快速固化的各向異性導電膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速固化的各向異性導電膠及其制備方法，其中制得的各向異性導電膠包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：環(huán)氧樹脂100份；環(huán)氧丙烯酸樹脂20-100份；活性稀釋劑0-60份；導電顆粒10-150份；增韌劑1-30份；固化劑0.5-30份；納米無機填料0.01-6份；偶聯(lián)劑0.01-5份。本發(fā)明制備的各向異性導電膠能夠在中溫下能快速固化，具有良好的可靠性，適用于IC的快速倒封裝。
【專利說明】快速固化的各向異性導電膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導電膠粘劑領(lǐng)域，具體的說是涉及一種快速固化的各向異性導電膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進入二十一世紀，電子行業(yè)得到迅猛發(fā)展，電子產(chǎn)品特別是民用電子產(chǎn)品已經(jīng)迅速普及，推動了電子產(chǎn)品不斷向微型、便攜、高密度集成以及多功能化方向發(fā)展。微電子互連材料是實現(xiàn)電子產(chǎn)品之間高密度連接的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導。導電膠(Conductiveadhesive)作為近年來微電子新型互連材料得到了很大的發(fā)展。導電膠包括各向同性導電膠(ICA, Isotropic Conductive Adhesive)和各向異性導電膠(ACA, AnisotropicConductive Adhesive), 二者均由高分子樹脂和導電粒子組成。各向同性導電膠的填充導電粉末一般為片狀或枝狀，填充比例為50-80% ;而各向異性導電膠填充導電粉末一般為球狀，填充比例為5-10%。與各向同性導電膠和傳統(tǒng)的金屬軟釬焊料等互連材料相比，各向異性導電膠具有非常優(yōu)越的性能，如適合超細間距，具有較低的固化溫度，互連工藝過程簡單，屬于綠色電子封裝材料等。由于上述的一系列優(yōu)異性能，ACA以倒裝封裝(FC，F(xiàn)lip chip)技術(shù)在微電子封裝中得到廣泛應用。ACA最早被用于在液晶顯示(IXD，Liquidcrystal display) IC驅(qū)動封裝上，隨著平板顯示(FPD, Flat panel display)封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)展出了很多新的封裝方式，如顯示屏上的TCP(Tape carrier package)、COG (Chip on glass)封裝技術(shù) 。目前，ACA已成為顯示驅(qū)動等高密度芯片封裝領(lǐng)域支配性的互連材料。而且隨著近年來高密度封裝技術(shù)的發(fā)展，ACA也被用于高密度柔性基板的封裝(C0F, Chip on flex)和晶圓級芯片封裝(CSP, Chip-scale package)等領(lǐng)域。因此 ACA具有很大的應用前景和市場。
[0003]ACA發(fā)展至今也已經(jīng)20多年了，人們也做了很多工作，取得了很大的進展。CN1280156采用多元醇化合物、多異氰酸酯、擴鏈劑、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和導電顆粒等制備了可用于聚酯薄膜電路與LCD玻璃、PCB電路板等熱壓粘接的各向異性導電膠。其本質(zhì)就是利用熱壓過程中聚氨酯固化環(huán)氧樹脂的原理。CN1367219則采用丙烯酸樹脂修飾的環(huán)氧樹脂，利用光引發(fā)劑和光敏劑和導電粒子等制備出可紫外光固化的各向異性導電膠。CN1294166A則采用日本旭化成HX-3941HP微膠囊咪唑類潛伏性固化劑，制備出ACA。CN101033379A則利用脂肪族環(huán)氧樹脂容易被锍鹽或鎗鹽按陽離子聚合方式固化的特點，則采用脂環(huán)系環(huán)氧樹脂，潛伏性陽離子催化劑，如三芳基锍六氟的無機鹽，或有機碘鎗化合物的銻酸鹽等，和導電粒子作為出制備ACA。上述制備各向異性導電膠都存在固化時間較長(≥8s)或固化溫度高(> 180°C )或封裝可靠性較差(168hrs高溫高濕老化后，接觸電阻偏移大于20% )等缺陷，不能滿足IC倒封裝應用。
[0004]環(huán)氧樹脂膠黏劑具有優(yōu)良的力學和耐濕熱性能，但是固化速度較慢。不飽和樹脂膠黏劑具有固化速度快，但互連力學性能和耐濕熱性能較差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種快速固化的各向異性導電膠及其制備方法。
[0006]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種快速固化的各向異性導電膠，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:環(huán)氧樹脂100份；環(huán)氧丙烯酸樹脂20-100份；活性稀釋劑
0-60份；導電顆粒10-150份；增韌劑1-30份；固化劑0.5-30份；納米無機填料0.01-6份；偶聯(lián)劑0.01-5份。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述環(huán)氧樹脂至少為雙酚A、雙酚F樹脂和固體環(huán)氧樹脂之一。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述環(huán)氧丙烯酸樹脂為帶有環(huán)氧基團和不飽和鍵的樹脂。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述活性稀釋劑至少為環(huán)氧樹脂稀釋劑和不飽和樹脂稀釋劑其中之一。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述固化劑為環(huán)氧基團潛伏性固化劑和自由基固化劑的混合物，且該環(huán)氧基團潛伏性固化劑與自由基固化劑質(zhì)量比為60: 1-6: I。固化過程為雙重固化，且固化過程由熱引發(fā)。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述納米無機填料至少為納米二氧化硅、納米蒙脫土和納米氫氧化鋁其中之一。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述導電顆粒為為半徑為0.5-10微米且粒徑均一的球形導電顆粒，該導電顆粒為銅粉、銀粉、金粉、鈀粉、鎳粉或鍍銀、鍍銅、鍍鎳、鍍金等鍍金屬層的可導電顆粒中的一種或多種。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述增韌劑至少為熱縮型樹脂(如聚酯)、橡膠彈性體(如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，端羧基聚丁二烯丙烯腈)和丙烯酸酯類其中之一。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述偶聯(lián)劑至少為硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑其中之
一，且偶聯(lián)劑不得含有氣基、橫酸基、竣基和憐基。
[0015]本發(fā)明還提高一種如上所述的各向異性導電膠的制備方法，包括以下步驟:
[0016]①將所述環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂和活性稀釋劑加熱混合均勻，然后將所述納米無機填料高速分散到其中；
[0017]②將所述增韌劑加入到步驟①所得到的混合體系中并混合均勻，然后再加熱并加入導電顆?；靹蛞詫⒃搶щ婎w粒均勻分散在樹脂體系中；
[0018]③將固化劑和偶聯(lián)劑加入到步驟②所得到的混合體系中并混合均勻，然后真空脫泡，灌裝到針管中，得到液體狀的各向異性導電膠。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備的各向異性導電膠能夠在中溫下能快速固化，具有良好的可靠性，適用于IC的快速倒封裝。
【具體實施方式】
[0020]一種各向異性 導電膠的制備方法，按照以下步驟制備:
[0021]①將環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂和活性稀釋劑加熱混合均勻，然后將納米無機填料高速分散到其中；
[0022]②將增韌劑加入到步驟①所得到的混合體系中并混合均勻，然后再加熱并加入導電顆?；靹颍⒊浞志鶆蚍稚⒃跇渲w系中；
[0023]③將固化劑和偶聯(lián)劑加入到步驟②所得到的混合體系中并混合均勻，然后真空脫泡，灌裝到針管中，得到液體狀的各向異性導電膠。
[0024]其中:
[0025]環(huán)氧樹脂可以為雙酚A、雙酚F樹脂或固體環(huán)氧樹脂以及上述三種的任意比例組合，如市場上的E-44，E-51，D0W331, EP-4901, TDE-85等。用量為100質(zhì)量份數(shù)。
[0026]環(huán)氧丙烯酸樹脂為帶有環(huán)氧基團和不飽和鍵的樹脂，其主要通過含有不飽和鍵的并具有能與環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基團進行反應的活性基團(如羧基、羥基等)的樹脂，與環(huán)氧樹脂進行反應，生產(chǎn)出帶有環(huán)氧基團和不飽和鍵的不飽和樹脂改性環(huán)氧樹脂。該環(huán)氧丙烯酸樹脂主要有環(huán)氧丙烯酸樹脂為標準型雙酚A環(huán)氧乙烯基酯、酚醛環(huán)氧乙烯基酯等，可以為其中一種或一種以上的混合物。用量為20-100質(zhì)量份數(shù)。
[0027]活性稀釋劑可以為環(huán)氧樹脂稀釋劑(如脂環(huán)族樹脂，DOW的UVR-6105/6107/6110，如雙(3，4_環(huán)氧環(huán)己基)己二酸酯，雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)甲二酸酯等，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯以 及它們的混合物)，或為不飽和樹脂稀釋劑(如甲基丙烯酸異冰片酯，己二醇二丙烯酸酯，新戊二醇二丙烯酸酯等)，也可以是兩者的任意比例的混合物。用量為0-60質(zhì)量份數(shù)。
[0028]固化劑為環(huán)氧基團潛伏性固化劑和自由基固化劑的混合物，且該環(huán)氧基團潛伏性固化劑與自由基固化劑質(zhì)量比為60: 1-6: I。其中環(huán)氧基團潛伏性固化劑可以為陽離子(如碘鎗鹽、硫鎗鹽、磷酸鎗鹽等)、陰離子固化劑(如咪唑類、酰肼類等)，自由基團固化劑主要是能在中溫下產(chǎn)生自由基的物質(zhì)，如烷基過氧化物、烷基過氧化氫物、過氧化酯等。用量為0.5-30質(zhì)量份數(shù)。
[0029]納米無機填料為納米二氧化硅、納米蒙脫土或納米氫氧化鋁等。用量為0.01-6質(zhì)
量份數(shù)。
[0030]導電顆粒為半徑為0.5-10微米且粒徑均一的球形導電顆粒，可以是銅粉、銀粉、金粉、鈀粉、鎳粉或鍍銀、鍍銅、鍍鎳、鍍金等鍍金屬層的一種或多種。用量為10-150質(zhì)量份數(shù)。
[0031]增韌劑至少為熱縮型樹脂(如聚酯)、橡膠彈性體(如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，端羧基聚丁二烯丙烯腈)和丙烯酸酯類其中之一或多種。用量為1-30質(zhì)量份數(shù)。
[0032]偶聯(lián)劑可以為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑，或者二者的任意比例的混合，其中偶聯(lián)劑不得含有氨基、磺酸基、羧基和磷基，優(yōu)選具有環(huán)氧基團或不飽和鍵的硅烷偶聯(lián)劑。用量為0.01-5質(zhì)量份數(shù)。
[0033]分別按照上述方法和表1所列各實施例的成分取樣，制取各向異性導電膠。
[0034]表1:各實施例成分表:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種快速固化的各向異性導電膠，其特征在于包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:環(huán)氧樹脂100份；環(huán)氧丙烯酸樹脂20-100份；活性稀釋劑0-60份；導電顆粒10-150份；增韌劑1_30份；固化劑0.5-30份；納米無機填料0.01-6份；偶聯(lián)劑0.01-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂至少為雙酚A、雙酚F樹脂和固體環(huán)氧樹脂之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述環(huán)氧丙烯酸樹脂為帶有環(huán)氧基團和不飽和鍵的樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述活性稀釋劑至少為環(huán)氧樹脂稀釋劑和不飽和樹脂稀釋劑其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述固化劑為環(huán)氧基團潛伏性固化劑和自由基固化劑的混合物，且該環(huán)氧基團潛伏性固化劑與自由基固化劑質(zhì)量比為60: 1-6: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述納米無機填料至少為納米二氧化硅、納米蒙脫土和納米氫氧化鋁其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述導電顆粒為為半徑為0.5-10微米且粒徑均一的球形導電顆粒，該導電顆粒為銅粉、銀粉、金粉、鈀粉、鎳粉或鍍銀、鍍銅、鍍鎳、鍍金等鍍金屬層的可導電顆粒中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述增韌劑至少為熱縮型樹脂、橡膠彈性體和丙烯酸酯類其中之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速固化的各向異性導電膠，其特征在于:所述偶聯(lián)劑至少為硅烷偶聯(lián)劑和欽酸酷偶聯(lián)劑其中之一，且偶聯(lián)劑不得含有氣基、橫酸基、竣基和憐基。
10.一種如權(quán)利要求1-9中任一項所述的各向異性導電膠的制備方法,其特征在于包括以下步驟: ①將所述環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂和活性稀釋劑加熱混合均勻，然后將所述納米無機填料高速分散到其中； ②將所述增韌劑加入到步驟①所得到的混合體系中并混合均勻，然后再加熱并加入導電顆?；靹蛞詫⒃搶щ婎w粒均勻分散在樹脂體系中； ③將固化劑和偶聯(lián)劑加入到步驟②所得到的混合體系中并混合均勻，然后真空脫泡，灌裝到針管中，得到液體狀的各向異性導電膠。
【文檔編號】C09J11/04GK103740311SQ201310137871
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】蔡雄輝 申請人:昆山西微美晶電子新材料科技有限公司