CN103289622A

CN103289622A - 镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法

Info

Publication number: CN103289622A
Application number: CN2013101830185A
Authority: CN
Inventors: 伍淑华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明公开了一种镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，对碳纳米管表面进行化学镀银，制得镀银碳纳米管，然后将引入环氧树脂集体中制备镀银碳纳米管环氧树脂导电胶，可获得性能稳定、分散性能良好、导电性能优良的环氧树脂导电胶，并且制备工艺简单，易于操作。

Description

镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法

技术领域

本发明涉及胶黏剂领域，特别涉及一种以镀银碳纳米管为填料的环氧树脂导电胶的制备方法。

背景技术

导电胶（electrically conductive adhesive）是一种具有导电功能的特种胶黏剂。在未来的电子工业中，可以作为锡铅焊接技术的替代品，并且有着锡铅焊条没有的好处。首先，导电胶比锡铅焊条更加环保。共晶锡铅焊料是目前应用的最广泛的互连材料，但是铅对于人体和环境的危害人所共知，所以各国纷纷颁布相应的法律法规来减少这种危害。从20 世纪80 年代末至今，发达国家纷纷颁布了法律来限定和禁止铅锡焊条的使用。其次，导电胶的工艺温度低。锡铅焊条需要的焊接温度是200℃，锡铅连接工艺中温度高于230 ℃，生的热应力会损伤器件和基板。而导电胶只需要80～150℃就可以固化，这样就方便了那些对于高温敏感的元器件的装配，也能选择那些不耐高温的基板来进行装配，大大降低了生产的成本。第三，线间距减小。自20 世纪90 年代以来,集成电路上不断变高的I/O密度要求连接材料具有很高的线分辨率。锡铅焊料只能满足在0. 65 mm 以下节距的连接，已经跟不上集成电路发展的需要了。

现在我们国内用的导电胶主要依赖进口，在导电胶应用最广的三个领域：石英晶体谐振器，LED和IC 领域中，国外的导电胶占有了大部分的市场份额。在石英晶体谐振器领域，上海合成树脂研究所已经部分取代了日本Three- Bond 公司的产品，但是还是以日本进口的产品为主；LED 方面，国产导电胶没有形成自己的规模，深圳的钛克公司在低功率LED 产品中有一些应用，但是中高功率产品就完全没有国产导电胶的身影；而在科技含量最高的IC封装领域，就几乎完全没有国产产品出现了，这主要是国外对我们的技术封锁，甚至连生产原料都是从国外进口的。

我国的电子工业现在正在大量引进和自主研发SMT 生产线，所以导电胶在我国有着广阔的应用前景。而我国的导电胶起步较晚，所以现在使用的高性能导电胶主要依赖于进口。因此，研制出新型的高性能导电胶，并且了解固化温度和固化时间、粒子含量、粘接压力对导电胶性能的影响，成了我国电子封装业的当务之急。

导电胶一般由基体树脂和导电填料两大部分组成，其中导电填料成为导电胶的各项性能研究的主要热点。金属银是常用金属中电导率和热导率最高的材料，性质稳定、氧化缓慢且其氧化物也具有导电性，加上价格适中，因此银是最广泛使用的导电胶填料之一。目前市售银导电胶的导电填料以微米银粉为主，存在的主要问题是银的用量较大、电导率低，制约了银系导电胶的高端应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种性能稳定、分散性能良好、导电性能优良的环氧树脂导电胶的制备方法。

为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳纳米管在等体积比的浓硫酸/浓硝酸中氧化处理2h，过滤和蒸馏水反复洗涤至中性，之后放入化学镀银液中，25℃缓慢加入葡萄糖，反应30min，经抽滤、蒸馏水反复洗涤至中性后，105℃真空干燥2h，得镀银碳纳米管；

（2）将100份环氧树脂、10～20份增塑剂、5～10份固化剂及1～5份促进剂混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入20～30份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

所述环氧树脂为双酚A型、双酚F型或缩水甘油酯环氧树脂中的一种。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

所述固化剂为ICAM-8409潜伏型固化剂。

所述促进剂为DBU潜伏型促进剂。

碳纳米管自1991年被日本NEC 的电镜专家Iijima教授首先发现以来，短短十几年之间，这种纳米尺寸的炭质管状物就引起了全球性物理、化学和材料等科学界的广泛兴趣。由于碳纳米管的特殊结构和优异的力学、电学和光学性能以及其潜在的工业价值，使其逐渐成为化学、物理和材料等学科领域的研究热点，有人甚至将它誉为“21世纪的黑色钻石”。由于碳纳米管具有很好的导电性，同时又拥有较大的长径比，因而很适合做导电填料，相对于其它金属颗粒和石墨颗粒，用很少的量就能形成导电网链，且其密度比金属颗粒小得多，不易因重力的作用而聚沉。本发明正是利用碳纳米管的这些特性将其作为导电介质加入到涂料中，以增加导电涂料的导电性能。将导电性能优异的银镀在碳纳米管的表面，可以增强其导电性能。

本发明的主要优点和有益效果是：对碳纳米管表面进行化学镀银，制得镀银碳纳米管，然后将引入环氧树脂集体中制备镀银碳纳米管环氧树脂导电胶，可获得性能稳定、分散性能良好、导电性能优良的环氧树脂导电胶，并且制备工艺简单，易于操作。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一：

将碳纳米管在等体积比的浓硫酸/浓硝酸中氧化处理2h，过滤和蒸馏水反复洗涤至中性，之后放入化学镀银液中，25℃缓慢加入葡萄糖，反应30min，经抽滤、蒸馏水反复洗涤至中性后，105℃真空干燥2h，得镀银碳纳米管；

将100份缩水甘油酯环氧树脂、10份邻苯二甲酸二丁酯、6份固化剂ICAM-8409及1份促进剂DBU混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入25份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

实施例二：

将100份双酚A型环氧树脂、20份邻苯二甲酸二丁酯、8份固化剂ICAM-8409及2份促进剂DBU混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入20份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

实施例三：

将100份双酚F型环氧树脂、12份邻苯二甲酸二丁酯、5份固化剂ICAM-8409及3份促进剂DBU混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入22份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

实施例四：

将100份缩水甘油酯环氧树脂、18份邻苯二甲酸二丁酯、7份固化剂ICAM-8409及4份促进剂DBU混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入28份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

实施例五：

将100份双酚F型环氧树脂、15份邻苯二甲酸二丁酯、10份固化剂ICAM-8409及5份促进剂DBU混合，剪切搅拌均匀，缓慢加入30份镀银碳纳米管，继续搅拌均匀，即制得镀银碳纳米管环氧树脂导电胶。

性能测试：

（1）体积电阻率和电导率：将导电胶均匀涂敷在直径为2cm 的铜片之间（胶液厚度为0.1～0.2 mm），固化后用螺旋测微器准确测量胶层厚度（胶层厚度=总厚度-铜片厚度×2），再用标准型数字万用表测定导电胶的室温电阻率；最后按照下式计算导电胶的体积电阻率和电导率。ρv =（R·S）/L σ=1/ρv

式中：ρv、R 为体积电阻率（Ω·cm）、电阻（Ω）；S、L 为胶层面积（cm²）、厚度（cm）；σ 为电导率（S/cm）。

（2）剪切强度：按照GB 7124—2008 标准（金属/金属），采用电子万能力学测试仪进行测定（拉伸速率为5 mm/min，铝合金样片事先经砂纸打磨、稀HCl 和丙酮清洗处理）。

（3）热稳定性：采用热重分析（TGA）法进行表征（高纯N₂气氛，升温速率为8 K/min）。

测试结果：导电胶的电导率为0.024～0.045 S/cm，导线性能优异；最大兼且强度为6.12MPa，起始分解温度为730℃，综合性能均较强，应用范围广泛。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型、双酚F型或缩水甘油酯环氧树脂中的一种。

3.根据权利要求1所述的镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

4.根据权利要求1所述的镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于：所述固化剂为ICAM-8409潜伏型固化剂。

5.根据权利要求1所述的镀银碳纳米管环氧树脂导电胶的制备方法，其特征在于：所述促进剂为DBU潜伏型促进剂。