一种低熔点金属微纳米粉末导电胶及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种低熔点金属微纳米粉末导电胶，按质量比包括导电填料50％‑90％和基体树脂10％‑50％；其中，所述导电填料按质量比包括如下组分：低熔点金属微纳米粉末50％‑90％，银粉10‑50％。本发明专利技术还提出所述低熔点金属微纳米粉末导电胶的制备和应用。与Pd‑Sn合金、无铅焊料相比，本导电胶具有环境友好、低温键合、附着力好、细线印刷能力强、可用于柔性电路连接；与目前市场上的导电银胶、铜胶相比，本导电胶具有导热性能好、体积电阻率小、粘接强度高、工艺简单等优点，同时其制备方法简单、易于操作，成本远低于导电银胶。

A Low Melting Point Metal Micro-nano Powder Conductive Adhesive and Its Preparation Method

The invention provides a low melting point metal micro-nano powder conductive adhesive, which comprises 50%-90% conductive filler and 10%-50% matrix resin according to the mass ratio. The conductive filler comprises the following components according to the mass ratio: low melting point metal micro-nano powder 50%-90%, silver powder 10%-50%. The invention also proposes the preparation and application of the low melting point metal micro-nano powder conductive adhesive. Compared with Pd Sn alloy and lead-free solder, the conductive adhesive has the advantages of friendly environment, low temperature bonding, good adhesion, fine-wire printing ability and can be used for flexible circuit connection. Compared with the conductive silver and copper adhesives on the market at present, the conductive adhesive has the advantages of good thermal conductivity, small volume resistivity, high bonding strength and simple process. At the same time, its preparation method is simple and easy to operate. The cost is much lower than that of conductive silver glue.

【技术实现步骤摘要】
一种低熔点金属微纳米粉末导电胶及其制备方法
本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种芯片封装材料及其制备方法。
技术介绍
目前，国内外替代Sn-Pb焊料的材料有两类，无铅钎料和导电胶。无铅钎料中最有应用前景的Sn-Ag、Sn-Ag-Cu系钎料的钎焊温度比Sn-Pb钎料高出40℃左右，大部分焊接元器件都无法承受这样的温度，无铅钎料的使用大大降低了电子元器件的可靠性。另外，Sn-Bi、Sn-In等钎料则由于成分稀有、价格过高等因素限制了应用。导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。传统使用最广泛的导电胶主要用银粉和铜粉作为导电填料。银粉具有良好的导电性，由于其氧化物也具有一定的导电性，因此银粉或者镀银材料作为导电填料应用广泛，在一些要求导电胶具有良好导电性能的领域一般使用银粉导电胶，但银粉导电胶在潮湿环境中容易发生电迁移现象，降低了导电胶的可靠性。且银粉导电胶的成本较高，沉降稳定性较差；铜粉具有较好的导电性，成本大大低于银粉，但铜系导电胶容易氧化，氧化后导电性大大降低，甚至不能形成导电通路，铜系导电胶经过几十年的发展，已取得了长足的进步，但不稳定性仍然是长期存在的问题。如有限的耐冲击，长期的机械性和导电稳定等方面，使在电子工业中导电胶代替焊接依然没有被广泛的接受。为解决此方面存在的问题，本专利技术提出一种低熔点金属微纳米粉末导电胶，利用低熔点、高导电性的低熔点金属粉末与银粉混合作为导电填料，具有以下优点：(1)低熔点的特性能够保证在固化过程中与银粉更好的结合并相互接触形成线或面通路，减少金属颗粒之间间隙的形成；(2)在保证好的导电性的降低贵金属银粉的用量，极大的降低生产成本；(3)低熔点金属具有好的机械性能，固化后提高导电胶拉伸剪切强度，适应性增强。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于解决传统的Sn-Pb焊料、无铅焊料焊接温度高、热应力大、能耗高、对环境有害等缺点，同时克服了现在市场上导电银胶导热、粘接性能差、体积电阻率大、工艺复杂，成本高等缺点，因此提出一种低熔点金属微纳米粉末导电胶。本专利技术的第二个目的是提出所述低熔点金属微纳米粉末导电胶的制备方法。本专利技术的第三个目的是提出所述低熔点金属微纳米粉末导电胶的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种低熔点金属微纳米粉末导电胶，按质量比包括导电填料50％-90％和基体树脂10％-50％；其中，所述导电填料按质量比包括如下组分：低熔点金属微纳米粉末50％-90％，银粉10-50％。其中，所述基体树脂按质量份包括如下组分：树脂100份，固化剂10-20份，促进剂0.5-1.5份，偶联剂0.5-3份，稀释剂8-18份，消泡剂0.5-1份，抗氧化剂0.1-0.8份。其中，所述的树脂为聚丁二烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、聚丁二烯树脂、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯、硅树脂、硅丙树脂、氯醋树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、醛酮树脂、纤维素树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、阿拉伯胶中的一种或多种。其中，所述的固化剂为聚硫醇型、异氰酸酯型、三乙醇胺、2-乙基-4-甲基咪唑、甲基六氢苯酐、甲基T-31改性胺、YH-82改性胺、脂肪族多胺、脂环族多胺、聚酰胺、2-十一烷基咪唑、芳香族多胺、酸酐、酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种或多种；所述的促进剂为三乙胺、咪唑、DMP-30、EP-184、BDMA、CT-152X、DBU、EP-184、399、K-61B、CT-152X、2E4MZ中的一种或多种。其中，所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β烯甲氧基乙氧基)硅烷、钛酸酯、铝酸酯、γ三巯丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述的稀释剂为亚烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。其中，所述的消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、磷酸酯消泡剂中的一种或多种；所述的抗氧化剂为IRGANOX1010、IRGANOX245、IRGANOX1726、UV1130、3，5-二叔丁基-4-羟基丙酸酯、HHY-534胺型抗氧剂、亚磷酸三(2.4-二叔丁基苯基)酯、2.6-二叔丁基苯酚中的一种或多种。其中，所述低熔点金属微纳米粉末选自所述低熔点金属为单质金属、二元合金、三元合金、四元合金、多元合金中的一种或多种，所述单质金属选自锡、铟、锌、铋、铝中的一种或二种；所述二元合金选自锡铋、锡铟、锡锌、锡铝、铟铋、铟锌、铟铝、锌铋、锌铝、铋铝、锡银、锡铜二元合金中的一种；所述的三元合金选自铋铟锡、铋铟锌、铋铟铝、铋锡锌、铋锡铝、铋锌铝、铟锡锌、铟锡铝、铟锌铝、锡锌铝、锡铋银、锡铋铜、锡银铜三元合金中的一种或多种；所述的四元合金选自铋铟锡锌、铋铟锡铝、铋铟锌铝、铋锡锌铝、铟锡锌铝、锡铋铜银四元合金中的一种；所述的多元合金是由锡、铟、锌、铋、铝、银、铜、镍中的一种或多种与所述二元合金、三元合金、四元合金中的一种配制而成的中低温多元合金中的一种。所述低熔点金属微纳米粉末的粒径大小为1纳米-25微米。优选地，所述导电填料是由锡、铟、银、锡铟、铋铟锡、锡银铜、锡锌铝、锡铋铜银的微纳米粉末按质量比60:(1-2):(10-20):(8-12):(3-6):(8-12):(1-3):(1-2)充分混合而成。所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶的制备方法，包括步骤：1)按照配比称取所述的树脂、固化剂、促进剂、偶联剂、稀释剂、消泡剂、抗氧化剂，将其充分搅拌混合的得到基体树脂；所述的搅拌方式为手动搅拌和/或磁力搅拌；2)称取低熔点金属微纳米粉末、银粉、其它导电填料，将所述粉末手动搅拌充分混合，即为导电填料；3)将步骤2)中导电填料加入步骤1)中的均匀基体树脂中，利用辊轧设备充分混合辊轧直至形成膏状物，即为低熔点金属微纳米粉末导电胶。优选地，所述的辊轧的设备为三辊研磨机或行星球磨机。所述低熔点金属微纳米粉末导电胶在芯片封装中的应用。本专利技术的有益效果在于：(1)与Pd-Sn合金、无铅焊料相比，本导电胶具有环境友好、低温键合、附着力好、细线印刷能力强、可用于柔性电路连接；(2)与目前市场上的导电银胶、铜胶相比，本导电胶具有导热性能好、体积电阻率小、粘接强度高、工艺简单等优点，同时其制备方法简单、易于操作，成本远低于导电银胶。附图说明图1：本专利技术低熔点金属微纳米粉末导电胶的制备方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中，锡、铟、银、锡铟粉末为片状或树枝状，粒径为1纳米-8微米；铋铟锡、锡银铜、锡锌铝、锡铋铜银粉末为球状，粒径大小为5微米-25微米。该导电填料由锡、铟、银、锡铟、铋铟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，按质量比包括导电填料50％‑90％和基体树脂10％‑50％；其中，所述导电填料按质量比包括如下组分：低熔点金属微纳米粉末50％‑90％，银粉10‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，按质量比包括导电填料50％-90％和基体树脂10％-50％；其中，所述导电填料按质量比包括如下组分：低熔点金属微纳米粉末50％-90％，银粉10-50％。2.根据权利要求1所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，所述基体树脂按质量份包括如下组分：树脂100份，固化剂10-20份，促进剂0.5-1.5份，偶联剂0.5-3份，稀释剂8-18份，消泡剂0.5-1份，抗氧化剂0.1-0.8份。3.根据权利要求1所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，所述的树脂为聚丁二烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯吡咯烷酮、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、聚丁二烯树脂、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯、硅树脂、硅丙树脂、氯醋树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、醛酮树脂、纤维素树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、阿拉伯胶中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，所述的固化剂为聚硫醇型、异氰酸酯型、三乙醇胺、2-乙基-4-甲基咪唑、甲基六氢苯酐、甲基T-31改性胺、YH-82改性胺、脂肪族多胺、脂环族多胺、聚酰胺、2-十一烷基咪唑、芳香族多胺、酸酐、酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼中的一种或多种；所述的促进剂为三乙胺、咪唑、DMP-30、EP-184、BDMA、CT-152X、DBU、EP-184、399、K-61B、CT-152X、2E4MZ中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，所述的偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β烯甲氧基乙氧基)硅烷、钛酸酯、铝酸酯、γ三巯丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述的稀释剂为亚烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12-14脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的低熔点金属微纳米粉末导电胶，其特征在于，所述的消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鹏，陈健，董圣群，蔡昌礼，邓中山，
申请(专利权)人：云南科威液态金属谷研发有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53