[发明专利]一种微米银片表面处理及制备高电导率导电胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子封装互连材料制备工艺技术领域，具体涉及一种微米银片表面处理技术及以其制备高电导率导电胶的方法。

背景技术

铅锡合金焊料广泛应用于微电子产品制造行业，然而，含铅化合物已被列为对人类和环境威胁最大的化学品之一。世界各国对含铅焊料限制的立法越来越严厉，欧盟在电子电气产品领域限制有毒有害物质指令(RoHS)自2006年7月正式实施，而我国对应的绿色法令《电子信息产品污染控制管理办法》(中国RoHS)也于2007年3月开始实施，微电子(封装)制造业对能够替代含铅焊料的新型环境友好材料的需求日益增长。现有技术中，替代含铅焊料的途径有两条：一是使用不含铅的金属合金，然而，由于这类金属合金的熔点比铅锡合金的熔点约高30-50℃，其中的无铅焊料的再流焊温度将高达250-270℃，典型的印制电路板不能在如此高的温度下使用，这意味着在无铅封装中要使用由陶瓷、金属或高温有机绝缘材料制备的高成本印刷电路板。此外，无铅焊料互连的可靠性问题始终受到人们的关注。替代含铅焊料的另一个方法是使用导电聚合物复合材料(如导电胶)。导电胶是导电颗粒填充的聚合物复合材料，它同时提供电连接和物理连接，具有优良的散热性能。在微电子封装中应用导电胶有如下优点：工艺快捷、简单、温度低，无需使用填充材料，不需要特殊设备，互连成本很低，并且适合精细间距制造(无铅金属合金由于大的表面张力，很难做到这点)，因此，从满足环境和成本方面的需求看，对环境无害的聚合物复合材料将是含铅焊料最合适的替代品。

近年来，国内电子产业发展日新月异，导电胶已广泛应用于电话和移动通讯系统、广播、电视、计算机、医用设备等行业。尽管导电胶已经开始应用于多种高级封装技术，如玻璃衬底封装(Chip-on-Glass)、表面贴装技术(SMT)、芯片尺度封装(CSP)、倒装芯片封装(Flip-chip)和智能卡技术等，但是，现有的导电胶还不能全面取代含铅焊料，因其中还存在如下的有关性能和可靠性方面问题，如：不稳定的接触电阻、低冲击强度、低电流密度等。目前大多数导电胶产品的电阻率约为10^-4ohm·cm数量级，远高于铅锡合金的电阻率(1.7×10^-5ohm·cm)，因此，制约了其在高级电子封装中的广泛应用，进一步提高导电胶的电导率成为业界关注的焦点之一。

金属银是常用金属中电导率和热导率最高的材料，性质稳定、氧化缓慢且其氧化物也具有导电性，加之价格适中，因此银是最广泛使用的导电胶填料之一，目前市售银导电胶的导电填料以微米银粉为主，存在的主要问题是填充量不高、电导率低，制约了银系导电胶的高端应用。对银粉表面进行活化处理，可以增加其在树脂中的填充量，改善导电胶的电导率，因此，导电填料表面处理方面的研究也受到越来越多的关注。有报道以某种未公开的材料处理银表面，可以将导电胶的导电性能提高大约20倍(Cheng Yang，Matthew M.F.Yuen and Bing Xu.“Using Novel Materials to Enhancethe Efficiency of Conductive Polymer”，2008 Electronic Components and TechnologyConference，pp.213-218)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微米银片表面处理的方法及采用这种微米银片作为导电填料制备的高电导率导电胶。

本发明提出了一种微米银片表面活化处理的方法，该方法以有机二元酸对银片表面进行活化处理和保护，通过下述步骤：

首先配制一定浓度的有机二元酸溶液作为表面活化处理试剂，有机酸浓度为0.1-4mol/L，溶剂可以为乙醇、异丙醇等常规有机溶剂；将微米银片置于表面活化处理试剂中超声或搅拌10-60分钟，银与表面处理试剂的摩尔比为1∶0.5-2；倾去上层清液，以少量溶剂淋洗银片，除去多余的表面活化处理剂，室温下置于真空干燥箱干燥0.5-2小时。

本发明中，所述的有机二元酸可以是丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸或高级二元酸。

本发明提出了一种以表面活化处理的微米银片填充的导电胶，其包括基体树脂和表面活化处理过的微米银片；所述的基体树脂由下述重量配比组方组成：环氧树脂100份、酸酐固化剂75～90份和咪唑类催化剂0.2～2份；所述的基体树脂与表面活化处理过的微米银片的比例为1∶2.5-4。

本发明中，所述的导电胶通过如下方法制备：