一种用于异方性导电胶/膜的导电微球及其制备方法技术

本发明专利技术属于导电材料制备领域，具体是涉及一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，使用单分散高交联微球作为内核基球，从基球表面接枝线性聚合物形成软壳外层，制成“核壳型”微球；再经微球表面化学镀金属(镍、银)及二次电化学镀金而制成“核壳型”导电微球。本发明专利技术有效解决了现有普通导电微球在很大的贴合压力范围下导电微球产生破裂，这使得电极间有效导电微球数目下降，接触电阻增高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于异方性导电胶/膜的导电微球及其制备方法
本专利技术属于导电材料制备领域，具体是涉及一种用于异方性导电胶/膜的导电微球及其制备方法。
技术介绍
以树脂微球为基材，经化学镀覆导电金属材料而成的导电微球，并经过与粘合剂树脂混合而成的各向异性导电材料，是现今微电子线路连接的主流方向。异方性导电材料广泛应用于微电子器件的封装，如液晶电视屏、个人电脑、照相机、手机。异方性导电胶/膜是以相对低的导电微球与粘结剂配比组成，一般情况下并不导电，在将此导电胶/膜置于一对电极之间，施以一定压力后，使上下两电极与导电微球接触，于垂直方向(Z)导电，而水平方向(X-Y)则保持绝缘，因而称之为异方性导电胶/膜。导电性的好坏直接与导电微球性能相关，这其中包括微球的粒径大小、粒径分布、导电金属的导电率等等。减小微球粒径可以增加微球棵粒的数量，从而增加电极之间的连接点，进而提高导电性。均匀的粒径分布，可以使每一粒微球与上下电极接触，保证有效微球数量和高导电性。导电金属则选用高导电率的镍、铜、银、金。随着微电子工业的进步，集成电路微型化。电子器件的线路连接技术更加依赖于高性能的异方性导电胶/膜。现有的异方性导电胶/膜，基本符合电子产品应用要求。但在集成电路及电子器件进一步微型化，或对导电性更高的应用，现有导电胶/膜的性能则面临挑战。微型化的挑战之一是连接各种电路的电极面积减少，及电极间的距离减少。由于电极面积减少，上下电极所能接触到的导电微球数目将会成比例减少，即电极间的电阻会成比例地增加。对于电极间的电阻有严格要求的电子线路，这不仅会带来不符合规格的电阻值，还会使电极接触不稳，产生较高的热量，这对一些穿戴电子装备，像手机、耳机、手表等，是一种不可接受的缺陷。异方性导电胶/膜在应用过程中通常要施加一定的压力和温度，以保证较低的接触电阻及粘结剂快速固化。温度会使导电微球中高分子微球软化，软化的程度与温度相关。当压力下进行粘合时，导电微球发生形变，同时达到较大的接触面积，而取得低的接触电阻。但是施加过大的压力会导致部分导电微球破裂，而使导电微球失去导电性。尤其在微球颗粒分布不均匀的情况下，导电微球的破损率会更高。在实际粘合过程中，要从高的贴合压力取得大的接触面积与低的贴合力来减少微球破损率中寻找平衡点，这增加了贴合操作难度。尤其是在粘合不同电子线路，电极数量和电极面积均可能不同，电极间导电微球的数目会有很大的不同。这会直接改变每颗导电微球所承受的压力，导致极难掌控最佳贴合压力。此外，即使取得最佳的贴合压力，导电微球也存在一定的破损率，这使得电极间有效导电微球数目下降，接触电阻增高。为了提高导电性，现有技术只能增加导电微球在胶/膜中的含量，但也增加了X-Y方向短路风险。这使得微型化集成电路贴合更加困难。迪睿合(索尼化学)使用了一种在导电微球表面涂覆一层绝缘膜的技术，以减少X-Y方向短路风险，便于增加导电微球在胶/膜中的含量。但绝缘膜必须在热压时被挤破而导电。热压的压力必须适中，压力太小不能挤破绝缘膜，压力太大可能挤破整个导电微球，总体提高导电性效果并不突出。日立化成使用了一种添加粒径更小的绝缘微球到导电微球胶/膜中，用于阻隔导电微球，防止X-Y方向短路。此方法也不能提高太多导电性。
技术实现思路
针对上述现有异方性导电胶/膜普遍存在的缺点和不足，本专利技术的目的是提供一种用于异方性导电胶/膜的导电微球的制备方法，以期在贴合异方性导电胶/膜时，导电微球获得更大的接触面积和高的多的导电性。在很大的贴合压力范围，导电微球的接触电阻均可保持一致性，在相对高的贴合压力下，导电微球不产生破裂，以保持有效导电微球数目。为实现本专利技术的专利技术目的，专利技术人提供如下技术方案：专利技术概述本专利技术首先提供了一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，所述的导电微球内层为高交联的聚合物硬核微球，外层为线性聚合物软壳，且外层的表层涂覆铜、银、镍或金作为导电金属层，其中所述的内层硬核微球的交联度在30％以上；内层硬核微球的颗粒粒径在1微米～10微米，外层软壳层的厚度为内层硬核微球直径的8％-20％。本专利技术的导电微球由高交联的聚二乙烯苯硬核和线性聚合物软壳组成的硬核软壳微球，后经表面镀覆导电金属层而制成。本专利技术针对现有的导电微球存在的诸如贴合操作难度增加；导电微球存在一定的破损率，这使得电极间有效导电微球数目下降，接触电阻增高等等缺陷，给出了一种新的“核壳型”导电微球制作方法，“核壳型”导电微球比现有导电微球有更高的导电性，并且对不同贴合压力有很大的忍耐度。即在很大的贴合压力范围，导电微球的接触电阻均可保持一致性。相对高的贴合压力下，导电微球不产生破裂，保持有效导电微球数目。本专利技术的聚二乙烯苯硬核微球的交联度在30％以上，在热压条件下不变形，线性聚合物软壳则在热压条件下软化而变形，软壳层的厚度约为硬核直径的8％-20％。硬核的坚韧性使微球在热压下不易破裂，既保证了有效导电微球数目，又增加了热压贴合的压力操作范围；软壳微球外层在热压下变形，形成与电极大的接触面积，极大地增加了接触导电性。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的内层为高交联的聚合物硬核，共聚物组成包括由二乙烯苯、苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯或马来酸酐单体聚合而成。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的硬核微球的表面被修饰为原子转移聚合反应(ATRP)的引发剂。引入游离基聚合反应的引发剂—α-溴乙酸酯基团，制成微球引发剂，或者氯甲基苯基团可以直接作为游离基聚合反应的引发剂，作为微球引发剂。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的外层为经ATRP反应产生的线性或低交联的聚合物软壳，聚合物组成包括并不限于苯乙烯、甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、羧基苯乙烯、醛基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸丁基酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸环氧丙基酯或(甲基)丙烯酸(二甲基胺)乙基酯。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的外层包含羟基、羧基、胺基、醛基、环氧基、苯酚基或酸酐等官能基团。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的外层为聚苯乙烯或聚苯乙烯衍生物，聚(甲基)丙烯酸酯或聚(甲基)丙烯酸酯衍生物或它们的嵌段共聚物。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的内层硬核微球选用交联度为30％以上的聚合物微球，交联度在30％-95％范围。以50％-70％为更佳，以55％-65％为最佳。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其中：所述的内层硬核微球的颗粒粒径在2微米～6微米。作为更优选，内层硬核微球的颗粒粒径在3微米～5微米。作为优选方案，根据本专利技术所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的导电微球内层为高交联的聚合物硬核微球，外层为线性聚合物软壳，且外层的表层涂覆铜、银、镍或金作为导电金属层，其中所述的内层硬核微球的交联度在30％以上；内层硬核微球的颗粒粒径在1微米～10微米，外层软壳层的厚度为内层硬核微球直径的8％-20％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的导电微球内层为高交联的聚合物硬核微球，外层为线性聚合物软壳，且外层的表层涂覆铜、银、镍或金作为导电金属层，其中所述的内层硬核微球的交联度在30％以上；内层硬核微球的颗粒粒径在1微米～10微米，外层软壳层的厚度为内层硬核微球直径的8％-20％。


2.根据权利要求1所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的内层为高交联的聚合物硬核微球，共聚物组成包括由二乙烯苯、苯乙烯、氯甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯或马来酸酐单体聚合而成。


3.根据权利要求1所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的内层硬核微球的表面被修饰为原子转移聚合反应的引发剂。


4.根据权利要求1所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的外层为经原子转移聚合反应产生的线性或低交联的聚合物软壳，聚合物组成包括苯乙烯、甲基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、羧基苯乙烯、醛基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸丁基酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸环氧丙基酯或(甲基)丙烯酸(二甲基胺)乙基酯。


5.根据权利要求1所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所述的外层包含羟基、羧基、胺基、醛基、环氧基、苯酚基或酸酐官能基团。


6.根据权利要求1所述的一种用于异方性导电胶/膜的导电微球，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张竟，郑国栋，郑争，
申请(专利权)人：台州天舒新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33