一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于各向異性導(dǎo)電膠膜領(lǐng)域，特別涉及一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在21世紀(jì)的今天，隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的變革，電子器件也不斷更新進(jìn)步，逐步朝向便攜、輕柔、高速、高性能的方向發(fā)展，各種電子器件諸如手機(jī)、平板電腦、全球定位系統(tǒng)等也逐步實(shí)現(xiàn)了更輕、更薄、更小的目標(biāo)。作為傳統(tǒng)的焊接材料，錫鉛類(lèi)金屬在電子封裝領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位，但其對(duì)環(huán)境的污染限制了其廣泛應(yīng)用。以高分子聚合物為基體的導(dǎo)電膠黏劑是一種相對(duì)綠色環(huán)保材料，可以很好地解決微電子產(chǎn)業(yè)細(xì)間距連接問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]聚合物基導(dǎo)電膠黏劑材料主要由聚合物和導(dǎo)電金屬粒子組成。各向異性導(dǎo)電膠膜是一種優(yōu)異的二維導(dǎo)電膠黏劑，以高分子聚合物作為基體材料，固化粘結(jié)過(guò)程中，XY平面方向絕緣的同時(shí)，Z垂直方向?qū)?，?shí)現(xiàn)了精細(xì)電路連接以及封裝，如液晶玻璃和柔性電路、柔性電路與硬板線路、集成電路與柔性電路等。作為一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性能且二維導(dǎo)電的錫鉛焊料替代品，各向異性導(dǎo)電膠膜受到廣泛關(guān)注，該材料在電子器件連接中展現(xiàn)出的優(yōu)異性能，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，可有效降低粘結(jié)層的厚度，降低層間電阻和材料封裝中的溫度限制要求，有利于制備高精度電子儀器；同時(shí)也可以根據(jù)不同的應(yīng)用要求選擇不同的導(dǎo)電填充粒子；此外，選用聚合物材料可大大降低了材料生產(chǎn)及應(yīng)用過(guò)程中對(duì)設(shè)備的要求。
[0004]然而，目前市場(chǎng)上所用各向異性導(dǎo)電膠膜在應(yīng)用過(guò)程中存在導(dǎo)電粒子的不均勻分布，以及導(dǎo)電率較高的問(wèn)題，另外具備光熱雙重固化特征導(dǎo)電膠膜的相關(guān)報(bào)導(dǎo)較少。如中國(guó)專(zhuān)利CN 103194166B公開(kāi)了一種光熱雙重固化導(dǎo)電膠的制備方法，僅僅采用導(dǎo)電粉作為導(dǎo)電材料，導(dǎo)電粉在熱壓過(guò)程中容易造成團(tuán)聚，不能滿(mǎn)足微電子連接過(guò)程中的各向異性要求。專(zhuān)利CN102634286B公開(kāi)了一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜的制備方法，所制備導(dǎo)電膠膜熱固化溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，也會(huì)因不同材料的熱膨脹系數(shù)差異問(wèn)題，容易引起膠膜連接處的斷裂。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，多組分體系的膠黏劑的應(yīng)用已經(jīng)不能滿(mǎn)足電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的要求。國(guó)外專(zhuān)利US2013/0323501A1公開(kāi)了一種各向同性導(dǎo)電膠膜的制備方法，采用了聚合物基金屬包覆小球作為導(dǎo)電粒子，但利用其制備各向同性導(dǎo)電膠膜的方法制備的各向異性導(dǎo)電膠膜在熱壓固化過(guò)程中，導(dǎo)電粒子容易發(fā)生流動(dòng)，導(dǎo)致電極間導(dǎo)電粒子數(shù)量較少，導(dǎo)電率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜及其制備方法，該各向異性導(dǎo)電膠膜解決了單獨(dú)采用光固化方式固化不完全，非透明柔性電路連接過(guò)程中的應(yīng)用限制，解決了單純熱固化過(guò)程中固化溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)的難題、導(dǎo)電膠膜電導(dǎo)率低、電阻大等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜，所述各向異性導(dǎo)電膠膜由以下原料制備而得:質(zhì)量百分比為 35-45 %, 10-25%,5-10 %,2-7 %,0.6-1%,2.5-4%,5-10%,
0.5-2%、20-35%的環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、交聯(lián)劑、稀釋劑、光引發(fā)劑、熱固化劑、促進(jìn)劑、娃燒偶聯(lián)劑和導(dǎo)電小球。
[0007]所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂或脂肪族環(huán)氧樹(shù)脂。
[0008]所述丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂為雙丙烯基樹(shù)脂或單丙烯基改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0009]制備方法如下:將雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂置于裝有溫度計(jì)和攪拌器的并帶有冷卻回流裝置的四口燒瓶中，油浴鍋加熱攪拌，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，當(dāng)溫度升至55-75?時(shí)，緩慢滴加丙烯酸或α-甲基丙烯酸、催化劑(對(duì)羥基苯甲醚或三苯基膦)、阻聚劑(對(duì)苯二酚或?qū)αu基苯甲醚)，滴加完成后將溫度升高至90_120°C，并恒定反應(yīng)4h，其中根據(jù)丙烯酸或α -甲基丙烯酸與環(huán)氧樹(shù)脂的不同比例(物質(zhì)的量之比為2:1?1:1)，制備雙丙烯基樹(shù)脂或單丙烯基改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0010]所述交聯(lián)劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或二丙烯酸-(1-甲基-1，2-亞乙基)雙[氧基(2-羥基-3，1-亞丙基)]酯。
[0011]所述稀釋劑為三丙二醇二丙烯酸酯或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
[0012]所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基丙酮或2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦。
[0013]所述熱固化劑為2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或混合型三芳基六氟銻酸硫翁土卜
ΠΤΤ.0
[0014]所述促進(jìn)劑為三乙胺或三乙醇胺。
[0015]所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3_(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0016]所述導(dǎo)電小球?yàn)轱?、銀、金球、镲包覆聚苯乙稀小球、銀包覆聚苯乙稀小球或金包覆聚苯乙烯小球；導(dǎo)電小球的粒子直徑為1-3 μ m。
[0017]本發(fā)明的一種光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜的制備方法，包括:
[0018](I)將光引發(fā)劑加入到稀釋劑中進(jìn)行溶解，然后取環(huán)氧樹(shù)脂，將溶解了光引發(fā)劑的稀釋劑加入到環(huán)氧樹(shù)脂中，攪拌；
[0019](2)將熱固化劑、促進(jìn)劑加入到丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂中，攪拌；
[0020](3)將步驟⑴和⑵得到的產(chǎn)物進(jìn)行混合，加入導(dǎo)電小球和交聯(lián)劑，再加入硅烷偶聯(lián)劑，低溫(冰水浴)避光條件下，攪拌；然后再利用行星式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，得到光熱雙重固化導(dǎo)電膠；
[0021](4)將上述制備的光熱雙重固化導(dǎo)電膠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂膜，然后進(jìn)行紫外光固化，制備得到光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜。
[0022]所述步驟(4)中的紫外光固化時(shí)間為3-20s ;雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜的厚度為 6-20 μπι。
[0023]有益效果
[0024](I)本發(fā)明制備導(dǎo)電膠膜的所用物質(zhì)較好，符合現(xiàn)在科研商用的從簡(jiǎn)原則，制備方法簡(jiǎn)單，所采用的脂肪族環(huán)氧樹(shù)脂不僅可以進(jìn)行熱固化還可以進(jìn)行光固化，增強(qiáng)了導(dǎo)電膠膜的交聯(lián)強(qiáng)度，提高了導(dǎo)電膠膜的粘結(jié)強(qiáng)度。
[0025](2)本發(fā)明所制備的導(dǎo)電膠膜韌性良好，抗老化性能優(yōu)異，由于各組分間可以相互反應(yīng)，不存在熱膨脹系數(shù)差異問(wèn)題，可以更好的應(yīng)用于低溫環(huán)境下。
[0026](3)本發(fā)明的光熱雙重固化各向異性導(dǎo)電膠膜熱固化時(shí)間(120°C )〈30s，剝離強(qiáng)度 0.8-2ΚΝΠΓ1，剪切強(qiáng)度 31.6-42.5Mpa，接觸電阻為 1.5-3 Ω。
[0027](4)本發(fā)明導(dǎo)電膠膜能夠充分利用紫外光固化技術(shù)的快速高效、放熱量小的特點(diǎn)進(jìn)行紫外曝光處理，制備具有一定內(nèi)部交聯(lián)結(jié)構(gòu)的各向異性導(dǎo)電膠，聚合物基導(dǎo)電粒子的加入降低了產(chǎn)品的成本，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電膠膜的各向異性。同時(shí)，避免光引發(fā)快速聚合帶來(lái)的脆性問(wèn)題，還可以明顯提高此各向異性導(dǎo)電膠膜的韌性以及耐候性。
[0028](5)部分交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的存在一定程度上束縛了導(dǎo)電粒子在膠膜后期加工及熱壓固化過(guò)程中的流動(dòng)，增強(qiáng)了導(dǎo)電粒子的均勻性分散效果，后續(xù)熱固過(guò)程中光固交聯(lián)部分再次與環(huán)氧樹(shù)脂部分進(jìn)行交聯(lián)進(jìn)一步提升膠膜的粘結(jié)強(qiáng)度及穩(wěn)定性，提高了導(dǎo)電粒子的利用率，改善了導(dǎo)電膠膜的導(dǎo)電性。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031]各組分按以下比例進(jìn)行稱(chēng)取，雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(E51)40%、雙丙烯基樹(shù)脂15%、稀釋劑(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)5.5%、交聯(lián)劑(甲基丙烯酸縮水甘油酯)5%，光引發(fā)劑(1-羥基環(huán)己基苯基丙酮)1%、熱固化劑(2-甲基咪唑)3%、促進(jìn)劑(三乙醇胺)6%、硅烷偶聯(lián)劑(3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)1.5%、導(dǎo)電小球(銀包覆聚苯乙烯小球)23%。制備方法如下:
[0032](I)將光引發(fā)劑加入到稀釋劑中進(jìn)行溶解，然后取環(huán)氧樹(shù)脂