CN110105758A - 一种基于液态金属的电子封装材料的制备及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于液态金属的电子封装材料的制备及其应用方法，将液态金属与一种或多种高分子材料混合，使液态金属分散于高分子材料中得到其液态金属和高分子材料的复合材料，分散粒径100nm‑100μm；其中液态金属体积分数为5％～90％。该液态金属电子封装材料中液态金属与高分子的混合制备以及加工方式为：压延成型、中空吹塑成型、挤出成型、注射成型、压制成型、熔融纺丝、注射吹塑成型、溶液纺丝、涂覆成型、流延成型、挤出吹塑成型等。制得的该液态金属电子封装材料除了应用于传统的塑料封装之外还可以应用于包装膜、防伪封装、电子封装、粘合剂、LED封装、包装盒、电池封装等。

Description

一种基于液态金属的电子封装材料的制备及其应用方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种基于液态金属的电子封装材料的制备和应用。
背景技术
随着社会经济的发展，现代商品经济竞争日益激烈，假冒伪劣产品层出不穷。现如今假冒伪劣商品，种类多，分布范围广，对社会的稳定和人民的利益造成严重影响。同时防伪技术随着社会经济的快速发展，大量劣质假冒产品的涌入而得到人们的重视，寻求难以破译的防伪技术已成社会亟待解决的难题。
在市场上，包装直接面对的是消费者，因此很多造假者就通过伪造包装来蒙骗消费者。因此在商品的包装方面的防伪技术已成为一个崭新的并在不断发展变化的专门技术，防伪技术其一般可分为物理防伪技术、化学防伪油墨技术、生物防伪技术、材料防伪技术、计算机网络防伪技术、防伪印刷技术等，人们将大量高新技术和成果应用于包装产品中，满足商品包装的防伪辨真。同时，这些新兴技术的发展与应用也在不断推动着产业的更新升级。从个人电脑到移动通信设备、汽车电子、空间飞行器和工业控制设备都强烈依赖封装技术。高分子材料具有来源丰富、质量轻、耐化学腐蚀性强、耐冲击和加工成型简便等优点，在电子封装领域中所占的比重越来越大，地位也日益突出。随着对封装所需功能的不断提高，对封装技术提出了更多更高的要求，同时也促进了封装材料的发展。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种基于液态金属的电子封装材料的制备及其应用方法。该电子封装材料在施加应力之后表现出从绝缘到导电的转换。
技术方案：本发明的一种基于液态金属的电子封装材料的制备方法为：将液态金属与一种或多种高分子材料混合，使液态金属分散于高分子材料中得到其液态金属和高分子材料的复合材料，分散粒径100nm-100μm；其中液态金属体积分数为5％～90％。
其中：
所述高分子材料的核心成分有聚酰亚胺类、聚乙烯醇类、聚丙烯酸类、聚氰基丙烯酸酯类、聚环氧丙烯酸酯、聚氨酯类、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯类、聚硅氧烷类、聚四氟乙烯类、聚乙二醇类、聚环氧乙烷类或聚甘油类聚合物中的一种或多种。
所述的液态金属为单质镓、或含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟合金中一种或者多种，其熔点低于100摄氏度。
所述的封装材料制备方式包括混炼、压延成型、中空吹塑成型、挤出成型、注射成型、压制成型、熔融纺丝、注射吹塑成型、溶液纺丝、涂覆成型、流延成型或挤出吹塑成型。
本发明的基于液态金属的电子封装材料的应用为，将得到的液态金属与高分子材料的复合材料，通过对其施加不同的应力，材料在应力集中处实现电路导通，使此液态金属电子封装材料表现出从绝缘到导电的转换；该液态金属电子封装材料除了应用于传统塑料封装之外还应用于包装膜、防伪封装、电子封装、粘合剂、LED封装、包装盒、电池封装。
其中，所述的通过施加不同的应力，包括压力、剪切力、弯折力或拉力。
所述的液态金属电子封装材料，在对其重复施加的应力之后通过导电性保留材料的受力历史，随着重复次数的增加材料的导通电阻发生变化，其电阻大小为10mΩ-100MΩ。
所述的液态金属电子封装材料，使用形式为膜材料、块体材料。
有益效果：与金属封装材料及高分子封装材料本发明有以下优点：
(1)本发明中申明的液态金属为质镓、或者含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟合金等其中一种或多种，其熔点低于100摄氏度。
(2)本发明中的液态金属电子封装材料(包括膜材料、块材料等)在施加应力之后表现出从绝缘到导电的转换。
(3)本发明中液态金属电子封装材料通过施加不同的力(包括压力、剪切力、弯折力、拉力等)材料在应力集中处实现电路导通。
(4)本发明中液态金属电子封装材料，在对其重复施加的力(包括压力、剪切力、弯折力、拉力等)之后可以保留材料的受力历史，随着重复次数的增加材料的导通电阻发生变化，其电阻大小10mΩ-100MΩ。
(5)本发明中的封装材料不仅适用传统塑料封装还适用于包装膜、防伪封装、电子封装、粘合剂、LED封装、包装盒、电池封装等，增大了该液态金属电子封装材料的应用范围。
(6)本发明中液态金属的电子封装材料制备以及使用加工方式包括混炼、压延成型、中空吹塑成型、挤出成型、注射成型、压制成型、熔融纺丝、注射吹塑成型、溶液纺丝、涂覆成型、流延成型、挤出吹塑成型等方式中一种或多种。
具体实施方式
本发明具体涉及一种基于液态金属的电子封装材料制备和应用，将低熔点液态金属(单质镓、或者含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟合金等其中一种或多种，其熔点低于100摄氏度)与高分子(一种或多种)结合得到其复合材料。分散粒径100nm-100μm；其中液态金属体积分数为5％～90％。该液态金属电子封装材料，对其施加不同的力包括压力、剪切力、弯折力、拉力等，则此液态金属电子封装材料在应力集中处保留不同的受力历史从而表现出从绝缘到导电的转变。该液态金属电子封装材料中高分子的核心成分有聚酰亚胺类、聚乙烯醇类、聚丙烯酸类、聚氰基丙烯酸酯类，聚环氧丙烯酸酯，聚氨酯类、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯类、聚硅氧烷类、聚四氟乙烯类、聚乙二醇类、聚环氧乙烷类、聚甘油类聚合物等(其中的一种或多种)该液态金属电子封装材料中液态金属与高分子的制备以及使用加工方式包括：压延成型、中空吹塑成型、挤出成型、注射成型、压制成型、熔融纺丝、注射吹塑成型、溶液纺丝、涂覆成型、流延成型、挤出吹塑成型等。
将得到的液态金属与高分子材料的复合材料，通过对其施加不同的应力，材料在应力集中处实现电路导通，使此液态金属电子封装材料表现出从绝缘到导电的转换；该液态金属电子封装材料除了应用于传统塑料封装之外还应用于包装膜、防伪封装、电子封装、粘合剂、LED封装、包装盒、电池封装。
为了更好地说明本发明，下面结合实例进行进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。
实施实例(高分子由一种或多种组成)，
以下实例中通过改变聚酰亚胺和液态金属的组成比例，得到不同性能的液态金属电子封装材料，各组分含量如下表(表格中电阻为受力后膜沿应力方向导电电阻，受力前膜为绝缘膜)：
步骤(1)制备液态金属颗粒与聚合物的混合物
取一定量的液态金属与基体高分子材料(聚酰亚胺)在250℃下混炼挤塑加工成膜,液态金属体积分数控制在5％～90％之间，粒径2～10微米。
步骤(2)液态金属电子封装材料的使用方法
将得到的液态金属颗粒与聚合物的复合材料，根据所需封装的模型和形状通过加热加压方式进行材料的封装。该液态金属电子封装材料，在对其重复施加的力(包括压力、剪切力、弯折力、拉力等)之后可以保留材料的受力历史，随着重复次数的增加，材料的导通电阻范围也发生变化可用于电子封装、防伪封装等。
虽然，上文中的一般性说明以及具体实例已对本发明做了详尽描述，但在本发明基础上对所列举的原材料以及反应参数的上下限、区间取值能实现本发明，这里就不做额外贅述。
性能测试：
拉伸性能测试：按CB/T 1040.3-2006进行，采用SANS E42.503型微机控制电子万能试验机在室温测试，拉伸速率为5mm/min，每种样品需测试5个样条，结果求平均值。拉伸韧性可通过对拉伸应力-应变曲线进行积分获得。
差示扫描量热仪：采用DSC25TA差示扫描量热仪进行测试。样品在氮气保护进行测试，升温速率为5℃/min，温度扫描范围为-50-250℃。
热重分析：利用TG 209F1型热重分析仪进行测试，样品在氮气保护进行测试，升温速率为10℃/min，温度扫描范围为25-800℃。
动态热机械性能测试：利用Q800型动态热力学分析仪进行测试，测试模式为双悬臂，样品尺寸为80mm×10mm×4mm，升温速率为3℃/min，频率为1Hz，测试温度范围为0-200℃。
冲击强度：用冲击试验机测试，按照GB/T 1843-2008进行，选择简支梁模式，测试温度为室温。；
硬度性能分析：用邵氏硬度计测试，测试温度为室温。
扫描电镜表征：样品拉伸测试断裂面表面形貌结构可通过FEI Nova Nano SEM450扫描电镜进行测试。
导电性测试：Keysight 34461A在室温下采用双线模式监控电阻随时间变化。电源线周期数(NPLC)和测量范围为0.02和自动模式，而测量选项为电阻2W。电线将矩形样品的两侧连接到Keysight 34461A。上述过程中，所有导线都通过绝缘带牢固地固定。

Claims (8)

1.一种基于液态金属的电子封装材料的制备方法，其特征在于该制备方法为：将液态金属与一种或多种高分子材料混合，使液态金属分散于高分子材料中得到其液态金属和高分子材料的复合材料，分散粒径100nm-100μm；其中液态金属体积分数为5％～90％。
2.根据权利要求1所述的基于液态金属的电子封装材料的制备方法，其特征在于，所述高分子材料的核心成分有聚酰亚胺类、聚乙烯醇类、聚丙烯酸类、聚氰基丙烯酸酯类、聚环氧丙烯酸酯、聚氨酯类、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯类、聚硅氧烷类、聚四氟乙烯类、聚乙二醇类、聚环氧乙烷类或聚甘油类聚合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于液态金属的电子封装材料的制备方法，其特征在于，所述的液态金属为单质镓、或含镓、铋、镉、锡、铅、镝、铟合金中一种或者多种，其熔点低于100摄氏度。
4.根据权利要求1所述的基于液态金属的电子封装材料的制备方法，其特征在于，所述的封装材料制备方式包括混炼、压延成型、中空吹塑成型、挤出成型、注射成型、压制成型、熔融纺丝、注射吹塑成型、溶液纺丝、涂覆成型、流延成型或挤出吹塑成型。
5.一种如权利要求1、2、3或4所述方法制备的基于液态金属的电子封装材料的应用，其特征在于，将得到的液态金属与高分子材料的复合材料，通过对其施加不同的应力，材料在应力集中处实现电路导通，使此液态金属电子封装材料表现出从绝缘到导电的转换；该液态金属电子封装材料除了应用于传统塑料封装之外还应用于包装膜、防伪封装、电子封装、粘合剂、LED封装、包装盒、电池封装。
6.根据权利要求5所述的基于液态金属的电子封装材料的应用，其特征在于，所述的通过施加不同的应力，包括压力、剪切力、弯折力或拉力。
7.根据权利要求5所述的基于液态金属的电子封装材料的应用，其特征在于，所述的液态金属电子封装材料，在对其重复施加的应力之后通过导电性保留材料的受力历史，随着重复次数的增加材料的导通电阻发生变化，其电阻大小为10mΩ-100MΩ。
8.根据权利要求5所述的基于液态金属的电子封装材料的应用，其特征在于，所述的液态金属电子封装材料，使用形式为膜材料、块体材料。
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Applicant before: YANGZHOU FOREWELL COMPOSITE MATERIALS Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
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Address after: 210000 rooms 301-302, building 10, phase I, Jingang Science Park, No.1 Kechuang Road, Yaohua street, Qixia District, Nanjing City, Jiangsu Province

Applicant after: Jiangsu Fuqin Electronic Material Co.,Ltd.

Address before: 210000 rooms 301-302, building 10, phase I, Jingang Science Park, No.1 Kechuang Road, Yaohua street, Qixia District, Nanjing City, Jiangsu Province

Applicant before: Jiangsu Fuwei Electronic Material Technology Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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Application publication date: 20190809