[发明专利]添加短棒状纳米银粉的导电胶及其制备方法有效

专利信息
申请号: 200810032397.7 申请日: 2008-01-08
公开(公告)号: CN101215450A 公开(公告)日: 2008-07-09
发明(设计)人: 施利毅;张志浩;代凯;朱惟德;方建慧 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: C09J9/02 分类号: C09J9/02;C09J163/00;C09J11/04
代理公司: 上海上大专利事务所 代理人: 顾勇华
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 添加 短棒状 纳米 银粉 导电 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种添加有短棒状纳米银粉的导电胶及其制备方法,属微电子封装用导电胶材料制备工艺技术领域。

背景技术

连接材料是影响组装技术线分辨率和连接强度的关键因素,连接材料抗老化性能的好坏直接影响着电子产品使用性能及应用价值。同时随着社会的发展,人们的环保意识逐渐提高,也对连接材料的发展提出新的要求,研究开发能托低、环境友好的新材料以取代能托高、对环境害的传统材料已经引起了人们的高度重视。Sn/Pb焊料作为一种基本连接材料已经在电子封装行业中沿用多年,但由于其自身的特点限制了在现代电子技术中的应用,如焊料密度大,无法适应现代电子产品向轻便型发展的要求;焊点存在架桥现象,无法实现点间距小于65mm高密度集成电路的引线连接;Sn/Pb焊料存在在着Pb属于重金属元素有着很大的毒性,不符合现代社会环保的发展要求;焊料的焊接温度过高,容易损坏器件和基板。

目前,导电胶和无铅焊料逐渐成为Sn/Pb焊料替代品。欧盟在2003年2月13日正式通过了WEEE(欧洲议会和欧洲理事会关于电子电气废弃物的指令案)指令案,提倡WEEE的循环再利用和以及限制使用有害物质RoHS(欧洲议会和欧洲理事会关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质的指令案)。在RoHS中明确规定,2006年1月1日起全面禁用含铅化计划,规定含铅焊料应用只能延续到2005年底。我国也于2006年2月28日颁布了《电子信息产品生产污染防治管理办法》,并在2007年3月1日开始正式实施。

相比于焊料来说,导电胶具有以下的优点:①导电胶中由于使用的是金属粉末导电,连接线分辨率有很大的提高,可以满足高容量的需求;②导电胶基体是高分子材料,可以用在柔性基板上,热机械性能好,韧性比合金焊料高;③固化温度低;④无铅污染,符合环保要求;⑤与大多数材料润湿性好。自上世纪90年代以来,导电胶得到广泛研究,AT&T、IBM、Philips、Motorola等许多大公司和许多高校纷纷开展相关课题的研究,取得了丰硕的研究成功,很多导电胶产品已实现商品化。

但是导电胶也有其自身的缺陷,导电胶是通过填弃的电导粒子在树脂基体中形成导电网络进行电导的,网络形成的好坏对导电胶的力学性能、电学性能及耐老化性能都有很大的影响,网络的质量主要取决于填充导电粒子的种类、形貌、尺寸和导电性等。最近国内外有很多专利和文献报道了采用各种不同种类、形貌和尺寸导电填料填充来改善导电胶的导电性能,如填充纳米级银粉、微米与纳米级混合银粉、片状银粉、镍粉等。如公开号为CN1948414A的专利报道了采用纳米线和纳米微粒作为导电填料制备导电胶,在填充量56%的时候就可以得到1.2×10-4Ω·cm的高导率导电胶。此外还有很多报道采用新的聚合物体系,采用涂覆粘结剂或者使用有机和无机添加剂对基体胶进行改性,以此改善导电胶的连接性能。如公开号为CN15461591A的专利报道了采用缩水甘油酯环境树脂作为基体,二氨基二苯甲烷和间苯二胺作为固化剂,硅烷偶联剂(3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作为分散剂,纳米级二氧化硅作为增韧剂,制备了高连接强度的导电胶。当微米银粉作为导电填料添加65%时,导电胶体系的连接强度可达20MPa。

由于金属银性质稳定,氧化缓慢,且其氧化物也具有导电性,这使得银成为最广泛使用的导电胶粘剂填料之一。但是银导电胶也存在价格较高,连接强度不高等缺点,且在直流电场和湿气条件下会产生银迁移现象,使导电性降低,影响其使用寿命。目前,市售银导电胶加入的导电填料都是以微米银粉为主,导致其体积电阻率偏大,影响了其在很多方面特别是精细制造业的应用,现在已经有越来越多研究人员将特殊形貌的纳米银添加到导电胶来改善其导电性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用短棒状纳米银粉和微米银粉的混合银粉作为导电胶的导电填料,以制备具有优良导电性能、抗老化性能和力学性能的导电胶。

本发明一种添加短棒状纳米银粉的导电胶,其特征在于该导电胶具有以下的组成及质量百分比:

聚合物基体环氧树脂E-51 24~40%;

导电银粉微粒50~70%;

其中:短棒状纳米银粉10%,微米银粉40~60%;

增韧剂邻苯二甲酸二丁酯2.4~4.0%;

固化剂三乙醇胺3.6~6.0%。

本发明一种添加短棒状纳米银粉的导电胶的制备方法,其特征在于具有以下的工艺过程和步骤:

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