CN107102489A - 一种异方性导电胶、导电球及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异方性导电胶、导电球及其制作方法，其中所述导电球包括第一绝缘球体以及包覆在所述第一绝缘球体的表面上且具有导电性的导电粒子，且所述导电粒子通过化学键合方式附着于所述第一绝缘球体的表面上。本发明的导电球制作方法简单，在受热压形变时，其结构不易破碎以致损伤基板和芯片，可较好地维持导通效果，能够明显降低异方性导电胶中在X轴和Y轴方向上的导通概率，实现Z轴方向上的导通。

Description

一种异方性导电胶、导电球及其制作方法

技术领域

本发明涉及液晶显示器领域，特别是涉及一种异方性导电胶、导电球及其制作方法。

背景技术

随着电子产品朝着轻、薄、短和小化快速发展，以液晶显示器为显示面板的电子产品得到广泛应用，尤其是在计算机、移动终端或数字处理器等产品上，液晶显示器已经成为重要组成部分。为了完成显示信号的控制，液晶显示器必须连动驱动芯片。目前，具有异方性导电作用的导电胶连接IC芯片与基板之间的电极使之导通，同时能够避免相邻电极之间导通。

导电胶结构中起导电作用的材料为导电球，通过在胶材中混合导电球，再使导电球在热压条件下连接上下基板，实现X、Y轴水平方向绝缘，Z轴垂直方向导通。同时导电胶材在受热作用下实现固化，固定导电球位置。目前应用的导电球多以高分子塑料为核心结构，外围包覆金属层。高分子核心结构起到支撑与形变作用，金属层起到导电作用。

目前异方性导电胶中，导电球外围包覆的金属主要有金、镍(Ni)、金(Au)、镍上镀金、银及锡等合金。国内外镀金工艺主要采用氰化镀金技术，但是氰化镀金毒性很大，生产时要求具备良好的通风设备和废水处理条件。另外，镀膜制程耗能较高，工艺较复杂，导致成本居高不下。更重要的是，金属导电层在受压发生形变时容易破碎，可形变范围较小，存在造成基板及芯片被刺穿的风险。同时由于导电球可能发生水平接触，造成导电胶X、Y轴水平方向导通。以上技术问题亟待解决。

发明内容

本发明主要提供一种异方性导电胶、导电球及其制作方法，以解决现有技术中，由金属导电层包覆绝缘体形成的导电球，在受到热压发生形变时，形变范围小容易发生破碎，以致刺穿基板和芯片的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一技术方案如下：提供过一种导电球，所述导电球包括第一绝缘球体以及包覆在所述第一绝缘球体的表面上且具有导电性的导电粒子，且所述导电粒子通过化学键合方式附着于所述第一绝缘球体的表面上。

可选地，所述导电粒子为具有导电作用的碳纳米管。

可选地，所述导电球进一步包括第二绝缘球体，所述第二绝缘球体通过化学键合方式附着于所述碳纳米管的表面上，其中所述第二绝缘球体的直径小于所述第一绝缘球体的直径。

可选地，所述第二绝缘球体部分包覆所述碳纳米管，且所述第二绝缘球体在受到第一方向的压力作用时，能够相对所述碳纳米管表面向第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

可选地，所述第一绝缘球体的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体的直径为所述第一绝缘球体的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述导电球中，所述第一绝缘球体与所述碳纳米管之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体与所述第一绝缘球体之间的质量比范围为1：1～5:1。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案如下：提供一种异方性导电胶，其包括胶材以及散布于所述胶材中的如上述任一项所述的导电球。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一技术方案如下：提供一种导电球的制作方法，其包括以下步骤：

将碳纳米管、第一绝缘球体与第二绝缘球体分别进行表面活化处理，以在三者表面分别形成第一活性基团、第二活性基团和第三活性基团，且所述第二活性基团与所述第三活性基团均可与所述第一活性基团进行键合反应；

将所述碳纳米管的第一活性基团与所述第一绝缘球体的第二活性基团进行键合反应，以使得所述碳纳米管包覆所述第一绝缘球体；

将所述第二绝缘球体的第三活性基团与所述碳纳米管的第一活性基团进行键合反应，使得所述第二绝缘球体部分包覆所述碳纳米管，以形成导电球。

可选地，所述第一绝缘球体的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体的直径为所述第一绝缘球体的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述键合导电球中，所述第一绝缘球体与所述碳纳米管之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体与所述第一绝缘球体之间的质量比范围为1:1～5:1。

可选地，通过羟基化、羧基化与氨基化中的至少一种方法对所述碳纳米管、所述第一绝缘球体与所述第二绝缘球体进行表面活化处理。

可选地，所述碳纳米管的第一活性基团与所述第一绝缘球体的第二活性基团的键合反应以及所述第二绝缘球体的第三活性基团与所述碳纳米管的第一活性基团的键合反应均在溶液中进行，且所述碳纳米管以粉末形式添加到所述溶液中。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的导电球通过在第一绝缘球体的表面上包覆具有导电性的导电粒子，且该导电粒子通过化学键合方式附着于所述第一绝缘球体的表面上，解决了现有技术中，异方性导电胶中的导电球在受到热压发生形变时，形变范围小容易发生破碎，以致刺穿基板和芯片的问题。

附图说明

图1是本发明导电球的一实施方式的部分结构示意图；

图2是本发明异方性导电胶的一实施方式的部分结构示意图；

图3是本发明异方性导电胶在受到热压时的一实施方式的部分结构示意图；

图4是本发明的导电球的一实施方式的制作步骤的示意图；

图5是本发明的碳纳米管进行表面活化的示意图；

图6是本发明的第一绝缘球体进行表面活化的示意图；

图7是本发明的第二绝缘球体进行表面活化的示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种导电球100。

请参阅图1，图1是本实施例的导电球100的部分结构示意图。从图1可以看到，本发明的一种导电球100，包括第一绝缘球体20以及包覆在所述第一绝缘球体20的表面上且具有导电性的导电粒子，且所述导电粒子通过化学键合方式附着于所述第一绝缘球体20的表面上。

在本实施例中，优选所述导电粒子为具有导电作用的碳纳米管10。

从图1可以看到，所述导电球100进一步包括第二绝缘球体30，所述第二绝缘球体30通过化学键合方式附着于所述碳纳米管10的表面上，其中所述第二绝缘球体30的直径小于所述第一绝缘球体20的直径。另外，本实施例优选所述第一绝缘球体20和所述第二绝缘球体30均为树脂球。

在本实施例中，所述第二绝缘球体30部分包覆所述碳纳米管10，且所述第二绝缘球体30在受到第一方向的压力作用时，能够相对所述碳纳米管10表面向第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

在本实施例中，优选所述第一绝缘球体20的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体30的直径为所述第一绝缘球体20的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述导电球100中，所述第一绝缘球体20与所述碳纳米管10之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体30与所述第一绝缘球体20之间的质量比范围为1：1～5:1。

本发明的原理如下：

本发明的碳纳米管10是通过化学键合方式和第一绝缘球体20键合在一起的，包覆在第一绝缘球体20上的碳纳米管10不像金属导电体那样成一整块，不容易发生破碎，而且碳纳米管10的柔韧性较好，可形变量大，受力时其机构不容易被破坏，可以维持导通。另外，第二绝缘球体30也是通过化学键合方式和碳纳米管10键合在一起，在受到热压/压力时，第二绝缘球体30可以相对于碳纳米管10移动垂直于热压/压力的方向，使该垂直于热压/压力的方向绝缘。

本发明的导电球100通过在第一绝缘球体20的表面上包覆具有导电性的碳纳米管10，且该碳纳米管10通过化学键合方式附着于第一绝缘球体20的表面上。另外，通过在第一绝缘球体20表面上部分覆盖第二绝缘球体30，且该第二绝缘球体30通过化学键合方式附着于碳纳米管10上，不仅解决了现有技术中，异方性导电胶中的导电球100在受到热压发生形变时，形变范围小容易发生破碎，以致刺穿基板300和芯片的问题，还使得导电球100在受到热压时，第二绝缘球体30能够相对碳纳米管10表面向第二方向移动，可以使得导电体在第二方向绝缘，其中所述第一方向与所述第二方向相垂直。

实施例二

本实施例提供一种异方性导电胶，该异方性导电胶包括胶材200以及散布于所述胶材200中的如实施例一所述的导电球100。由于该导电球100已经在实施例一中进行了详细的说明，在此不再重复说明。

请参阅图2和图3，图2是本发明异方性导电胶的一实施方式的部分结构示意图，图3是本发明异方性导电胶在受到热压时的一实施方式的部分结构示意图。从图2可以看到，胶材200涂布在基板300上，导电球100混合在胶材200中，第二绝缘球体30在碳纳米管10的各个方向附着。从图3可以看到，当受到热压/压力时，第二绝缘球体30就可以相对碳纳米管10向与热压/压力方向相垂直的方向移动，既可以使得热压/压力方向上导通，也可以使得与热压/压力方向相垂直的方向绝缘。

本发明的异方性导电胶，其导电球100通过在第一绝缘球体20的表面上包覆具有导电性的碳纳米管10，且该碳纳米管10通过化学键合方式附着于第一绝缘球体20的表面上。另外，通过在第一绝缘球体20表面上部分覆盖第二绝缘球体30，且该第二绝缘球体30通过化学键合方式附着于碳纳米管10上，不仅解决了现有技术中，异方性导电胶中的导电球100在受到热压发生形变时，形变范围小容易发生破碎，以致刺穿基板300和芯片的问题，还使得导电球100在受到热压时，第二绝缘球体30能够相对碳纳米管10表面向第二方向移动，可以使得导电体在第二方向绝缘，其中所述第一方向与所述第二方向相垂直。

实施例三

本实施例提供一种导电球100的制作方法。

请参阅图4～7，图4是本发明的导电球100的一实施方式的制作步骤的示意图，图5是本发明的碳纳米管10进行表面活化的示意图，图6是本发明的第一绝缘球体20进行表面活化的示意图，图7是本发明的第二绝缘球体30进行表面活化的示意图。

从图4可以看到，本发明的导电球100的制作方法，其包括以下步骤：

步骤S101：将碳纳米管10、第一绝缘球体20与第二绝缘球体30分别进行表面活化处理，以在三者表面分别形成第一活性基团、第二活性基团和第三活性基团，且所述第二活性基团与所述第三活性基团均可与所述第一活性基团进行键合反应。

其中，所述第一绝缘球体20和所述第二绝缘球体30均优选为树脂球，包括表面带有孔状树脂球，具有凸起结构树脂球等等。所述第一绝缘球体20的直径大于所述第二绝缘球体30的直径。所述第一活性基团如图5所示的A基团，所述第二活性基团如图6所示的B基团，所述第三活性基团如图7所示的C基团。

在本步骤中，是通过羟基化、羧基化与氨基化中的至少一种方法对所述碳纳米管10、所述第一绝缘球体20与所述第二绝缘球体30进行表面活化处理的。

碳纳米管10的羟基化可在NaoH溶液加热条件下进行，羧基化可将碳纳米管10加入到硝酸与硫酸混合液中进行，碳纳米管10氨基化可由碳纳米管10酰氯化、酰胺化和消去反应制备，当然，制备条件不受限制。如图5所示，处理后的碳纳米管10表面带有A基团，即第一活性基团。碳纳米管10表面带有何种基团，需要参考第一绝缘球体20及第二绝缘球体30表面的基团结构。将处理后带有第一活性基团的碳纳米管10进行稀释离心、洗净、干燥处理。

在本步骤中，所述碳纳米管10的第一活性基团与所述第一绝缘球体20的第二活性基团的键合反应以及所述第二绝缘球体30的第三活性基团与所述碳纳米管10的第一活性基团的键合反应均在溶液中进行，且所述碳纳米管10以粉末形式添加到所述溶液中。

步骤S102：将所述碳纳米管10的第一活性基团与所述第一绝缘球体20的第二活性基团进行键合反应，以使得所述碳纳米管10包覆所述第一绝缘球体20。

在本步骤中，取一定量表面带有第一活性基团的碳纳米管10粉末溶解于去离子水中，向其中加入表面带有第二活性基团的第一绝缘球体20，超声震荡大约10min后得到混合溶液，该阶段碳纳米管10会对所述第一绝缘球体20进行包覆。

步骤S103：将所述第二绝缘球体30的第三活性基团与所述碳纳米管10的第一活性基团进行键合反应，使得所述第二绝缘球体30部分包覆所述碳纳米管10，以形成所述导电球100。

在本步骤中，是在上一步骤得到的混合溶液中，加入一定量表面带有第三活性基团的第二绝缘球体30，经过超声震荡大约10min后得到混合溶液，该阶段第二绝缘球体30表面的第三活性基团会键接在碳纳米管10表面的第一活性基团上，形成以第一绝缘球体20为核心，外层分别包覆碳纳米管10与第二绝缘球体30结构的导电球100。最后将该混合溶液进行稀释离心、洗净、干燥处理。

在本实施例中，优选所述第一绝缘球体20的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体30的直径为所述第一绝缘球体20的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述键合导电球100中，所述第一绝缘球体20与所述碳纳米管10之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体30与所述第一绝缘球体20之间的质量比范围为1:1～5:1。

本发明的导电球100的制作方法，通过在第一绝缘球体20的表面上包覆具有导电性的碳纳米管10，且该碳纳米管10通过化学键合方式附着于第一绝缘球体20的表面上。另外，通过在第一绝缘球体20表面上部分覆盖第二绝缘球体30，且该第二绝缘球体30通过化学键合方式附着于碳纳米管10上，不仅解决了现有技术中，异方性导电胶中的导电球100在受到热压发生形变时，形变范围小容易发生破碎，以致刺穿基板300和芯片的问题，还使得导电球100在受到热压时，第二绝缘球体30能够相对碳纳米管10表面向第二方向移动，可以使得导电体在第二方向绝缘，其中所述第一方向与所述第二方向相垂直。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种导电球，其特征在于，所述导电球包括第一绝缘球体以及包覆在所述第一绝缘球体的表面上且具有导电性的导电粒子，且所述导电粒子通过化学键合方式附着于所述第一绝缘球体的表面上。

2.根据权利要求1所述的导电球，其特征在于，所述导电粒子为具有导电作用的碳纳米管。

3.根据权利要求2所述的导电球，其特征在于，所述导电球进一步包括第二绝缘球体，所述第二绝缘球体通过化学键合方式附着于所述碳纳米管的表面上，其中所述第二绝缘球体的直径小于所述第一绝缘球体的直径。

4.根据权利要求3所述的导电球，其特征在于，所述第二绝缘球体部分包覆所述碳纳米管，且所述第二绝缘球体在受到第一方向的压力作用时，能够相对所述碳纳米管表面向第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

5.根据权利要求3所述的导电球，其特征在于，所述第一绝缘球体的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体的直径为所述第一绝缘球体的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述导电球中，所述第一绝缘球体与所述碳纳米管之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体与所述第一绝缘球体之间的质量比范围为1：1～5:1。

6.一种异方性导电胶，其特征在于，其包括胶材以及散布于所述胶材中的如权利要求1～5任一项所述的导电球。

7.一种导电球的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳纳米管、第一绝缘球体与第二绝缘球体分别进行表面活化处理，以在三者表面分别形成第一活性基团、第二活性基团和第三活性基团，且所述第二活性基团与所述第三活性基团均可与所述第一活性基团进行键合反应；

将所述碳纳米管的第一活性基团与所述第一绝缘球体的第二活性基团进行键合反应，以使得所述碳纳米管包覆所述第一绝缘球体；

将所述第二绝缘球体的第三活性基团与所述碳纳米管的第一活性基团进行键合反应，使得所述第二绝缘球体部分包覆所述碳纳米管，以形成导电球。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述第一绝缘球体的直径为3～10μm，所述第二绝缘球体的直径为所述第一绝缘球体的直径的十分之一到五十分之一，且在每个所述键合导电球中，所述第一绝缘球体与所述碳纳米管之间的质量比范围为5:1～100:1，所述第二绝缘球体与所述第一绝缘球体之间的质量比范围为1:1～5:1。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，通过羟基化、羧基化与氨基化中的至少一种方法对所述碳纳米管、所述第一绝缘球体与所述第二绝缘球体进行表面活化处理。

10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述碳纳米管的第一活性基团与所述第一绝缘球体的第二活性基团的键合反应以及所述第二绝缘球体的第三活性基团与所述碳纳米管的第一活性基团的键合反应均在溶液中进行，且所述碳纳米管以粉末形式添加到所述溶液中。