[发明专利]一种高温自修复型导电银胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及导电胶，更具体的说涉及一种可以在高温条件下实现自修复的导电银胶及其制备方法。

背景技术

微电子组装领域中，导电胶是代替传统的Pb/Sn焊料的选择之一。 与传统的Ph/Sn焊料相比，导电胶可以实现很高的线分辨率，而且具有工艺简单、易于操作、生产效率高等特点，同时也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。导电胶作为互连材料，起到导热和导电的作用，因此其连接可靠性对于连接器件的长期稳定运行至关重要。然而导电胶在可靠性方面尚有一些尚未解决的问题，如：有限的抗冲击性、接触电阻的不稳定性、不同的气候环境下的力学性能的下降等，均对导电胶的应用产生很大的障碍。因此开发自修复型导电胶对提高导电胶的可靠性和使用寿命、拓展导电胶的应用领域具有重大意义。

微胶囊自修复是目前最常使用、工业化的成熟技术路线，其修复过程为：将含有修复剂的球形微胶囊和催化剂添加到树脂聚合物中，当裂纹前端接近微胶囊时，挤破微胶囊而流出修复剂，修复剂在催化剂的作用下发生聚合反应粘结裂纹2个端面修复裂纹。自White等于2001年首次在Nature杂志上根据被动模式的埋植式自修复体系的概念，提出微胶囊埋植式高分子自修复技术以来，微胶囊在聚合基复合材料裂纹自修复方面的应用逐渐得到了重视，并成为新材料领域研究的一个热点。然而目前微胶囊的自修复技术多用于复合材料应用上，国内外很少见到自修复型导电胶的研究和专利。

另一方面，但是随着半导体器件工作频率的进一步提高，功率容量的增大以及效率和可靠性的提高，特别是集成度越来越高，器件向越来越小和越来越轻的趋势发展，这导致器件上产生的热越来越大，而导电胶也经常在高温条件下使用进而发生失效，目前有65%的封装失效可以归咎为温度、湿度载荷下的力学问题。因此在高温下可进行自修复的导电胶能够满足实际使用环境要求，提高导电胶的使用寿命和可靠性。

本发明专利使用含有纳米银线和潜伏型固化剂的环氧树脂作为芯材，不需要额外的催化剂和引发剂，在常温下具有较长储存期，在高温发生破坏时，修补区域材料和原导电胶基材有良好的结合力和相容性，弥补力学强度。同时纳米银线的释放、良好分散和新导电网络的形成，有效的提高了导电胶的电学性能和使用寿命，在高可靠性要求的汽车电子、医用设备、通讯设施、国防工业和航空航天领域等拓宽了导电胶的应用和前景。

发明内容

本发明针对目前商业化导电胶高温使用条件下可靠性方面的不足，第一目的为提供一种高温自修复型导电银胶，在高温使用条件时对破坏的基体和导电通路进行自修复；第二目的为提供一种高温自修复型导电银胶的制备方法，操作简单可大规模应用。

本发明的高温自修复型导电银胶的修复机理为：当固化后的导电胶在高温使用过程中受到外力作用或由于疲劳在内部产生微裂纹后，微裂纹扩展贯穿微胶囊。微胶囊中的含有纳米银线和潜伏型固化剂的液态环氧树脂释放填补到裂纹中，发生固化粘接裂纹，达到裂纹和导电网络的双重修复。

为实现上述第一目的，本发明的技术方案如下：一种高温自修复型导电银胶，是包括自修复微胶囊、银片、环氧树脂、环氧稀释剂、固化剂和添加剂等成分的均匀混合物。

上述高温自修复型导电胶原料组分按份数计算，组成如下：

上述自修复微胶囊的原料组分按份数计算，组成如下：

上述自修复微胶囊的制备方法为：将含有稀释剂和潜伏型固化剂的环氧树脂与乳化剂混合，在50℃~70℃的水浴锅中加热搅拌，搅拌速度为1000~3000rpm。缓慢向溶液中滴加去离子水，搅拌1~2h再超声分散10~60min，形成环氧树脂乳液。将干燥好的纳米银线和偶联剂、消泡剂加入到环氧树脂乳液中，以1000~3000rpm的搅拌速度搅拌10~40min，形成均匀的环氧树脂-纳米银线乳液。将囊壁材料预聚液在烧瓶中配好，加入环氧树脂-纳米银线乳液，pH值调节为1~12，加热到50~85℃，以200~500rpm的搅拌速度反应1~7小时，搅拌冷却至室温。将反应得到的胶囊乳液在1000~3000rpm的转速下离心10~40min，多次冲洗真空干燥，得到含有纳米银线和潜伏型固化剂的自修复微胶囊。