本發(fā)明涉及半導(dǎo)體模具清潔，尤其涉及一種無胺、無鈦、無炭黑的環(huán)保健康安全型清模材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、為了提升模具的清理效率，在使用半導(dǎo)體封裝模具封裝芯片時封裝廠家普遍會采用在線清理方法。目前清理模具表面模污所用到的清模材料主要包括以合成橡膠為載體的清模橡膠和以三聚氰胺為載體的清模樹脂。在使用過程中，這些材料會不可避免地產(chǎn)生煙霧、積垢、清模劑殘留、油污等污染物，這些污染物不僅影響操作人員健康、污染環(huán)境，還影響模具的外觀，降低模具的精度和使用壽命，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時，隨著近年來封裝廠家對于封裝效率的要求提升，自動封裝機的使用比例逐年增加。自動封裝機上安裝了各種各樣的傳感器和定位儀器，這些精密儀器對工作環(huán)境非常敏感，清模過程產(chǎn)生的煙霧以及煙霧冷凝后產(chǎn)生的液體或者油泥會對傳感器產(chǎn)生持續(xù)累積不可逆的傷害，進而影響儀器壽命。在這樣的背景下，高效環(huán)保、健康、安全的清模材料一直是行業(yè)內(nèi)追求的目標。

2、市面上傳統(tǒng)清模材料多含胺類清模劑、鈦系化合物或炭黑填料，存在以下缺陷：1）毒性風(fēng)險：胺類物質(zhì)易揮發(fā)，危害操作人員健康；鈦化合物可能引發(fā)皮膚刺激；2）環(huán)境污染：炭黑在使用過程中會產(chǎn)生粉塵污染，難降解；3）殘留問題：鈦基材料易在模具表面殘留，影響后續(xù)制品質(zhì)量；4）煙霧影響：清模材料使用過程產(chǎn)生較多的煙霧，這些煙霧一部分被排風(fēng)系統(tǒng)排走，一部分在遇到金屬界面時冷凝成了液體或者油泥，殘留于設(shè)備內(nèi)部，影響設(shè)備的壽命。

3、二氧化鈦已經(jīng)被歐盟委員會列為第二類致癌物，該規(guī)定具體針對可吸入粉末形式的二氧化鈦混合物，分類基于吸入途徑可能導(dǎo)致的肺部致癌風(fēng)險，尤其適用于空氣動力學(xué)直徑≤10微米的顆粒物。目前reach法規(guī)雖未對醇胺類清模劑直接設(shè)定行業(yè)禁令，但是由于胺類清模劑多為小分子液體，在客戶端高溫固化過程中會產(chǎn)生大量揮發(fā)性的刺激煙霧，對于操作人員的健康存在安全隱患。為滿足客戶端使用需求，采用環(huán)保清模材料替代傳統(tǒng)意義上的胺類清模劑勢在必行。

4、中國發(fā)明專利申請cn118181606a公開了一種半導(dǎo)體封裝模具用清模海綿及其制備方法，使用三聚氰胺海綿和高濃度清模劑組合，并可選乙醇胺或異丙醇胺作為清洗劑，提高了清模材料的去污能力和清模效率。中國發(fā)明專利cn117183165b公開了一種半導(dǎo)體封裝模具用清模噴霧及其制備與使用方法，使用羥乙基乙二胺、三乙醇胺作為主清洗劑，提升清模效果。這些現(xiàn)有技術(shù)雖然提升了清模材料的清模能力，但是胺類清模物質(zhì)的引入對于操作環(huán)境的安全性和環(huán)保性存在不利影響，無法滿足高ehs（environment、health、safety）要求的封裝設(shè)備清潔要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、傳統(tǒng)清模橡膠的使用會產(chǎn)生至少四個方面的不良后果：1）健康隱患：許多清模材料含有胺類物質(zhì)，胺類物質(zhì)在使用過程中會揮發(fā)產(chǎn)生刺激性氣味，在通風(fēng)不良的工作環(huán)境中，會導(dǎo)致操作人員出現(xiàn)頭暈、惡心等不適癥狀；2）環(huán)境污染：清模材料生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的有機煙霧的排放，會對環(huán)境造成污染；3）設(shè)備損傷：使用過程中產(chǎn)生的煙霧以及煙霧冷凝后產(chǎn)生的液體或者油泥會造成自動封裝機的高精度傳感失靈甚至損壞；4）影響模具：使用過程中產(chǎn)生的煙霧以及煙霧冷凝后產(chǎn)生的液體或者油泥會堵塞模具的固定裝置和定位孔，增加拆卸難度，增加模具拆卸頻率。以上幾種情況都會影響生產(chǎn)效率，尤其是后兩種不僅會嚴重影響生產(chǎn)效率，還會影響設(shè)備的壽命。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過特定磷系清模劑的選擇和特定預(yù)處理工藝配合，旨在提供一種環(huán)保健康安全型清模材料。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種無胺、無鈦、無炭黑的清模材料，按照重量份計，所述清模材料的制備原料包括：10-40份乙丙橡膠，60-90份順丁橡膠，5-10份填充劑，5-20份磷系清模劑，1-4份固化劑。

3、可選的，按照重量份計，所述清模材料的制備原料包括：20-30份乙丙橡膠，70-80份順丁橡膠，5-10份填充劑，4-8份磷系清模劑，2-3份固化劑。

4、可選的，所述清模材料的制備原料在加工前均經(jīng)過預(yù)處理；所述預(yù)處理的方式為真空加熱干燥處理。

5、在一些實施方式中，所述乙丙橡膠包括二元乙丙橡膠、三元乙丙橡膠等；可選的，所述乙丙橡膠包括三元乙丙橡膠。

6、可選的，所述乙丙橡膠的預(yù)處理條件為：95-105℃真空加熱干燥1-3小時；更可選為100℃真空加熱干燥2小時。

7、可選的，所述順丁橡膠的預(yù)處理條件為：95-105℃真空加熱干燥1-3小時；更可選為100℃真空加熱干燥2小時。

8、在一些實施方式中，為了提升染色效果、賦予樣品較好的區(qū)分度，所述填充劑為白色顏料類納米顆粒，可以列舉包括硫酸鋇、碳酸鋇、氧化鋅、三氧化二銻等?？蛇x的，所述填充劑包括硫酸鋇納米顆?；蛱妓徜^納米顆粒；進一步可選的，所述填充劑包括硫酸鋇納米顆粒。

9、可選的，所述硫酸鋇納米顆粒的中位粒徑為0.5-2μm，吸油量為10-20g/100g。

10、可選的，所述填充劑的預(yù)處理條件為：115-135℃真空加熱干燥1-3小時；更可選為125℃真空加熱干燥2小時。

11、可選的，所述磷系清模劑包括三聚磷酸鈉，焦磷酸鈉，焦磷酸鉀中的至少一種。

12、可選的，所述磷系清模劑的預(yù)處理條件為：170-180℃真空加熱干燥1-3小時；更可選為175℃真空加熱干燥2小時。

13、可選的，所述固化劑可以列舉包括2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷（俗稱雙二五固化劑）、雙(叔丁基過氧化異丙基)苯（俗稱bipb）、過氧化二異丙苯（俗稱dcp）、過氧化苯甲酰（俗稱bpo）、二叔丁基過氧化物（俗稱dtbp）、過氧化月桂酰（俗稱lpo）、過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮等?？蛇x的，所述固化劑包括雙二五固化劑或bipb；進一步可選為雙二五固化劑。

14、可選的，所述固化劑的預(yù)處理條件為：15-25℃真空加熱干燥0.5-1小時；更可選為25℃真空加熱干燥0.5小時。

15、可選的，所述清模材料的制備原料還包括40-50份白炭黑。

16、可選的，?所述白炭黑在制備清模材料前也經(jīng)過預(yù)處理；所述預(yù)處理的方式為真空加熱干燥處理。進一步可選的，所述白炭黑的預(yù)處理條件為：115-135℃真空加熱干燥1-3小時；進一步可選為125℃真空加熱干燥2小時。

17、目前市面上的清模材料難以兼顧清模效果、染色效果和環(huán)保性，原因主要包括以下幾方面：其一，依賴于胺類物質(zhì)具有很好的清理模污能力的特性，市售的清模材料主要使用胺類物質(zhì)作為清模劑，而清模材料使用過程中胺類物質(zhì)會揮發(fā)，造成環(huán)境污染，但如果不添加胺類物質(zhì)或替換為其它種類的清模劑，將會出現(xiàn)清潔效率降低、頑固污漬難以去除等問題，導(dǎo)致客戶單次清模時間變長，生產(chǎn)效率降低。其二，傳統(tǒng)的清模材料染色劑大多會選擇含鈦的白色染色劑或含炭黑的黑色染色劑，這些物質(zhì)雖然有很好的染色效果，易于客戶區(qū)分不同功能的膠條，使用時不容易混淆，但這些材料的使用會對環(huán)境造成污染，對操作人員的健康產(chǎn)生不利影響；而使用其它無機染色劑通常存在遮蓋力不足以及產(chǎn)品耐候性變差的問題，導(dǎo)致不同功能膠條的區(qū)分度下降，使用時容易混淆，影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率。以及，清模橡膠中包含的橡膠、填充劑、添加劑等都屬于化工產(chǎn)品，在加工過程中不可避免地升華為煙霧，同樣會造成環(huán)境污染，且存在安全隱患。即，在傳統(tǒng)的清模橡膠配方中胺類、鈦類、炭黑原料通常為必要原料，如不添加雖然可以滿足環(huán)保要求，但是會造成清模效果、染色效果的劣化，難以滿足產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求。

18、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種解決方案，設(shè)計一種半導(dǎo)體封裝模具用無胺、無鈦、無炭黑的環(huán)保型清模材料。在清模材料的配方體系中選擇使用無鈦、無炭黑的環(huán)保原料和無胺清模劑復(fù)配，并使用特定的預(yù)處理方法對清模橡膠中使用的所有原材料進行預(yù)處理，制備得到一種能夠兼顧清模效果、染色效果的安全環(huán)保型清模材料，所得清模材料在使用過程中幾乎沒有煙霧產(chǎn)生，既確保了操作環(huán)境的安全性，還可以避免對設(shè)備產(chǎn)生損傷，能夠延長設(shè)備使用壽命。經(jīng)過探究意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇磷系清模劑（例如三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸鉀），并配合特定的預(yù)處理條件，能夠達到和胺類清模劑匹及的清模效果；進一步選擇填充劑為硫酸鋇納米顆粒，能夠顯著提升染色效果，所得清模材料的白度高達80%，增白效果與鈦白粉類染色劑接近，所得清模材料能夠很好地兼顧清模效果、染色效果和環(huán)保性。

19、可選的，所述清模材料的熱失重率≤0.2%；進一步可選的，所述清模材料的熱失重率≤0.15%；進一步可選的，所述清模材料的熱失重率≤0.1%。

20、可選的，所述清模材料的白度≥70%；進一步可選的，所述清模材料的白度≥75%；進一步可選的，所述清模材料的白度≥80%。

21、本發(fā)明第二方面提供了一種無胺、無鈦、無炭黑的清模材料的制備方法，所述清模材料的制備步驟包括：

22、s1.將預(yù)處理后的乙丙橡膠、順丁橡膠投入密煉機中，依次加入預(yù)處理后的填充劑、清模劑和固化劑，混煉，得到清?；旌狭?；

23、s2.將清?；旌狭蠑D出，壓延，裁切，得到清模材料成品。

24、可選的，所述混煉的條件為85-100℃混煉5-15min；進一步可選的，所述混煉的條件為90-95℃混煉8-12min。

25、本發(fā)明第三方面提供了一種無胺、無鈦、無炭黑的清模材料的應(yīng)用，所述清模材料應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝模具的清潔。

26、在一些實施方式中，所述清模材料尤其適用于具有高ehs要求的自動封裝機，適配健康、安全與環(huán)境一體化管理要求。

27、有益效果：

28、本發(fā)明提供一種無胺、無鈦、無炭黑的清模材料及制備方法和應(yīng)用，具有以下優(yōu)點：

29、（1）本發(fā)明設(shè)計一種無胺、無鈦、無炭黑的配方體系，采用特定的磷系清模劑配合原料預(yù)處理工藝，制備得到一種安全環(huán)保、清模效果好、染色效果好的清模材料，能夠滿足半導(dǎo)體封裝模具清模要求。

30、（2）本發(fā)明可選磷系清模劑包括三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉或焦磷酸鉀，預(yù)處理方式為真空加熱干燥，能夠?qū)⑶迥２牧系臒崾е芈式档椭?.2%以下，且清模后的污垢殘留率為0，清模材料的清模效果能夠達到傳統(tǒng)的胺類清模劑水平，且環(huán)保性更佳。

31、（3）本發(fā)明可選硫酸鋇納米顆粒作為填充劑，并設(shè)置其在體系中的添加量為5-10份，能夠在與鈦白粉添加量相同的情況下將清模材料的白度提升至80%（通常需要更高的添加量才能與鈦白粉達到類似的遮蓋力），清模材料的染色效果與鈦白粉類相當(dāng)，且無需鈦類、炭黑類染色劑原料添加，避免了鈦類、炭黑類染色劑的殘留風(fēng)險和粉塵問題，對操作人員和環(huán)境更為友好。

32、（4）本發(fā)明所制備的清模材料在使用時無煙、無霧、無反應(yīng)副產(chǎn)物，可有效規(guī)避安全隱患和環(huán)境污染，具有清模效果好、染色性好、操作性好、環(huán)保性好等優(yōu)勢，尤其適用于高ehs要求的半導(dǎo)體封裝模具清潔。

33、（5）本發(fā)明所制備的清模材料在使用過程中無粉塵、煙霧產(chǎn)生，從根源上解決了清模材料固化時產(chǎn)生的煙霧以及煙霧冷凝后產(chǎn)生的液體或者油泥對模具、設(shè)備的損傷，在確保清模效果的同時對高精度儀器部件友好，操作性好，能夠在滿足客戶端要求的同時極大程度上提高生產(chǎn)效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。