一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，将低熔点液态金属与胶粘剂结合制得的各向异性导电胶易于加工成型，并具有良好的导电各向异性以及优异的粘接性。该制备方法包括：(1)制备液态金属各向异性导电胶：将液态金属分散于胶粘剂，得到液态金属颗粒与胶粘剂的混合物，除去气泡，储存备用；(2)液态金属各向异性导电胶的使用方法：将除去气泡的液态金属颗粒与胶粘剂的混合物涂于基体，再将另一基体置于混合物上，固化成型得到液态金属导电胶。根据导电胶的玻璃化温度设置温度，在此温度下对导电胶施加力，恢复至室温，此时导电胶沿力的方向具有优秀的导电性，而垂直于力方向上处于绝缘状态。

A preparation method of anisotropic conductive adhesive based on liquid metal

The invention discloses a preparation method of anisotropic conductive adhesives based on liquid metals. The anisotropic conductive adhesives prepared by combining low melting point liquid metals with adhesives are easy to process and form, and have good conductive anisotropy and excellent adhesion. The preparation method includes: (1) preparation of liquid metal anisotropic conductive adhesives: dispersing liquid metal into adhesives, obtaining a mixture of liquid metal particles and adhesives, removing bubbles and storing them for reserve; (2) application method of liquid metal anisotropic conductive adhesives: coating the mixture of liquid metal particles and adhesives removing bubbles on the matrix, then placing another matrix in the mixture. On the surface, the liquid metal conductive adhesive is obtained by curing. According to the glass transition temperature of conductive adhesives, the conductive adhesives are applied force at this temperature and restored to room temperature. At this time, the conductive adhesives have excellent conductivity along the direction of force and are insulated perpendicular to the direction of force.

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法。
技术介绍
各向异性导电胶(简称ACAs)具有独特的导电各向异性，即电导率(或电阻率)在三个维度(x，y和z)方向上存在差异。随着电子信息化时代的到来，ACAs因其结合了聚合物质轻，易于加工成型等独特优点以及导电填料优异的电学。热学等物理特征，备受人们的青睐，广泛应用于封装链接、电子元件、光学元件、显示器等领域。通过精确地控制导电填料在胶粘剂基体中的分布,从而达到只在z轴方向上的导电和粘结，而x,y方向上则形成良好的绝缘。当受热和受压之后,导电粒子在芯片隆起焊盘与基板焊盘之间形成z方向上的连续导通。而基板焊盘之间的区域，聚合物基体与其余的颗粒则作为绝缘体，防止任何其他方向上的电流流过。目前各向异性导电胶由高分子树脂基体、导电填料和其他一些助剂组成。双酚A型环氧树脂是高分子树脂基体中广泛应用的热塑性树脂之一。双酚A型环氧树脂导电胶导电性能好，但是力学性能较差。一方面，双酚A型环氧树脂由于自身的高度交联密度和刚性使其为基体的环氧树脂导电胶，有极大的脆性、较差的柔韧性等缺点；另一方面，为达到预期电导率，必须在环氧树脂集体中填充数量较多的银、铜等传统导电填料，而这会导致固化产物力学性能大幅度降低，限制了其在柔性电子电器、航空航天等领域中的应用。开发替代传统双酚A型环氧树脂导电胶的新型高性能各向异性导电胶在电子封装行业中意义重大。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，一种基于液态金属(单质镓、或者为含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟中一种或多种元素的合金，其熔点低于100摄氏度)的各向异性导电胶的制备方法。技术方案：本专利技术的一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法包含以下步骤：步骤1.制备液态金属颗粒与胶粘剂的混合物：所使用的胶粘剂分为单组份胶粘剂及多组分胶粘剂，将液态金属分散于胶粘剂，得到液态金属颗粒与胶粘剂的混合物，除去气泡，储存备用；步骤2.液态金属各向异性导电胶的制备：将步骤1除去气泡的液态金属颗粒与胶粘剂的混合物涂于一块基体，再将另一块基体置于所述的混合物上，固化成型得到液态金属导电胶；根据导电胶的玻璃化温度设置温度，在此温度下对导电胶施加力，恢复至室温，此时导电胶沿力的方向具有良好的导电性，而垂直于力方向处于绝缘状态，得到基于液态金属的各向异性导电胶。其中，所述的液态金属为单质镓、或者为含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟中一种或多种元素的合金，其熔点低于100摄氏度。所述基体为用于电气设备或装置的导电基体，例如传统电路板或柔性电路板。所述对导电胶施加力的种类包括但不限于压力、弯折力或拉力。所述胶粘剂核心成份为高分子聚合物或预聚物，包括但不限于氰基丙烯酸酯类、乙基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯类、聚酯类、聚丙烯酸及其酯类、聚甲基丙烯酸及其酯类、环氧树脂类、含硅聚合物类或聚乙烯醇类等。所述单组份胶粘剂中的高分子材料为高分子聚合物或预聚物，包括有氰基丙烯酸酯类、乙基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯类、聚酯类、聚丙烯酸类、甲基丙烯酸类、环氧树脂类、聚乙烯醇类、含硅聚合物类等。所述多组分胶粘剂由两个组份或多个组份组成。所述多组分胶粘剂由聚合物或预聚物，固化剂及改性剂中多种成份选择组合而成：胶粘剂聚合物树脂的种类包括但不限于：环氧树脂类、氰基丙烯酸酯类、乙基丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯类、聚酯类、聚丙烯酸及其酯类、聚甲基丙烯酸及其酯类、聚乙烯醇类、含硅聚合物类等；胶粘剂固化剂的种类包括但不限于：潜伏性环氧树脂固化剂、催化型环氧树脂固化剂、聚醚胺型环氧树脂固化剂，自由基引发剂类；胶粘剂改性剂的种类包括但不限于：聚硫橡胶、聚酰胺树脂、丁腈橡胶、酚醛树脂、聚酯树脂、硅树脂。有益效果：与传统低熔点金属(熔点大于150摄氏度)的各向异性导电胶相比，本专利技术中的液态金属熔点低于100摄氏度。通过控制对导电胶施加力，可以实现其在力方向上的导通，并保持垂直力方向上绝缘，其导通电阻大小可低于100mΩ。与传统低熔点金属(熔点大于150摄氏度)各向异性导电胶相比，本专利技术中液态金属各项异性导电胶可以先固化，然后在室温附近施加力而导通电路(在选用合适的液态金属条件下)；而传统低熔点金属(熔点大于150摄氏度)各向异性导电胶操作的导通电路温度必须在高温下进行(大于150摄氏度)，且固化和导通电路必须同时进行。液态金属导电胶可以在固化后，选择合适力大小以及力范围来控制应力方向上的导电范围，可以达到选择性导通电路的效果。该液态金属各向异性导电胶除适用于传统低熔点金属(熔点大于150摄氏度)各向异性导电胶的应用范围外(例如电路板胶结等)；还适用于柔性电路间的导电连接，拓展了各向异性导电胶的应用范围。该液态金属各向异性导电胶不仅仅在压力下可以导通电路，在其他力(包括但不限于拉力，弯折力等)作用下，均可以实现在力的平行方向上导通电路，而保持垂直力方向上绝缘。具体实施方式本专利技术的一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法可以通过以下技术方案实现：步骤(1)制备液态金属各向异性导电胶：本专利技术使用的胶粘剂可分为单组份胶粘剂及多组分胶粘剂，将液态金属分散于胶粘剂(可以使用或者不使用溶剂)，得到液态金属颗粒与胶粘剂的混合物，除去气泡，储存备用；步骤(2)液态金属各向异性导电胶的使用方法：将除去气泡的液态金属颗粒与胶粘剂的混合物涂于基体(例如传统电路板、柔性电路板等)，再将另一块基体置于混合物上，形成三明治夹层结构。固化成型得到液态金属导电胶。根据导电胶的玻璃化温度设置温度，在此温度下对导电胶施加力(包括但不限于压力，弯折力，拉力等)，冷却恢复至室温，此时导电胶沿力的方向具有良好的导电性，而垂直于压力方向处于绝缘状态。实施例(以多组分胶粘剂为例，此例中多组分胶粘剂由胶粘剂A、B、C三个组分组成；本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实例)步骤(1)制备液态金属颗粒与胶粘剂A组分(聚合物树脂)的混合物在胶粘剂A组份中加入一定量的液态金属镓，并进行分散，得到液态金属颗粒与胶粘剂A组分混合物，室温储存备用。步骤(2)制备液态金属颗粒与胶粘剂A组分(聚合物树脂)、B组分(固化剂)和C组分(改性剂)混合物将一定量的胶粘剂B组分和C组分加入液态金属颗粒与胶粘剂A组分混合物中，混合物在1000rpm下搅拌5min，然后利用超声波清洗器超生30min除去气泡备用，低温储存备用。步骤(3)液态金属各向异性导电胶的使用方法将除去气泡的态金属颗粒与胶粘剂A组分、B组分和C组分混合物涂于基板上，再将另一块基板置于混合物上，形成三明治夹层结构。在鼓风干燥箱中，80℃固化2h，120℃固化2h，150℃固化2h，180℃固化2h，冷却至室温备用。根据样品的玻璃化温度设置温度(温度一般高于玻璃化温度30℃)，在此温度环境下对样品施加垂直于样品方向的压力，在保持压力的情况下冷却恢复至室温，得到液态金属各向异性导电胶。此时导电胶沿力方向具有良好的导电性(电阻值低于100mΩ)，而垂直于压力方向处于绝缘状态。虽然，上文中的一般性说明以及具体实例已对本专利技术做了详尽描述，但在本专利技术基础上对所列举的原材料以及反应参数的上下限、区间取值都能实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于该制备方法包含以下步骤：步骤1.制备液态金属颗粒与胶粘剂的混合物：所使用的胶粘剂分为单组份胶及多组分胶，将液态金属分散于胶粘剂，得到液态金属颗粒与胶粘剂的混合物，除去气泡，储存备用；步骤2.液态金属各向异性导电胶的制备：将步骤1除去气泡的液态金属颗粒与胶粘剂的混合物涂于一块基体，再将另一块基体置于所述的混合物上，固化成型得到液态金属导电胶；根据导电胶的玻璃化温度设置温度，在此温度下对导电胶施加力，恢复至室温，此时导电胶沿力的方向具有良好的导电性，而垂直于力方向处于绝缘状态，得到基于液态金属的各向异性导电胶。

【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于该制备方法包含以下步骤：步骤1.制备液态金属颗粒与胶粘剂的混合物：所使用的胶粘剂分为单组份胶及多组分胶，将液态金属分散于胶粘剂，得到液态金属颗粒与胶粘剂的混合物，除去气泡，储存备用；步骤2.液态金属各向异性导电胶的制备：将步骤1除去气泡的液态金属颗粒与胶粘剂的混合物涂于一块基体，再将另一块基体置于所述的混合物上，固化成型得到液态金属导电胶；根据导电胶的玻璃化温度设置温度，在此温度下对导电胶施加力，恢复至室温，此时导电胶沿力的方向具有良好的导电性，而垂直于力方向处于绝缘状态，得到基于液态金属的各向异性导电胶。2.按照权利要求1所述的基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述的液态金属为单质镓、或者为含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟中一种或多种元素的合金，其熔点低于100摄氏度。3.按照权利要求1所述的基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述基体为用于电、气设备的电路基体。。4.按照权利要求1所述的基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述对导电胶施加力包括压力、弯折力或拉力。5.按照权利要求1所述的基于液态金属的各向异性导电胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述胶粘剂核心成份为高分子聚合物或预聚物，包括但不限于氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张久洋，辛雨萌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32