CN109486462A - 一种导电银胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于导电胶技术领域，尤其涉及一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：改性环氧树脂20～45份，纳米银包覆二氧化硅微粒15～40份，固化剂2～10份，固化促进剂1～5份，稀释剂1～5份，偶联剂1～5份，消泡剂0.1～2份，流平剂0.1～1份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为60～800nm。相比于现有技术，本发明降低银材料的使用量，降低成本；采用改性环氧树脂使得导电银胶体积电阻降低且粘接强度提高；可在120℃/10min的热环境下进行热固化，提升固化效率；固化后具有良好的粘结性、导电性和耐热性，适用于石英晶体谐振器以及其它电子元件的粘接。另外，本发明还提供一种导电银胶的制备方法。

Description

一种导电银胶及其制备方法

技术领域

本发明属于导电胶技术领域，尤其涉及一种导电银胶及其制备方法。

背景技术

导电胶具有很多优点：环境友好，无有毒金属，工艺中无需预清洗和焊后清洗；固化温度温和，大大降低了对电子器件的热损伤和内应力，特别适用于热敏性材料和不可焊接的材料。导电胶的诸多优点，适应了当今电子器件小型化、轻薄化、集成化的发展趋势，被广泛的应用于IC、LED、石英晶体谐振器等微电子封装领域。

导电胶一般由树脂、导电填料和添加剂组成，固化或干燥后形成具有一定导电、导热和力学等综合性能的胶黏剂。虽然在很多电子领域导电胶已经代替锡铅焊料，但是还是普遍存在一些缺点：体积电阻率偏高、粘接强度不够、固化效率低等。人们为了提高导电胶的导电性能，往往会增加金属填料的含量(65％～90％)，虽然能在一定程度上增加其导电性，但也会因为树脂含量的减少而丧失部分机械性能、增加导电胶的粘度、降低粘接强度以及操作性能，无法适未来先进工艺喷射式快速点胶工艺，而且还大大地提高了导电胶的成本。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种导电银胶，体积电阻率较低、粘接强度较高、固化效率高且成本低，并且适合喷射式快速点胶工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：

所述纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为60～800nm。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述改性环氧树脂包括缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂中的至少一种。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述固化剂包括有机酸酰肼型固化剂、三氟化硼-胺络合物型固化剂和多胺盐型固化剂中的至少一种。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述固化促进剂包括苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和/或异丁醇改性咪唑类固化促进剂。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述稀释剂包括新戊二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和木质素偶联剂中的至少一种。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述消泡剂包括聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯、高级醇和磷酸三丁酯中的至少一种。

作为本发明所述的导电银胶的一种改进，所述流平剂包括磷酸酯改性丙烯酸、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷中的至少一种。

本发明的目的之二在于：提供一种所述的导电银胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将固化剂、固化促进剂、稀释剂、偶联剂按比例加入到改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入消泡剂和流平剂，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)本发明采用纳米银包覆二氧化硅微粒替代传统的银粉或银纳米线，降低银材料的使用量，进而降低成本；

2)本发明采用改性环氧树脂，使得导电银胶在固化时收缩率降低，体积电阻降低，而且能提高粘接强度；

3)本发明的导电银胶可在120℃/10min的热环境下进行热固化，降低了热量损耗，同时大大提升固化效率；

4)本发明的导电银胶固化后具有良好的粘结性、导电性和耐热性，适用于石英晶体谐振器以及其它电子元件的粘接。

5)本发明通过降低银含量，实现对导电银胶的粘稠度及触变指数的调整，从而满足喷射式快速点胶工艺要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂20份，纳米银包覆二氧化硅微粒15份，有机酸酰肼型固化剂2份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂1份，新戊二醇二缩水甘油醚1份，硅烷偶联剂1份，聚氧丙烯甘油醚0.1份，磷酸酯改性丙烯酸0.1份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为60nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将有机酸酰肼型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂、新戊二醇二缩水甘油醚、硅烷偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯甘油醚和磷酸酯改性丙烯酸，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例2

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油酯类改性环氧树脂45份，纳米银包覆二氧化硅微粒40份，三氟化硼-胺络合物型固化剂10份，异丁醇改性咪唑类固化促进剂5份，烯丙基缩水甘油醚5份，铝酸酯偶联剂5份，聚氧丙烯2份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷1份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为100nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将三氟化硼-胺络合物型固化剂、异丁醇改性咪唑类固化促进剂、烯丙基缩水甘油醚、铝酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油酯类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯和聚醚聚酯改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例3

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油胺类改性环氧树脂25份，纳米银包覆二氧化硅微粒20份，多胺盐型固化剂5份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂共3份，间苯二酚二缩水甘油醚3份，钛酸酯偶联剂3份，高级醇1份，烷基改性有机硅氧烷0.5份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为150nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将多胺盐型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂、间苯二酚二缩水甘油醚、钛酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油胺类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入高级醇和烷基改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例4

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：海因环氧树脂30份，纳米银包覆二氧化硅微粒25份，有机酸酰肼型固化剂和三氟化硼-胺络合物型固化剂共6份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂2份，新戊二醇二缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚共2份，木质素偶联剂2份，磷酸三丁酯0.5份，磷酸酯改性丙烯酸和聚醚聚酯改性有机硅氧烷共0.3份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为200nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将有机酸酰肼型固化剂和三氟化硼-胺络合物型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂、新戊二醇二缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚、木质素偶联剂按比例加入到海因环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入磷酸三丁酯和磷酸酯改性丙烯酸、聚醚聚酯改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例5

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂和缩水甘油酯类改性环氧树脂共35份，纳米银包覆二氧化硅微粒30份，有机酸酰肼型固化剂和多胺盐型固化剂共8份，异丁醇改性咪唑类固化促进剂4份，新戊二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚共4份，硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂共4份，聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯共1.5份，磷酸酯改性丙烯酸和烷基改性有机硅氧烷共0.6份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为250nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将有机酸酰肼型固化剂和多胺盐型固化剂、异丁醇改性咪唑类固化促进剂、新戊二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚、硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂和缩水甘油酯类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯和磷酸酯改性丙烯酸、烷基改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例6

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂共40份，纳米银包覆二氧化硅微粒35份，三氟化硼-胺络合物型固化剂和多胺盐型固化剂共8份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂共3份，烯丙基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚共4份，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂共2份，聚氧丙烯甘油醚和高级醇共0.8份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷共0.4份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为300nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将三氟化硼-胺络合物型固化剂和多胺盐型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂、烯丙基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯甘油醚和高级醇和聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例7

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂和海因环氧树脂共42份，纳米银包覆二氧化硅微粒36份，有机酸酰肼型固化剂7份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂2份，新戊二醇二缩水甘油醚4份，硅烷偶联剂和木质素偶联剂共3份，聚氧丙烯甘油醚和磷酸三丁酯共1.2份，磷酸酯改性丙烯酸0.6份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为400nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将有机酸酰肼型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂、新戊二醇二缩水甘油醚、硅烷偶联剂和木质素偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂和海因环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯甘油醚、磷酸三丁酯和磷酸酯改性丙烯酸，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例8

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油酯类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂共28份，纳米银包覆二氧化硅微粒24份，三氟化硼-胺络合物型固化剂3份，异丁醇改性咪唑类固化促进剂2份，烯丙基缩水甘油醚2份，铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂共2份，聚氧丙烯和高级醇共0.2份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷0.2份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为500nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将三氟化硼-胺络合物型固化剂、异丁醇改性咪唑类固化促进剂、烯丙基缩水甘油醚、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油酯类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯、高级醇和聚醚聚酯改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例9

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油酯类改性环氧树脂和海因环氧树脂共40份，纳米银包覆二氧化硅微粒30份，多胺盐型固化剂5份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂共2份，间苯二酚二缩水甘油醚3份，铝酸酯偶联剂和木质素偶联剂共3份，聚氧丙烯和磷酸三丁酯共1份，烷基改性有机硅氧烷0.5份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为600nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将多胺盐型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂、间苯二酚二缩水甘油醚、铝酸酯偶联剂和木质素偶联剂按比例加入到缩水甘油酯类改性环氧树脂和海因环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯、磷酸三丁酯和烷基改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例10

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂共38份，纳米银包覆二氧化硅微粒25份，有机酸酰肼型固化剂8份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂4份，新戊二醇二缩水甘油醚3份，钛酸酯偶联剂和木质素偶联剂共2份，高级醇和磷酸三丁酯共0.8份，磷酸酯改性丙烯酸0.4份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为700nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将有机酸酰肼型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂、新戊二醇二缩水甘油醚、钛酸酯偶联剂和木质素偶联剂按比例加入到缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入高级醇、磷酸三丁酯和磷酸酯改性丙烯酸，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例11

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂共30份，纳米银包覆二氧化硅微粒28份，三氟化硼-胺络合物型固化剂6份，异丁醇改性咪唑类固化促进剂3份，烯丙基缩水甘油醚3份，木质素偶联剂2份，聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯和高级醇共1.5份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷0.5份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为750nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将三氟化硼-胺络合物型固化剂、异丁醇改性咪唑类固化促进剂、烯丙基缩水甘油醚、木质素偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂和缩水甘油胺类改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯、高级醇和聚醚聚酯改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

实施例12

本实施例提供一种导电银胶，包括以下质量份数的组成：缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂共45份，纳米银包覆二氧化硅微粒30份，多胺盐型固化剂9份，苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂共5份，间苯二酚二缩水甘油醚4份，铝酸酯偶联剂3份，聚氧丙烯、高级醇和磷酸三丁酯共2份，烷基改性有机硅氧烷1份；纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为800nm。

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将多胺盐型固化剂、苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和异丁醇改性咪唑类固化促进剂、间苯二酚二缩水甘油醚、铝酸酯偶联剂按比例加入到缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入聚氧丙烯、高级醇、磷酸三丁酯和烷基改性有机硅氧烷，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。

性能测试

对各实施例的导电银胶进行以下性能测试：

1)粘度测试，使用设备为流变仪，将适量的导电银胶放入托盘，按规定程序测试，每个实施例制作5个试样，取这5个试样测得的粘度的平均值。

2)体积电阻率测试，将制备好的导电银胶试样均匀涂布于用无水乙醇擦拭过的有机玻璃板上的两块玻璃片之间，室温固化。采用四电极电阻测试法测试。

3)粘接强度测试，以导电银胶为粘接剂，以铝片为基板，采用单面搭接试片。粘接强度的测试在微机控制电子万能试验机上进行。

4)固化温度：测试导电银胶体积电阻率和粘接强度达到稳定的温度。

5)固化时间：测试导电银胶体积电阻率和粘接强度达到温度的时间。

以上各项性能测试的测试结果见表1。

表1各实施例的导电银胶性能参数

由上表可知，与市售产品相比，本发明的导电银胶体积电阻率低、粘接强度高、固化温度低、固化时间短，也起到了节能、提高产能的综合效果。这是因为本发明采用纳米银包覆二氧化硅微粒替代传统的银粉或银纳米线，降低了银材料的使用量，降低了银在体系中的含量，从而降低粘度；而且本发明采用改性环氧树脂，使得导电银胶在固化时收缩率降低，体积电阻降低，而且提高了粘接强度。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种导电银胶，其特征在于，包括以下质量份数的组成：

所述纳米银包覆二氧化硅微粒的粒径为60～800nm。

2.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述改性环氧树脂包括缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂和海因环氧树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述固化剂包括有机酸酰肼型固化剂、三氟化硼-胺络合物型固化剂和多胺盐型固化剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述固化促进剂包括苯甲醇改性咪唑类固化促进剂和/或异丁醇改性咪唑类固化促进剂。

5.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述稀释剂包括新戊二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和木质素偶联剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述消泡剂包括聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯、高级醇和磷酸三丁酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的导电银胶，其特征在于：所述流平剂包括磷酸酯改性丙烯酸、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷中的至少一种。

9.一种权利要求1～8任一项所述的导电银胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将固化剂、固化促进剂、稀释剂、偶联剂按比例加入到改性环氧树脂中，搅拌混合均匀，制成基础树脂；

步骤二，将纳米银包覆二氧化硅微粒分批次加入到步骤一得到的基础树脂中，搅拌混合均匀；

步骤三，往步骤二所得加入消泡剂和流平剂，搅拌均匀，过滤、真空脱泡、包装，得到导电银胶。