CN101081969B - 一种导电胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电胶粘剂，特别涉及一种电磁屏蔽材料粘接用导电胶粘剂。采用含活性端基的聚丁二烯液体橡胶为胶粘剂基体材料，镀银粉末做导电填料，辅以其它助剂所制备的胶粘剂在保持低的电阻率的情况下，兼具有适中的粘接强度及一定的弹性和耐低温性能，成本低廉，广泛适用于电磁屏蔽材料之间的粘接，特别适用于电磁屏蔽材料之间的大面积粘接。

Description

一种导电胶粘剂

一、技术领域

本发明涉及粘接技术领域，特别涉及导电胶粘剂技术领域，进一步涉及电磁屏蔽材料粘接用导电胶粘剂。

二、背景技术

导电胶粘剂与目前电子封装用的Pb-Sn焊料相比具有环境友好(不含Pb等有害物质)，宽松的工艺条件(较低的施工温度)和较少的工艺过程，因此，它在电子封装和电磁屏蔽等领域具有广泛的应用前景。

导电胶粘剂一般由基体材料、导电填料及其它助剂组成，主要用于半导体制造和微电子器件的封装，在集成电路芯片与衬底或电路组件与印刷线路板的粘接方面，不仅要求导电胶具有良好的导电性，而且要求具有非常高的粘接强度，因此环氧树脂成为理想的胶粘基体材料，也成为至今为止应用最为广泛的胶粘基体材料之一。以环氧树脂为基体的导电胶粘剂产品研究发展迅速，国内外均有大量文献和专利报道。美国专利5891367“Conductive epoxy adhesive”以环氧树脂为基体材料，银粉为导电填料，并添加适宜的助剂制成导电胶粘剂，该方法制备的导电胶粘剂具有稳定的电阻、优良的抗冲击强度以及抗老化性，基本满足了电子封装的要求。中国专利200310117092.3介绍了一种高连接强度的热固化导电胶，以缩水甘油酯环氧树脂为基体，以微米级银粉作导电填料，二胺作固化剂，硅烷偶联剂(3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作为分散剂，纳米级二氧化硅作为增韧剂制备的热固性导电胶，与不加二氧化硅的胶粘剂相比，粘接强度增加30-50％。上述胶粘剂在常温下均具有高的粘接强度，但固化后的胶体硬，柔韧性(flexibility)较差，不适用于不同收缩率的基体材料的大面积粘接，特别是当温度变化较大时，被粘接的材料会出现扭曲变形甚至破裂，从而影响着产品的使用寿命。另外，以环氧树脂为基体的胶粘剂粘接强度高，特别是对于非金属材料体系，粘接后不具有可拆卸性。而以有机硅树脂作为导电胶的基体材料，虽然具有较好的柔韧性，但是粘接强度太低，不能满足粘接要求。

中国专利200610058371.0“低应力导电胶粘剂”，公开了一种用于粘接电子元件的低应力导电薄膜或膏状胶粘剂，主要材料包括a)一种或多种功能性丙烯酸系共聚物或三元共聚物；b)环氧树脂；和c)导电填料。该导电薄膜或膏状胶粘剂提供比传统柔性导电薄膜胶粘剂更高的粘接强度，在粘接元件之间提供比现有高粘合强度导电薄膜更低的应力。该专利采用了包括环氧树脂在内的至少两种基体材料，生产工艺相对复杂一些。

在大量的文献报道中，导电胶以环氧基胶粘剂为主，研究的重点集中在改善胶粘剂强度方面，其它粘接体系报道较少。美国专利5356994“Adhesive/Sealant composition comprising a rubber component”是以液体橡胶为基体，炭黑、氧化钙、碳酸钙的一种或混合物为填料制备成一种用于粘接汽车外壳的胶粘剂；中国专利200510028950.6公开的一种含有纳米蒙脱土的液体橡胶胶粘剂以提高端羟基聚丁二烯液体橡胶较粘剂的粘接强度为目的，通过将纳米蒙脱土与端羟基聚丁二烯液体橡胶进行插层复合，用甲苯二异氰酸酯(TDI)作为交联剂，制备液体橡胶胶粘剂，T剥离强度提高1.5倍以上。直接以活性端基的聚丁二烯液体橡胶为胶粘剂的基体材料制备成用于粘接电磁屏蔽材料的导电胶粘剂的专利尚未检索到。

三、发明内容

本发明针对电磁屏蔽材料粘接特点，提供一种具有柔韧性、粘接强度适中、低成本的导电胶粘剂。

本发明的目的是这样实现的，以活性端基的聚丁二烯液体橡胶为胶粘剂基体材料，配合适宜的导电填料和必要的助剂制成导电胶粘剂。

本发明涉及的导电胶粘剂为双组分胶粘剂体系，其质量份组成为：

A组分：

含活性端基的聚丁二烯液体橡胶        90～110份

导电填料                            250～600份

分散剂                              40～50份

B组分：

催化剂                              0.003～0.01份

固化剂                              7～10份

本发明涉及的导电胶粘剂可通过添加防沉剂的措施，得到工艺性更好的胶粘剂，其质量份组成为：

A组分：

含活性端基的聚丁二烯液体橡胶：90～110份；

导电填料：250～600份；

分散剂：40～50份；

防沉剂：0.01～1份；

B组分：

催化剂：0.003～0.01份；

固化剂：7～10份。

本发明涉及的导电胶粘剂的制备过程依次包括如下步骤：

A组分制备：将活性基团封端的聚丁二烯液体橡胶、分散剂和防沉剂混合，机械搅拌均匀；加入导电填料，搅拌至体系充分分散均匀。

B组分制备：将催化剂加入到固化剂之中，搅拌均匀。

按比例匹配A、B组分得到本发明涉及的双组分导电胶粘剂。

本发明涉及的导电胶粘剂所用活性基团封端的聚丁二烯液体橡胶可以是羟基封端聚丁二烯液体橡胶或羧基封端聚丁二烯液体橡胶中的一种，分子量介于1500～5000范围之间，优选2000～3000之间。

本发明涉及的导电胶粘剂所使用导电填料选自Ag、Cu、Ni等金属粉、镀银粉末中的一种，优选镀银粉末填料，平均粒径均一般为1～10μm。更优选含银量在10％～30％之间的片状镀银铜粉、树枝状镀银铜粉和镀银玻璃微珠中的一种或片状镀银铜粉、树枝状镀银铜粉的混合物。

本发明涉及的导电胶粘剂所用分散剂是芳香烃类、酯类和酮类中的一种或其中几种的混合物。

本发明涉及的导电胶粘剂所用防沉剂选自聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、改性聚脲化合物中的一种。

本发明涉及的催化剂为二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺和N，N-二甲基环己胺中的一种。

本发明涉及的固化剂为异氰酸酯类，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯中的一种。

本发明涉及的导电胶粘剂具有柔韧性、粘接强度适中、成本较低，适用于不同收缩率的基体材料的大面积粘接，特别适用于电磁屏蔽材料的粘接，如金属-电磁屏蔽玻璃、金属-金属、金属-电磁屏蔽橡胶材料等电磁屏蔽材料的粘接。该导电胶粘剂较好地解决了电磁屏蔽材料之间的粘接问题，提供较高可靠的电磁屏蔽效能，而且在低温下的粘接强度比常温下的粘接强度有很大的提高。

本发明涉及的导电胶粘剂特别适用于应用在电子设备外层的电磁屏蔽材料的粘接。在电磁屏蔽材料拆卸时，不会破坏被粘接材料的本体结构，且易于清除，赋予电磁屏蔽材料重复使用性。

四、具体实施方式

下面结合具体实施例对发明作进一步说明，但不作为对发明内容的限制。

实施例一

将分子量为2000～2500的端羧基聚丁二烯液体橡胶110克、乙酸乙酯50克和德谦2810 1.0克机械搅拌均匀；加入平均粒径1～5μm，镀银量为30％的树枝状镀银铜粉600克，机械搅拌15min至体系充分分散均匀，得到胶粘剂A组分。

将二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯10克和催化剂三亚乙基二胺0.003克混合均匀，得到胶粘剂B组分。

将A、B组分充分混合均匀，在ABS材料薄片上涂成厚为0.3mm的均匀膜层，常温固化4h，采用电四探针法测量胶体的方块电阻，进一步计算出胶体的体积电阻率为9×10^-4Ω.cm。常温下(20℃)(执行标准为GB 7124-1986)拉伸剪切强度为2.51MPa，-50℃的拉伸剪切强度为5.04MPa(执行标准为GJB 1709-93)。

实施例二

将分子量2300～2500的端羟基聚丁二烯液体橡胶100克、乙酸乙酯45克和德谦28100.6克机械搅拌均匀；加入平均粒径5～10μm，镀银量为25％的树枝状镀银铜粉450克，机械搅拌15min至体系充分分散均匀，得到胶粘剂A组分。

甲苯基二异氰酸酯7克和催化剂二月桂酸二丁基锡0.006克混合均匀，得到胶粘剂B组分。

将A、B组分充分混合均匀，常温固化8h。制样和测试方法同实施例一，体积电阻率为1.1×10^-3Ω.cm，常温下(20℃)拉伸剪切强度为2.66MPa，-50℃的拉伸剪切强度为5.52MPa。

实施例三

将分子量4500～5000的端羧基聚丁二烯液体橡胶50克、分子量1500～2000的端羧基聚丁二烯液体橡胶50克和碳酸二甲酯45克机械搅拌均匀；加入平均粒径1～5μm，镀银量为20％的片状镀银铜粉400克，机械搅拌15min至体系充分分散均匀，得到胶粘剂A组分。

多亚甲基多苯基多异氰酸酯10克和催化剂N、N-二甲基环己胺0.01克混合均匀，得到胶粘剂B组分。

将A、B组分充分混合均匀，常温固化1h。制样和测试方法同实施例一，体积电阻率为7.0×10^-3Ω.cm，常温下(20℃)拉伸剪切强度为3.07MPa，-50℃的拉伸剪切强度为6.01MPa。

实施例四

将分子量3000～3500的端羧基聚丁二烯液体橡胶100克、丙酮50克和BYK4100.8克机械搅拌均匀；加入平均粒径1～5μm，镀银量为10％的片状镀银铜粉200克和均粒径5～10μm，镀银量为30％的树枝状镀银铜粉150克，机械搅拌15min至体系充分分散均匀，得到胶粘剂A组分。

甲苯二异氰酸酯7克和催化剂二月桂酸二丁基锡0.008克混合均匀，得到胶粘剂B组分。

将A、B组分充分混合均匀，常温固化2h。制样和测试方法同实施例一，体积电阻率为9×10^-3Ω.cm，常温下(20℃)拉伸剪切强度为3.50MPa，-50℃的拉伸剪切强度为6.96MPa。

实施例五

将分子量2500～3000的端羟基聚丁二烯液体橡胶50克、分子量3500～4000的端羟基聚丁二烯液体橡胶40克、甲苯40克和德谦2810 0.01克机械搅拌均匀；加入平均粒径5～10μm，镀银量为20％的镀银玻璃微珠250克，机械搅拌15min至体系充分分散均匀，得到胶粘剂A组分。

二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯9克和催化剂N，N-二甲基环己胺0.005克和二月桂酸二丁基锡0.005克，得到胶粘剂B组分。

将A、B组分充分混合均匀，常温固化6h。制样和测试方法同实施例一，体积电阻率为1.0×10^-3Ω.cm。常温下(20℃)拉伸剪切强度为3.9MPa，-50℃的拉伸剪切强度为7.5MPa。

Claims (7)

1.一种导电胶粘剂，为双组份体系，各组分配比以质量份计，

A组分：由分子量介于1500～5000之间的端羟基或端羧基聚丁二烯液体橡胶90～110份、镀银粉末250～600份、分散剂40～50份混合均匀得到；

B组分：由催化剂0.003～0.01份、异氰酸酯类固化剂7～10份混合均匀得到；

匹配A、B组分得到导电胶粘剂。

2.权利要求1所述的导电胶粘剂，A组分还包括防沉降剂0.01～1份。

3.权利要求1或2所述的导电胶粘剂，所述液体橡胶分子量介于2000～3000之间。

4.权利要求1或2所述的导电胶粘剂，所述液体橡胶可以是两种不同分子量的液体橡胶的混合物。

5.权利要求1或2所述的导电胶粘剂，所述镀银粉末选自片状镀银铜粉、树枝状镀银铜粉、镀银玻璃微珠中的一种或其中两种或两种以上的混合物。

6.权利要求5所述的导电胶粘剂，所述片状镀银铜粉、树枝状镀银铜粉、镀银玻璃微珠的含银量介于10％～30％之间。

7.权利要求1或2所述的导电胶粘剂，所述镀银粉末的平均粒径均为1～10μm。