CN1044360A - 各向异性导电材料的制造方法 - Google Patents

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赞姆布朗斯·阿道夫斯·佩特拉
根纳迪·阿莱克赛埃维奇·莫开洛夫
普朗克斯·安纳托利埃斯·斯泰帕纳
安纳托利·依万诺维奇·别德尤克
拜齐泰尔斯·拉孟斯·卡尔拉
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    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
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Abstract

一种制造各向异性导电材料的方法在于将含带有导电颗粒的电介质的混合料放到两个电极之间，并在其上加电位差。在各电极和混合料之间放置电绝缘薄膜，其所用厚度可防止在加上电位差时有导电颗粒到达电极。每个电极的高度大于所述绝缘的电绝缘薄膜之间的高度，且至少为其三倍。再将所得到的材料固化。

Description

本发明属于微电子学、电子学及电工学领域，具体地涉及各向异性导电材料的制造方法。
各向异性导电材料可用作连接的板、片上的导电部分的连接件。
所述材料含有由高导电率颗粒所形成的通路。重要的是，为使这些通路有同一样的电气参数即具有同样的导电率，以保证各向异性的导电材料具有高质量。除此之外，材料在加上压力时应有足够的弹性，它还应有足够大的尺寸。
各向异性导电材料的特性及其尺寸在很大程度上与其获得方法有关。
例如已知的各向异性导电材料的制造方法在于将电气绝缘的包括聚合物（电介质）及导电颗粒（磁性颗粒例如铁磁性颗粒）的混合料放在磁场中（JP-B-60-32285）。磁性颗粒的导电通路是在由电磁铁铁心端部的几何外形产生的高磁场强度处在聚合物薄膜中形成的。
此方法仅适用于利用磁性颗粒的场合。在实现这个方法时无论在磁铁的磁极中央还是沿磁极的边缘实际上都不能得到同样的磁场参数，相应地也不能得到导电率相同的通路，因此所得到材料的导电特性很差。此外，这个方法需要消耗的能量很大。由于在技术上不能制造出其两端的磁极尺寸很大的电磁铁并同时保证在间隙处有必要的场强量，故所得到的材料的尺寸受到了限制。
在已知的应用电场制造各向异性导电材料的方法请见Journal    Appl.Phys.Vol.60，N.4，1968    Jones    T.B、Kraybill    J.P.Active    Feedback-controlled    Dielectrophoretic    Levit     ation，p.1247-1252一文。
该方法在于将带有导电颗粒的液体电介质（电绝缘混合料）放在玻璃容器中，并将该容器放在两电极之间。然后将电位差加到两电极上。用光学方法确定导电颗粒或由这些导电颗粒形成的聚集体的垂直位置，并控制电极之间的电位差值，可达到使颗粒在液体电介质中作稳定悬浮，并产生材料的各向异性结构。
因在技术上不能同时实现对排列悬浮通路的分布位置进行连续控制，故用此方法不能得到带有大量的由导电颗粒形成的通路的材料。此外仅仅加电场来保证所得材料的各向异性结构，大大限制了用这种方法所得到材料的应用。
在本发明的基础上，提出的任务是发展能够得到具有高导电率、足够的弹性和足够大的尺寸的各向异性导电材料的制造方法。
此任务是这样完成的，即提出一种各向异性导电材料的制造方法，其中包括将含有带导电颗粒的电介质的混合料（组成物）放在两电极之间，在其上加上电位差。其中，根据本发明，还在两电极和上述混合料之间放上电绝缘的薄膜，其厚度可防止在加电位差时有导电颗粒进入电极，并且每个电极的高度大于所述电绝缘薄膜之间的高度，且至少为其三倍。再使得到的材料固化。
可利用各种能固化的材料如石蜡、聚合物-电介质等作为电介质。
可利用任何导电粒子作导电颗粒。金属颗粒如铜、铁、镧、钛、镍等及镀有金属层的非金属颗粒如镀铜的玻璃粒子都可以是这类颗粒。
任何例如用于高压设备中的薄膜都可用作电绝缘薄膜。由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚四氟乙烯制成的薄膜都可以。
如上所述，每个电极的高度大于绝缘薄膜之间的高度并至少为其三倍。这样使在电极附近和在远离电极处，产生在成形的材料上的电压不同，从而导致将周边的导电颗粒拉向电极而形成导电颗粒通路。 为了加强形成导电通路的过程而增大电极高度和绝缘薄膜间的高度的比值，但其上界受到结构上的可能性的限制。
固化过程的实现方式随所用的电介质的性质的不同而异。
在用石蜡作电介质时在加电位差之前预先将混合料加热到60-70℃，并以冷却的方式实现所得到的材料固化。
在用聚二甲基硅氧烷或环氧树脂作电介质时要将固化剂加到电绝缘的混合料中。在此情况下材料的固化和其获得同时发生。
任何的已知用于聚合物的固化剂都是这种固化剂。
在制造各向异性导电材料时，在一系列的情况下都可以至少使用两对电极。例如当需要有将平片上的两个导电触须连接起来的电气连接件时可如此要求。为了将平片上的大量导电触须连接起来，可以需要许多对电极。
按所提出的方法制成的各向异性导电材料包含由导电颗粒形成的通路，该通路沿整个材料有同样的导电率。此材料有足够的弹性，且有相当大的尺寸。
获得各向异性的导电材料的方法在技术上实行起来很简单，其实现方法如下。
将包括电介质、导电颗粒和固化剂的混合料分层注在电绝缘薄膜上，并放在各个下电极的顶面上。并将绝缘材料如有机玻璃、环氧树脂放在各下电极之间。
在混合料层的上表面上放另一个电绝缘薄膜。为此，为了防止混合料的流散而将提供的封闭件放在下电绝缘薄膜上，且其高度等于电绝缘薄膜之间的高度。在上电绝缘薄膜的上面放置上电极，在各个上电极之间还放有绝缘材料。上下电极都加以固定。
将电位差加到电极上。在混合料固化结束后去掉电位差即得到制备好的各向异性导电材料。
在利用石蜡作电介质的情况下，首先将由石蜡和导电颗粒组成的混合料预先加热到所需温度。除去所得到的材料的固化是通过冷却方式实现者外，接着的技术手段皆如上所述。其后去掉电位差。
为了更好地理解本发明而举出如下的具体实例。
实例1
将聚二甲基硅氧烷与铜颗粒相混合。在混合后加入由辛酸锡和四乙氧基甲硅烷组成的固化剂。并将所得到的混合料放到由PET制成的电绝缘薄膜上。薄膜的厚度为16微米。
在混合料层的上表面上放上同样厚度的电绝缘薄膜。电绝缘薄膜之间的高度为1mm。混合料放到配置在下电绝缘薄膜上的封闭件中。在下电绝缘薄膜的下方和上电绝缘薄膜的上方都固定有电极（一对），电极的高度为6毫米，电极上加有等于4千伏的电位差，10分钟后去掉电位差。
制成的材料的导电颗粒通路的电阻，当在材料面积（0.5×0.5）mm2上有0.5牛顿机械外压力时为0.2欧姆。
实例2
除去用两对电极外，按实例1所述的方法制备各向异性导电材料。上、下各电极都配置成相互之间的距离为1.25毫米（用环氧树脂来绝缘）。
所获得的材料具有下列特性，即按实例1所得到的材料可用作平板上的两导电区的连接件。
实例3
除使用256对电极外，按实例1所述方法制备各向异性导电材料。上下电极之间的距离为1.25毫米。
制备成的材料大小为20×20mm2。
实例4
除去电极高度为3毫米并使用256对电极外按实例1所述的方法制备各向异性导电材料。上下电极之间的距离为1.25毫米。
制备的材料的导电颗粒通路电阻，当在材料面积（0.5×0.5）mm2上加0.5牛顿（H）机械外压力时，为0.8欧姆。
实例5
除去使用由铁制成的颗粒为导电颗粒之外，按实例1所述的方法制备各向异性导电材料。
制成材料的导电通路电阻为1.2欧姆。
实例6
除去使用由铁制成导电颗粒、且每个电极的高度为3毫米外，按实例1所述的方法制备各向异性导电材料。
制成材料的导电颗粒通路电阻为6欧姆。
实例7
除去利用环氧树脂作电介质并取多乙烯多胺为固化剂外，按实例1所述的方法制备各向异性导电材料。
制成材料的导电颗粒通路电阻为0.5欧姆。
实例8
将石蜡加热到60℃并加入由镧制成的导电颗粒。除去所得到的材料的固化是通过空气冷却进行者外，按实例1所述的方法从获得的混合料中得到各向异性导电材料。其后去掉电位差。
制成材料的导电颗粒通路的电阻为1.4欧姆。

Claims (4)

1、一种制造各向异性导电材料的方法，包括将含带有导电颗粒的电介质的混合料放到两个电极之间，并在其上加上电位差，其特征在于在各电极和混合料之间放置其厚度可防止在加上电位差时使导电颗粒到达电极的电绝缘薄膜，且每个电极的高度比所述电绝缘薄膜之间的高度大，且至少为其三倍，再使所得到的材料固化。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于至少使用两对电极。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在使用石蜡作电介质的场合，在加电位差之前事先将混合料加热到60-70℃，并通过冷却使所得到的材料固化。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用聚二甲基硅氧烷或环氧树脂作电介质时在电绝缘的混合料中添加硬化剂。
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