[发明专利]一种单分散性高性能导电金球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电粒子的制备领域，特别涉及一种单分散性高性能导电金球的制备方法。

背景技术

各向异性导电胶膜ACF材料主要包括树脂胶黏剂、导电粒子两大部分。而导电粒子则是ACF材料中的核心部分。对于一些可靠性、稳定性要求较高的互连，导电粒子一般会以金作为导电壳层。专利CN 100441613C和专利US 2008/0078977A1中提出了ACF用导电金球的制备方法，都是在聚合物微球表面化学镀镍后再进行化学镀金所形成。而这种传统的化学镀前处理过程中存在一定缺陷，此工艺敏化和活化都需要用到大量的盐酸，水洗很多次才能去除游离的氯离子，操作不方便，敏化液很容易氧化和水解失效，而且前处理的聚合物微球因敏化使其表面吸附一些锡离子，会影响镀层的均匀性和结合力(CN100451166C)。化学镀镍后化学镀金属于置换型镀金，被置换出的金属离子(例如：亚铁离子、钴离子、镍离子)存在于镀液中容易会引起微球的团聚；离子浓度高达10^-3mol/L时甚至会使镀液分解，导致镀液崩溃。另外，镀金过程中使用的金盐大多是氰化物，毒性很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单分散性高性能导电金球的制备方法，该方法制备方法简单，节约了步骤，不使用氯化亚锡、强酸性氯化钯溶液和氰化物，安全环保，所得的导电金球表面金层光滑，致密。

本发明的一种单分散性高性能导电金球的制备方法，包括：

(1)将单体、分散剂、引发剂和溶剂加入反应容器中得混合物，搅拌均匀后，氮气保护，在50-80℃下聚合反应12-24h，离心、醇洗、真空烘干，得到聚合物微球；

(2)将上述的聚合物微球分散在20-80℃的强酸中，在超声环境或搅拌下处理10-90分钟，然后离心、水洗至中性，再加入到带正电的聚电解质水溶液中进行表面改性，最后离心、水洗；

(3)将经步骤(2)处理得到的微球分散在表面带负电的贵金属溶胶中，反应温度为20-50℃，在超声环境或搅拌下处理10-90分钟，然后离心、水洗；

(4)将经步骤(3)处理得到的微球超声分散在化学镀金液中，反应温度为30-60℃，在超声或搅拌下进行10-120分钟，离心、水洗、烘干即得单分散性高性能导电金球。

步骤(1)中所述的单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚丙烯酸；引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、水中的一种或几种的混合物。

步骤(1)只所述的单体占混合物质量的10-40％，分散剂占单体质量的5-20％、引发剂占单体质量的1-5％，溶剂占混合物质量的50-89.4％。

步骤(2)中所述的强酸为浓硫酸、发烟硫酸或氯磺酸。

步骤(2)中所述的聚电解质为聚烯丙基氯化铵或聚乙亚胺，所述的聚电解质水溶液中聚电解质的浓度为0.005-0.05mol/L。

步骤(3)中所述的贵金属溶胶为金溶胶或铂溶胶。

上述的金溶胶的配制是以氯金酸为金源，聚乙烯吡咯烷酮为保护剂，还原剂为抗坏血酸或硼氢化钠，其中氯金酸、保护剂、还原剂与水的比例为0.03-0.08mol∶0.05-0.2g∶0.08-0.1mol∶100mL。

上述的铂溶胶的配制是以氯铂酸为铂源，聚乙烯吡咯烷酮为保护剂，还原剂为抗坏血酸或硼氢化钠，其中氯铂酸、保护剂、还原剂与水的比例为0.03-0.08mol∶0.05-0.2g∶0.08-0.1mol∶100mL。

步骤(4)中所述的化学镀金液由主盐、络合剂、还原剂和表面活性剂组成，其pH值为7-9；其中主盐为氯金酸，浓度为1-3g/L；络合剂为氯化铵、柠檬酸钠、乙二胺、EDTA二钠盐、酒石酸钾钠、氨中的一种或几种复合，浓度为50-90g/L；还原剂为抗坏血酸、葡萄糖、硼氢化钠、次亚磷酸钠中的一种，浓度为5-15g/L；表面活性剂为聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种复合，浓度为15-23g/L。

本发明解决了传统化学镀活化工艺中存在的锡离子干扰、酸性条件下活化、操作复杂以及化学镀金浴的毒性等问题。

有益效果

本发明的单分散微米级导电金球的制备方法具有以下特征：

(1)本发明的制备方法简单，节约了步骤，聚合物微球不需化学镀镍或铜后再进行化学镀金，可直接进行化学镀金，而且表面金层光滑，致密；

(2)本发明的聚合物微球敏化过程中，不使用氯化亚锡，以防止化学镀金过程中锡离子的干扰；