧树脂、短切陶瓷纤维、正钛酸四丁酯、氨基碳硼烷的质量比为20-40：50-80：10-15：1-5：4-10：0.1-0.12：0.1-0.2。

13、陶瓷纤维作为纤维轻质耐火材料，具有其独特的性能。本发明采用陶瓷纤维作为增强剂，可有效提高产品的耐机械震动性能，同时控制陶瓷纤维的加入量，在保证黏合剂具有一定硬度的基础上，有效增强黏合剂的韧性。

14、而当陶瓷纤维超过本发明的加入量时，体系易出现孔穴，导致韧性反而降低，这是由于陶瓷纤维与树脂出现明显相分离现象所导致的。

15、优选地，s3中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂。

16、一种微电子器件用耐高温黏合剂，采用上述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法制得。

17、本发明的技术效果如下所示：

18、本发明采用偏苯三酸酐酰氯与4,4-二氨基二苯甲烷为单体，其中偏苯三酸酐酰氯为二酐单体，其反应条件温和，副反应少，而1-甲基-2-吡咯烷酮与产物的自由羧基形成氢键作用，有效阻止羧基进攻附近的酰胺基团，而加入马来酰亚胺使产物端基发生钝化，进一步降低副反应的进程；由于聚酰亚胺分子结构中存在叔丁基二胺，使其固化后有效柔和聚酰亚胺的刚性，在增强聚合物的热稳定性同时，产物柔韧性得到极大改善。而在s2中，硼原子进入分子主链中形成硼氧键，硼氧键相比硅氧键的键能高得多，所得预聚体b主链更加牢固，而且多官能硼酸的可以使预聚体b分子内部呈现体型网络结构。

19、本发明将预聚体a、预聚体b与环氧树脂(尤其是双酚a型环氧树脂)复配，在正钛酸四丁酯的催化作用下，80-90℃固化处理形成稳定的-si-o-c-，不仅键能比碳碳键的键能大得多，同时形成的富含-si-o-si-的网络结构包覆在预聚体a表面，即使在200-240℃高温环境中，其网络结构也不易被破坏。

20、本发明首先在80-90℃对树脂进行固化，然后高温处理进行亚胺化，申请人经过大量试验发现，当温度小于200℃时，亚胺化程度很小，申请人猜测这是由于预聚体a分子链被-si-o-si-的网络结构包裹，无法伸展，链与链之间相互作用大，不容易环化，而当温度大于200℃时，亚胺化速度极快，同时随着温度的升高，亚胺化程度趋于平稳，至240℃时，亚胺化程度很小，说明本申请中温度对亚胺化的作用是有限的；预聚体a经过亚胺化后充分稳定分散在三维网络结构中，综合作用下使所得黏合剂可耐500℃高温，耐热稳定性极高，同时其粘合强度与剥离强度优异，应用于微电子器件中可有效保证微电子器件在超高温环境下的稳定运行。

技术特征：

1.一种微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s1中，4,4-二氨基二苯甲烷、1-甲基-2-吡咯烷酮、偏苯三酸酐酰氯、马来酰亚胺的质量比为5-10：60-100：5-10：0.1-1。

3.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s1中，剪切速度为1000-2000r/min。

4.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s2中，二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、催化剂、有机溶剂、硼酸、对苯二酚与正丙醇的混合液的质量比为2-10：1-5：0.1-0.2：20-30：1-2：1-4。

5.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s2中，催化剂为季铵盐催化剂。

6.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s2中，有机溶剂由甲苯与丙酮按质量比为1：1-2组成。

7.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s2的对苯二酚与正丙醇的混合液中，对苯二酚与正丙醇的质量比为10：1-4。

8.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s3中，预聚体a、预聚体b、有机硅树脂、环氧树脂、短切陶瓷纤维、正钛酸四丁酯、氨基碳硼烷的质量比为20-40：50-80：10-15：1-5：4-10：0.1-0.12：0.1-0.2。

9.根据权利要求1所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法，其特征在于，s3中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂。

10.一种微电子器件用耐高温黏合剂，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法制得。

技术总结
目前，聚酰亚胺有机黏合剂虽然具有良好的耐热性，但在高温下会发生裂解导致粘接强度下降，其在500℃高温下的应用受到较大限制。因此制备耐高温、高粘接强度的黏合剂，在微电子器件领域具有重要的应用价值。本发明公开了一种微电子器件用耐高温黏合剂，及述微电子器件用耐高温黏合剂的制备方法。本发明所得微电子器件用耐高温黏合剂可耐500℃高温，耐热稳定性极高，同时其粘合强度与剥离强度优异，应用于微电子器件中可有效保证微电子器件在超高温环境下的稳定运行。

技术研发人员：杨福河
受保护的技术使用者：江苏晶河电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11