用于涂覆和间隙填充应用的含石墨烯的材料制造技术

本发明专利技术提供了导电制剂，其中石墨烯已被添加到金属系统中，从而减少固化收缩并改善柔性，而不显著影响其EMI屏蔽性能。根据本发明专利技术的某些方面，还提供了用于填充电子封装中的间隙以实现其电磁干扰(EMI)屏蔽的方法，以及由此屏蔽的所得制品。在本发明专利技术的某些方面，还提供了使用本发明专利技术制剂和方法制备的制品。

Graphene-containing materials for coating and gap filling applications

The present invention provides a conductive agent in which graphene has been added to a metal system to reduce curing shrinkage and improve flexibility without significantly affecting its EMI shielding performance. According to certain aspects of the present invention, a method for filling gaps in electronic packaging to achieve its electromagnetic interference (EMI) shielding and the resulting products are also provided. In some aspects of the invention, products prepared using the preparation and method of the invention are also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涂覆和间隙填充应用的含石墨烯的材料
本专利技术涉及导电金属颗粒填充的聚合物系统及其用途，例如，在填充电子封装中的间隙及其烧结时用作低收缩率材料，从而为所得电子封装提供EMI(电磁干扰)屏蔽。本专利技术还涉及降低包含可烧结金属颗粒的制剂在烧结时收缩的方法；另一方面，本专利技术还涉及降低包含可烧结金属颗粒的制剂在烧结时的脆性的方法；在又一方面，本专利技术涉及填充电子封装中的间隙以实现其电磁干扰(EMI)屏蔽的方法；在另一方面，本专利技术还涉及使用本专利技术制剂和方法制备的制品。
技术介绍
EMI屏蔽是通过用由导电或磁性材料制成的屏障阻挡电磁场来减少空间中的电磁场的实践。屏蔽通常应用于外壳，以将电气设备与“外部世界”隔离。阻挡射频电磁辐射的电磁屏蔽也称为RF屏蔽。EMI屏蔽可以减少无线电波、电磁场和静电场的耦合。用于阻挡静电场的导电外壳也称为法拉第笼。可以实现的减小量取决于诸如所用材料、其厚度、涂层的导电性、感兴趣的场的频率等因素。在烧结之后，含有高含量金属材料的制剂往往具有高收缩率，这可能尤其导致脆性涂层、应力问题。虽然添加聚合物树脂可以帮助改善所得烧结材料的脆性，但是这种添加可能会损害屏蔽效果，因为聚合物本身不具有屏蔽功能。虽然导电糊状胶粘剂已用于EMI屏蔽保护，但当糊状胶粘剂不具有高导电率时，需要非常厚的膜以实现所需的屏蔽性能。在此通过本专利技术解决了现有技术方法的这些和其他限制。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了导电制剂，其中石墨烯已被添加到金属系统中，从而降低固化收缩并改善柔性，而不显著影响其EMI屏蔽性能。根据本专利技术的某些方面，还提供了用于填充电子封装中的间隙以实现其电磁干扰(EMI)屏蔽的方法，以及由此屏蔽的所得制品。根据本专利技术的某些方面，还提供了高导电性薄膜及其施加方法。根据本专利技术的某些方面，还提供了柔性的低收缩率导电涂层。在本专利技术的某些方面，还提供了使用本专利技术制剂和方法制备的制品。具体实施方式根据本专利技术，提供了柔性、低收缩率的导电制剂，其包含：约75至约95重量％的可烧结的导电金属颗粒，约0.2至约5重量％的石墨烯，约1至约20重量％的稀释剂，0至约20重量％的聚合物树脂；其中：所述可烧结的导电金属颗粒任选地经过表面处理并具有约1nm至约50μm的粒度，所述石墨烯颗粒任选地经过表面处理并且具有约1nm至约50μm的粒度，所述稀释剂是低粘度的、反应性或非反应性的物质；以及所述聚合物树脂是热固性树脂或热塑性树脂，并且其中所述制剂在不高于约250℃的温度下是可烧结的。本专利技术的制剂可以进一步定义为具有约10-6至约103欧姆-厘米的体积电阻率和/或1-200dB的EMI屏蔽效能；在一些实施方案中，EMI屏蔽效能可以是1-180dB；在一些实施方案中，EMI屏蔽效能可以是1-160dB；在一些实施方案中，EMI屏蔽效能可以是1-140dB；在一些实施方案中，EMI屏蔽效能可以是1-120dB；在一些实施方案中，EMI屏蔽效能可以是1-100dB。本文预期的EMI屏蔽可以在很宽的频率范围，例如10Hz-10GHz内有效；在一些实施方案中，EMI屏蔽可以在约103Hz-200MHz的频率范围内有效。可以以各种方式测量EMI效能，例如采用波导系统(1.7-2.8GHz)，其包括两个波导到同轴适配器和矢量网络分析器。将样品制备为薄膜层，以目标厚度涂覆在PET膜上。样本尺寸为5x3”。该材料适用于频率>14KHz的应用，在>1GHz时性能更佳。可烧结的导电金属颗粒预期用于本专利技术的可烧结导电金属颗粒包括金、银、铜、铂、钯、镍、铝、铟、镍合金(例如合金42)、锌合金、铁合金、铟合金、镀银铜、镀银铝、铋、锡、铋锡合金、镀银纤维、镀银石墨、镀银碳化硅、镀银氮化硼、镀银金刚石、镀银氧化铝、镀银合金42、镀银石墨烯、镀银聚合物、镉和镉合金、铅和铅合金、锑和锑合金等，以及它们中任何两种或更多种的混合物。颗粒状导电填料的粒度通常为约1nm至约50μm；在一些实施方案中，导电填料的粒度为约10nm至约20μm。根据本专利技术，本专利技术所用的可烧结导电金属颗粒可以基本上是纳米颗粒，或者本专利技术所用的可烧结导电金属颗粒可以基本上是更大的非纳米颗粒，或本专利技术所用的可烧结导电金属颗粒可以是纳米颗粒和非纳米颗粒的组合。例如，在本专利技术的一些实施方案中，本专利技术所用的至多100重量％的可烧结导电金属颗粒具有约2-1000nm的粒度和约2-1000nm平均粒度，剩余可烧结的导电金属颗粒的粒度不大于50μm。在本专利技术的一些实施方案中，本专利技术所用的至多100重量％的可烧结导电金属颗粒具有不大于50μm的粒度和约1-25μm的平均粒度。在本专利技术的一些实施方案中，本专利技术中使用的至多10重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多20重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多30重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多40重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多50重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多60重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多70重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多80重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多90重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-1000nm。在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多10重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多20重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多30重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多40重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多50重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多60重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多70重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多80重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多90重量％的可烧结导电金属颗粒的粒度为约2-500nm。在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多10重量％的可烧结导电金属颗粒具有不大于50μm的粒度和约1-25μm的平均粒度；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多20重量％的可烧结导电金属颗粒具有不大于50μm的粒度和约1-25μm的平均粒度；在一些实施方案中，在本专利技术的实践中使用的至多30重量％的可烧结导电金属颗粒具有不大于50μm的粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性的、低收缩率的导电制剂，其包含：约75至约95重量％的可烧结的导电金属颗粒，约0.2至约5重量％的石墨烯，约1至约20重量％的稀释剂，和0至约20重量％的聚合物树脂；其中：所述可烧结的导电金属颗粒任选经过表面处理，并具有约1nm至约50μm的粒度，所述石墨烯颗粒任选经过表面处理，并具有约1nm至约50μm的粒度，所述稀释剂是低粘度的、反应性或非反应性的物质；并且所述聚合物树脂是热固性树脂或热塑性树脂，以及其中所述制剂在不高于约250℃的温度下是可烧结的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 US 62/395,0371.一种柔性的、低收缩率的导电制剂，其包含：约75至约95重量％的可烧结的导电金属颗粒，约0.2至约5重量％的石墨烯，约1至约20重量％的稀释剂，和0至约20重量％的聚合物树脂；其中：所述可烧结的导电金属颗粒任选经过表面处理，并具有约1nm至约50μm的粒度，所述石墨烯颗粒任选经过表面处理，并具有约1nm至约50μm的粒度，所述稀释剂是低粘度的、反应性或非反应性的物质；并且所述聚合物树脂是热固性树脂或热塑性树脂，以及其中所述制剂在不高于约250℃的温度下是可烧结的。2.如权利要求1所述的制剂，其中所述可烧结的金属颗粒选自以下组：金、银、铜、铂、钯、镍、铝、铟、镍合金、锌合金、铁合金、铟合金、镀银铜、镀银铝、铋、锡、铋锡合金、镀银纤维、镀银石墨、镀银碳化硅、镀银氮化硼、镀银金刚石、镀银氧化铝、镀银合金42、镀银石墨烯、镀银聚合物、镉和镉合金、铅和铅合金、锑和锑合金，以及它们中任何两种或更多种的混合物。3.如权利要求1所述的制剂，其中所述石墨烯的含量为所述制剂的约0.5至约4重量％。4.如权利要求1所述的制剂，其中所述稀释剂是反应性的。5.如权利要求4所述的制剂，其中所述反应性稀释剂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸盐、丙烯酸酯、马来酰亚胺、NA酰亚胺、衣康酰亚胺、氰酸酯、酚醛树脂、苯并噁嗪、聚酰亚胺、官能化聚酰亚胺、氧杂环丁烷、硅树脂或三聚氰胺，以及它们中任何两个或更多个的混合物。6.如权利要求1所述的制剂，其中所述稀释剂是非反应性的。7.如权利要求1所述的制剂，其中所述稀释剂是芳烃、饱和烃、氯化烃、醚、多元醇、酯、二元酯、α-萜品醇、β-萜品醇、煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、己二醇、高沸点醇及其酯、二醇醚、酮、酰胺、杂芳族化合物，以及它们中任何两个或更多个的混合物。8.如权利要求1所述的制剂，其中所述树脂是热固性树脂。9.如权利要求8所述的制剂，其中：所述热固性树脂占所述制剂的约0.1重量％至约90重量％，所述可烧结的导电金属颗粒占所述制剂的约10重量％至约95重量％，所述固化剂占所述制剂的约0.01重量％至约1重量％，所述石墨烯占所述制剂的约0.2至约5重量％，以及所述任选存在的稀释剂占所述制剂的0至约89.8重量％。10.如权利要求8所述的制剂，其中所述热固性树脂是环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸盐、丙烯酸酯、乙烯基树脂、马来酰亚胺、NA酰亚胺、衣康酰亚胺、氰酸酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·洪，J·G·桑切斯，曹新培，卓绮茁，
申请(专利权)人：汉高知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE