用于印刷微粒改良的电触点的方法和材料技术

本发明专利技术涉及通过模版或丝网印刷方法在电接触面上形成微粒改良的凸起的材料和方法。该材料是导电墨水、导电浆糊、或导电粘合剂与导电硬微粒的混合物（１０４）。该方法包括通过模版印刷、丝网印刷、或其它分配工艺（１１０）把混合物涂覆在电接触面上（１０８）。在另一个实施方案中，墨水、浆糊、或粘合剂沉积物。一旦固化（１１４），沉积物就会在接触面上形成硬的导电凸起，使其具有粗糙、导电、沙纸状的表面，该表面能容易地与相对接触面接触，而不需要再对两表面任一作其它任何表面处理。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及用于连接相对电触点之电接触面的制备。本专利技术尤其涉及用模版印刷或丝网印刷及类似沉积处理方法在电接触面上形成由微粒改良的凸起构成的导电的沙纸状表面的材料和方法。
技术介绍
在美国专利第5,083,697号中，DiFrancesco已经首先公开了通过改良接触面的微粒来改善接触面之间的电、热、及机械连接的理念。该方法的主要优点在于，当坚硬的微粒穿过任何绝缘表面的障碍(如氧化物)时，硬微粒形成了极短的电路通路。而且，与只是平表面之间的触点相比，由很多粗糙的微粒形成的接触面之间连接的较大表面积也能改善热传导。(例如，5微米直径的工业用金刚石一般具有大约为1m2/g的表面积。) DiFrancesco建议，可以用各种工艺形成微粒改良的接触面，例如使用化学气相沉积、喷溅沉积、蒸发、电解镀、及无电镀的方法。但是，这些方法中的很多种都有实用方面的不足。例如，化学气相沉积、喷溅沉积、蒸发方法要求在进行金属沉积前把硬微粒特别设置在需要的接触表面上。这些方法还要求接触表面保持平坦，以便不会干扰微粒的布置。另外，很多电触点材料(如铝)不适合这种沉积及镀的化学反应和工艺。在这些情况下，必须使用特殊的过渡金属层和附加的工序步骤来化学激活接触表面，和/或在触点与金属沉积物之间设置化学分离层。并且，沉积和镀过程要使用大量危险材料。这些材料既有腐蚀性又有毒性，而且难以处置和储存。对这些危险材料进行安全、不危害环境的处理是复杂而昂贵的。最后，按照这些工艺的沉积物累积起来，使厚度以给定的速度增长。所以，总的沉积物厚度与沉积时间成比例。如果想用的电学元件需要在接触面上有较厚的沉积，那么沉积的时间就会长得令人无法接受。在2001年3月19日提交的，名称为“电学元件的组装及制造方法(Electrical Component Assembly and Method of Fabrication)”的美国专利申请第09/812,140号中，Neuhaus等人提出了通过提供电流而使硬微粒和金属从溶液中电解共沉积到电触点上的方法。同样，在2001年7月15日提交的、名称为“制备微粒改良的电接触面的无电处理方法(Electroless Process for the Preparation ofParticle-Enhanced Electric Contact Surfaces)”的美国专利申请第09/883,012号中，Bahn等人提出了硬微粒和金属无电共沉积到电接触面上的方法。虽然可以使用电解和无电镀工艺，但它们都有一定局限性，使得在某些情况下不能使用它们。例如，关于电解镀，金属和微粒的沉积只发生在与电流源电接触的表面上。因此，如果要同时沉积多个触点，那么，或者每一个触点都必须由单独的电流源供电，或者所有的触点必须连接到一个公共的电流源。在实践中，这严重限制了可以不用所不希望的应用以及随后从临时导电连接层的去除而被处理的多触点的结构和设置。虽然无电镀处理不需要电流，并因此没有这种限制，但比起电解系统来，无电系统在进行沉积时要慢得多。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备微粒改良的、导电表面的材料及方法，而不需要使用两步沉积处理或者上述的电解或无电镀处理。该材料是导电墨水、导电浆糊或导电粘合剂、以及添加的导电硬微粒的混合物，当材料干燥或固化时，该混合物变成导电的具有沙纸状表面的导电固体。该创新方法包括用模版印刷、丝网印刷或其它分配工艺把混合物沉积到电接触面上。在另一实施方案中，首先用模版印刷或丝网印刷方法印刷墨水、浆糊、或粘合剂，然后把微粒涂覆在墨水、浆糊、或粘合剂沉积物的上面。一旦固化，沉积物就会在接触面上提供坚硬的电触点凸起。丝网或模版的物理尺寸控制由这些方法形成的沉积物的厚度。所以，可以像形成薄沉积物那样快速地形成厚沉积物。以这种创新方法，可以形成接触面的任何结构。由于不需要电流，所以不需要与多个触点电连接。当基片是半导体晶片时，这尤其是个优点，其中电接触面(如触片)永远不会电连接。本专利技术可以使用普通的接触面材料，即使是那些在电解或无电不能使用的那些材料。特别是，可以不用材料或步骤就能对铝触点进行处理。另外，在所公开的直接分配的过程中，所用的危险材料量较少。在处理过程中，所有的危险材料都被蒸发，并且不会产生固体或液体废料。本专利技术的沉积过程的目的是为了在电接触面上形成导电的、沙纸状的表面，从而在电学元件连接的接触面之间提供改善了的电接触和热传导。导电的硬微粒能穿透相对电触点的表面，不需要清洁两个触点表面中的任一个。这种穿透动作作用于任何表面障碍物，例如，氧化物、油、污垢、助熔剂或其它物质，并在电学元件的触点之间建立较强的电连接。微粒改良的表面也允许机械连接的简单方法，例如，通过在接触面之间涂覆绝缘的粘合剂。硬微粒也能穿透这种粘合剂。附图说明图1是本专利技术第一实施方案的把导电液体及硬微粒的混合物模版或微粒印刷在接触面上的步骤的流程图；以及图2是本专利技术第二实施方案的把导电液体和随后使用的硬微粒模版或微粒印刷在接触面上的步骤的流程图。具体实施例方式本专利技术包括一种新的结块材料，以及用于把结块材料沉积到电学元件的电接触面上的方法。在一个示例性的实施方案中，与微粒改良的表面电连接的“凸起”沉积在基片的粘结片上。可以通过把例如导电墨水、导电浆糊、或导电粘合剂这样的导电材料用模版或丝网印刷沉积到接触面上，来形成导电凸起。可以这样形成凸起的微粒改良的表面在模版或丝网印刷之前，把导电微粒与结块材料(如墨水、焊膏、或导电粘合剂)混合起来；或者，在凸起被模版或丝网印刷后、而在结块材料固化前，可以把导电材料涂覆在预制的凸起表面上。可以在几乎任何电学元件上预先进行所公开的印刷处理，例如，在印刷电路板、软性电路带、芯片载体、芯片模块、智能卡触点、智能镶嵌触点、以及具有接触面的其它基片上。该沉积处理可以同时应用于一个阵列中的多个电学元件上。这样一个阵列可以是一维或者两维的。多个电学元件的中的每一个至少具有一个电触点位置。一旦混合物涂覆到触点位置上，可以把电学元件阵列分成许多单独的电学元件，因而能在一个操作中同时形成很多电学元件。本专利技术的方法特别适用于半导体片干燥之前的触片处理，其中的阵列是半导体晶片。通常，在模版或丝网印刷方法中使用的导电材料是把两成分混合起来的混合物，这两种成分是(1)导电墨水、导电浆糊、或导电粘合剂；以及(2)导电硬微粒。导电材料混合物的第一成分的实施例包括、但不限于ORMET1007(美国专利第5,830,389号公开的)-一种液相非稳定导电墨水；Alchemetal AC-78(AlchemetalCorporation，Jackson Heights，NY)-导电且可软焊的金属填充聚合物；以及Epoxies 40-3900(Epoxies，Etc...，Cranston，IR)-银填充环氧树脂。另外，焊膏也可以用作导电材料。共同地，这种导电墨水、导电浆糊、或导电粘合剂在这里可以称为粘性混合物。导电材料混合物的第二成分是导电硬微粒，最好是涂覆金属的固有导电或绝缘的硬微粒。这些导电硬微粒被加入或区分于墨水、浆糊、或粘合剂中使这种材料呈现导电性的任何导电微粒或填料。一旦墨水、浆糊、或粘合剂凝固成固体，这些添加的导电硬微粒会使这些材料具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在导电表面上形成导电触点的合成物，所述合成物包括：能粘附到所述导电表面上的粘性混合物，其中，所述粘性混合物包括在所述粘性混合物的固化基础上形成导电固体的前体；以及多个导电硬微粒，其中，至少一部分所述多 个导电硬微粒使所述导电固体形成粗糙、导电、沙纸状的表面，以及其中，所述多个导电硬微粒具有至少与要电和机械连接到所述导电表面的相对导电表面一样的硬度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特诺伊豪斯，邹斌，
申请(专利权)人：纳诺皮尔斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]