各向异性导电材料制造技术

本发明专利技术提供一种各向异性导电材料，其基本成分包括热固型环氧树脂以及混合在热固型环氧树脂中的极细丝状镍粉。这种极细丝状镍粉具有独特的三维链状网络结构，可以被分散在环氧树脂等高分子薄膜中，使高分子薄膜具有各向异性导电特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电材料，特别是涉及一种各向异性导电高分子材料组合物。
技术介绍
由于科技的日新月异，目前各种消费性电子产品皆已朝着轻、薄、短、 小的趋势发展，同时，在消费者及消费市场对于电子产品的数据处理速度能 够进一 步提升的高度期待下，也使得各个电子产品制造厂商莫不合力提升电 子产品中各种电子组件之间连结的精密度，以提高产品的可靠度及产品良率。传统连结电子产品中各种电子组件的方法通常是利用焊接方式，其具有 操作容易的优点，也具有相当程度的可靠度。然而，由于电路组件之间的间 距越来越小，传统的焊接技术已无法满足需求。在某些特殊场合中，必须另(anisotropic conductive film, ACF)、 各向异'l"生导电月交(anisotropic conductive adhesive, ACA)或各向异性导电片(anisotropic conductive sheet, ACS)。其中，各向异性导电膜通常被应用在作为两个薄电路板之间或者作为集 成电路芯片与电路板之间的永久或半永久性连结。此外，各向异性导电膜也 常被应用在薄膜晶体管液晶显示器的制造工艺中，用来作为不同组件层的电 连结。前述各向异性导电膜的组成通常包括导电颗粒，例如，银粒子或表面镀 银的有机微粒，其分散在热固型潜固化环氧树脂系统中。使用时，前述各向 异性导电膜先被放置在两个待连结的基材中间，再利用热压合待连结的基 材，树脂熔化后，经由热压的挤压作用，压迫熔融树脂向边缘流动，迫使两 个待连结的基材能够与各向异性导电膜中的导电颗粒接触。电的传导途径即 是通过这些与基材表面接触到的导电颗粒来完成的。由于导电颗粒在各向异 性导电膜中是分散的，彼此之间不相接触，因此电流并不会沿着薄膜方向横向传导。各向异性导电胶的工作原理与各向异性导电膜非常相似。各向异性导电 胶组成中同样具有分散在热固型高分子基质中的导电颗粒，通常利用加热及 加压，使各向异性导电胶在两个待连结的基材之间形成厚度仅有数微米的薄 膜层，并使得在两个待连结的基材之间仅容得下单层导电颗粒，而这些导电 颗粒与两个待连结的基材的导电表面相接触，但彼此不相接触，构成各向异 性电连接，即，电流仅会透过导电颗粒通过两个导电表面，而不会沿着薄膜 方向传导。比较不同的是各向异性导电胶材的表面。相关的现有技术中，如美国专利第7，077，659号披露了一种各向异性导 电片的制备方法，包括将磁性颗粒混入液态树脂中，然后将该混合树脂成分 制成连续片状，在具有磁场的环境下固化该片状薄膜。如此，可以在片状薄 膜中沿着其厚度方向形成具有导电特性的柱状结构。美国专利第7,071,722号披露了一种在含有固化剂的液态硅橡胶中混合 较大的磁性导电颗粒，其平均粒径为5-50微米，例如，以铁、镍、钴或复 合材料为核心，外面镀以金或银。最后再利用片材模塑(sheet-moulding)法， 在强磁场环境中加压形成各向异性导电橡胶片。美国专利第6,849,335号则披露了一种模塑料，其具有较小的磁性导电 颗粒，粒径分布为1-10微米，以及液态硅橡胶，同样利用片材模塑法，在 磁场中加热形成各向异性导电橡胶片。美国专利第6,669,869号披露了另一种各向异性导电片的形成方法，主 要的步骤是先将外覆有高分子绝缘材的铜线巻绕成数圈，然后裁切成薄片 状。美国专利第6,878,435号披露了 一种三层结构的各向异性导电胶膜，该 专利同样采用分散的导电颗粒。为增加各向异性导电胶膜的粘附性，在各向 异性导电胶膜的中间主要材料层的上、下面覆以粘附性增强层。其中，各向 异性导电胶膜的中间主要材料层的厚度为25-50微米，具有重量百分比为 5-20%且粒径为3-10微米的导电颗粒。粘附性增强层的厚度则为l-10微米， 含有重量百分比为5-10%的导电颗粒。美国专利第6,939,431号披露了一种各向异性导电膏的组成，其所例示 的导电颗粒包括金、镍、银、铂等贵金属以及外覆镍或金的有机细粉微粒。 该专利教导的高分子基质包括酸酐、作为固化剂的酚醛树脂及环氧树脂所组成的热固型树脂、适当的催化剂、消泡剂及其它必要的添加剂。此外，还进 一步添加有高软度的丙烯酸酯类及有机硅弹性体颗粒。该专利教导的导电颗粒的重量百分比为2-15%,而在其所举的大部分例子中，导电颗粒的重量百 分比为5%。美国专利第6,838,022号披露了一种各向异性导电化合物(compound), 其包含磁性导电颗粒如镍、混合热固型环氧树脂。该专利教导的各向异性导 电化合物须在磁场中进行固化。此外，由于必须另以可UV固化的树脂进行 预密封(pre-sealing)，使其制程繁杂而不实用。美国专利第6，827，880号披露了一种各向异性导电胶，其具有由过氧化 物处理过的乙烯基酯树脂以及导电颗粒，其宣称具有较佳的粘附性、环境稳 定性和耐久性。美国专利第6，812,065号披露了一种各向异性导电膏，其成分包括具有 特殊尺寸的导电颗粒、热固型环氧树脂、橡胶颗粒以及高软度高分子颗粒。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种新型高分子材料组合物，其适合用来加 工制成各向异性导电胶、各向异性导电膜或各向异性导电片。根据本专利技术的优选实施例，本专利技术提供一种各向异性导电材料，该各向 异性导电材料包含基质树脂系统，其包括环氧树脂及搭配的硬化剂；以及具 有导电性的丝状粉末，其分散在该基质树脂系统中，其中该具有导电性的丝 状粉末具有三维立体链状网络结构，其由许多熔接在一起的超细初级粒子构 成。在其它实施例中，该各向异性导电材料还包含催化剂、消泡剂以及触变 小生^式齐'j(thixotropic reagent)。电颗粒，作为本专利技术各向异性导电材料、各向异性导电膜、各向异性导电胶 或各向异性导电片的主要成分。根据本专利技术的优选实施例，前述具有导电性的丝状粉末分散在热固型环氧树脂中，重量百分比浓度约为2-50%,可以提 高各向异性电导率。不同于目前市面上商业化的各种各向异性导电胶膜，其在使用时必须将 各向异性导电胶膜的最终膜厚度热压到与分散于其中的导电颗粒的粒径相 等，本专利技术所提供的各向异性导电材料以及进一步加工所形成的胶膜即使在最终的膜厚度大于5微米的情况下，仍然可以保持有极佳的电导率，使得本 专利技术各向异性导电胶膜可以应用在更广泛的领域，而操作时也更加方便。根据本专利技术的优选实施例，前述具有导电性的丝状粉末为丝状镍粉，是 由许多极细粒子单元以烧结态样形成的纤维丝状凝结体。前述每一个极细粒子单元为表面具有微刺的球体结构，粒径为0.2-0.5微米，甚至可能更小。 该极细粒子单元相互熔接成具有三维空间网络结构的海绵状颗粒，这种海绵 状颗粒形状及尺寸不规则，但是可以粗略地估算其大小分布大致为5-50微 米。这样的海绵状颗粒具有极高的可压缩性，也正是因为此类导电颗粒的高前述基质树脂系统主要是单一环氧树脂或者是数种环氧树脂的混合物， 再加上适当的固化系统，包括硬化剂以及催化剂。根据本专利技术的优选实施例， 较有效的硬化剂包括酸酐。环氧树脂与酸酐反应所得高分子树脂具有非常好的化学、物理特性以及 热稳定性，此外，对于大部分的基材均具有非常优异的粘附性。针对前述环 氧树脂-酸酐固化系统，有效的催化剂包括叔胺或季铵例如溴化四丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性导电材料，其包含：　　基质树脂系统；以及　　具有导电性的丝状粉末，其分散在该基质树脂系统中，其中该具有导电性的丝状粉末具有三维立体链状网络结构，其由许多熔接在一起的超细初级粒子构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶嗣韬，
申请(专利权)人：冠品化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]