一种基于液态金属的方向性导电薄膜、其制备及使用方法技术

本发明专利技术公开了电子封装材料领域内的一种基于液态金属的方向性导电薄膜、其制备及使用方法，所述方向性导电薄膜包括基板、形成于所述基板一侧表面的方向性导电薄膜，所述方向性导电薄膜包括绝缘胶体、分布于所述绝缘胶体中的导电粒子。所述方向性导电薄膜在压力方向上导电，且在垂直压力方向绝缘。所述导电粒子为液态金属镓以及其合金。该制备方法以均匀分散液态金属为目的，与传统固态导电粒子不同，该制备方法中的液态金属将以流体形式，通过不同的共混搅拌步骤分散在绝缘胶体中，形成各项性能稳定的方向性导电薄膜。该方向性导电薄膜主要运用于微电子封装、芯片封装等电子封装行业。业。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液态金属的方向性导电薄膜、其制备及使用方法


[0001]本专利技术具体涉及一种基于液态金属的方向性导电薄膜及其制备方法，属于微电子封装、芯片封装等电子封装


技术介绍

[0002]方向性导电薄膜在倒装芯片技术中被研究，用来替代传统锡铅焊料，拥有单向导电、细间距（Fine pitch）连接、粘结性好、低互联温度、环保无铅等特点。方向性导电薄膜根据封装密度的效果，有不同的互联：连接密度高可用于芯片与玻璃基板互联（COG）、芯片与柔性基板互联（COF），连接密度低可用于柔性基板与玻璃基板互联（FOG）、柔性基板互联与柔性基板互联（FOF）。方向性导电薄膜一般包括绝缘胶体、分布于所述绝缘胶体中的导电粒子，被均匀涂布于绝缘基板之间，所述基板为方向性导电薄膜的上层及下层保护膜。现有的方向性导电薄膜遵循粒子混合、涂布、预压、粘结等步骤，方向性导电薄膜的预固化程度会影响储存效果及粘结后的力学性能，所以在预固化及固化时的聚合温度会影响导电粒子的分散、导电效果、物理性能等因素。目前，传统方向性导电薄膜主要采取固态导电粒子，例如锡、镍、金、银微球或者上述金属涂覆的高分子微球。固态导电粒子造价昂贵、硬度大，对热压压力以及分散均一度均有较高的要求。因此，传统微电子方向性导电薄膜成本高，设备要求苛刻，操作繁琐。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于液态金属的方向性导电薄膜、其制备及使用方法，获得一种方向性导电薄膜，在连接上下电极后，可在压力方向上导电，而垂直该压力的方向上保持绝缘状态。
[0004]为此，本专利技术提供的一种基于液态金属的方向性导电薄膜，包括基板、形成于所述基板一侧表面的方向性导电薄膜，所述方向性导电薄膜包括绝缘胶体、分布于所述绝缘胶体中的导电粒子，所述导电粒子为液态金属，所述液态金属为单质镓、或者为含铝、铜、锌、金、银、镍、钛、镉、锡、镝、铟中一种或多种元素的镓基合金，熔点低于110℃，液态金属在方向性导电薄膜中的体积含量为1%～30%。
[0005]所述绝缘胶体的组分至少包括胶粘剂聚合物，以及固化剂或改性剂。
[0006]所述胶粘剂聚合物的种类包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、丁腈橡胶或硅橡胶的至少一种。
[0007]所述固化剂的种类包括脂肪族胺类固化剂、酰肼类固化剂、双氰胺类固化剂、酰胺基胺类固化剂、咪唑类固化剂。
[0008]所述改性剂的种类包括顺丁橡胶、丙烯酸酯、酚醛
‑
环氧树脂、聚氨酯、改性脲、吡咯烷酮或硅烷偶联剂中的一种或多种。
[0009]所述基板为方向性导电薄膜的上层及下层保护膜，可以由聚四氟乙烯、聚酯或聚烯烃材料制成。包括但不限于聚四氟乙烯、聚酯或聚烯烃。
[0010]上述基于液态金属的方向性导电薄膜的制备方法，包含以下步骤：1）提供基板；2）提供所述液态金属；3）提供所述绝缘胶体，并将所述液态金属与所述绝缘胶体混合均匀，形成混合胶体；4）将上述混合有液态金属的所述混合胶体均匀涂布于于基板上，并将混合胶体压合在两层基板之间，在40～110℃预固化所述混合胶体，形成厚度在1～300微米，常温下呈固态，且混合胶体仍具有流动性的基于液态金属的方向性导电薄膜；5）将步骤4）预固化后的基于液态金属的方向性导电薄膜在
‑
18℃～5℃环境下冷藏保存，该冷藏温度下，固化进程基本停止，保持绝缘胶体仍具有流动性。
[0011]进一步地，所述基板作为方向性导电薄膜的上层及下层保护膜，；所述液态金属以流体形式与绝缘胶体混合，混合物中，液态金属的体积含量为1%～30%。
[0012]所述绝缘胶体混合的方式为密炼共混法、机械搅拌法进行混合。
[0013]本专利技术还提供了一种基于液态金属的方向性导电薄膜的使用方法，其用于制造方向性导电薄膜装置，具体做法是将冷藏的基于液态金属的方向性导电薄膜取出、解冻，撕开薄膜基板，将撕开面贴合于上下电极板之间，并在100～200℃的固化温度下施加压力粘合上下电极，液态金属随压力流动，从而连接上下电极并在压力方向上导电，且在垂直该压力的方向上保持绝缘状态，待绝缘胶体固化后，撤去施加的压力。固化压力为0.2～10MPa，固化时间为1～30s，可形成带有电极、导电性良好、电阻值在200mΩ以下的方向性导电薄膜装置。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的基于液态金属的方向性导电薄膜具有如下有益效果：方向性导电薄膜在压力方向上具有优异的单向导电性，通过加热加压的方式，方向性导电薄膜的上下表面受到挤压，均匀分布于绝缘胶体中的液态金属在压力方向上相互接触，从而实现导通；同时，因在垂直该压力的方向上不受力，液态金属在该方向上不足以聚集形成通路，从而避免整体短路。其可用于微电子封装、芯片封装等电子封装

具体实施方式
[0015]本专利技术实施方式中的一种基于液态金属的方向性导电薄膜包括基板及形成于基板一侧面的方向性导电薄膜，所述方向性导电薄膜包括绝缘胶体、分布于所述绝缘胶体中的液态金属。
[0016]基板用作方向性导电薄膜的载体，为聚四氟乙烯、聚酯或聚烯烃常见热塑性高分子以及功能添加剂经过熔融拉伸制成的离型膜。
[0017]导电粒子为液态金属，液态金属为单质镓、或者为含铝、铜、锌、金、银、镍、钛、镉、锡、镝、铟中一种或多种元素的镓基合金，熔点低于110℃，液态金属在方向性导电薄膜中的体积含量为1%～30%。
[0018]绝缘胶体主要成分为热固性树脂及特种型橡胶，整体由胶粘剂聚合物、固化剂、改性剂等成分构成。
[0019]胶粘剂聚合物的种类包括但不限于环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、丁腈橡胶或硅橡胶。
[0020]固化剂的种类包括但不限于脂肪族胺类固化剂、酰肼类固化剂、双氰胺类固化剂、酰胺基胺类固化剂、咪唑类固化剂等潜伏型固化剂。
[0021]改性剂的种类包括但不限于顺丁橡胶、丙烯酸酯、酚醛
‑
环氧树脂、聚氨酯、改性脲、吡咯烷酮或硅烷偶联剂中的一种或多种。所述改性剂的用途可以是流平剂、防沉剂、稀释剂、偶联剂、增韧剂或填充剂等，例如丙烯酸酯可作为流平剂，改性脲溶液或吡咯烷酮可作为防沉剂，顺丁橡胶或聚氨酯可作为增韧剂，酚醛
‑
环氧树脂作为改性剂有利于改善导电薄膜的机械性能、耐高温性等。本专利技术中还可以加入填充剂，例如加入粉末丁腈橡胶，其不同于胶粘剂聚合物中的液体丁腈橡胶，粉末丁腈橡胶仅作填充剂使用。
[0022]该基于液态金属的方向性导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：1）提供基板；基板为PET绝缘材料制成的离型膜，用于中低温预固化绝缘胶体时压制成膜的载体。
[0023]2）提供所述液态金属；液态金属为单质镓、或者为含铝、铜、锌、金、银、镍、钛、镉、锡、镝、铟中一种或多种元素的镓基合金，熔点低于110℃。该液态金属为现有技术。
[0024]3）提供所述绝缘胶体，并将所述液态金属与所述绝缘胶体混合均匀，形成混合胶体；液态金属以流体形式与绝缘胶体混合，混合物中，液态金属的体积含量为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：其包括基板、形成于所述基板一侧表面的方向性导电薄膜，所述方向性导电薄膜包括绝缘胶体、分布于所述绝缘胶体中的导电粒子，所述导电粒子为液态金属，所述液态金属为单质镓、或者为含铝、铜、锌、金、银、镍、钛、镉、锡、镝、铟中一种或多种元素的镓基合金，熔点低于110℃，液态金属在方向性导电薄膜中的体积含量为1%～30%。2.如权利要求1所述的基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：所述绝缘胶体的组分至少包括胶粘剂聚合物，以及固化剂或改性剂。3.如权利要求2所述的一种基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：所述胶粘剂聚合物的种类包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、丁腈橡胶或硅橡胶的至少一种。4.如权利要求2所述的基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：所述固化剂的种类包括脂肪族胺类固化剂、酰肼类固化剂、双氰胺类固化剂、酰胺基胺类固化剂或咪唑类固化剂。5.如权利要求2所述的基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：所述改性剂的种类包括顺丁橡胶、丙烯酸酯、酚醛
‑
环氧树脂、聚氨酯、改性脲、吡咯烷酮、硅烷偶联剂中的一种或多种。6.如权利要求1所述的基于液态金属的方向性导电薄膜，其特征在于：所述基板为方向性导电薄膜的上层及下层保护膜，由聚四氟乙烯、聚酯或聚烯烃材料制成。7.根据权利要求1所述的基于液态金属的方向性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚琴，李想，张久洋，
申请(专利权)人：江苏富勤电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：