CN111909633A

CN111909633A - 一种低温固化导电胶及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111909633A
Application number: CN202010675411.6A
Authority: CN
Inventors: 张传勇; 柯松; 柯明新
Original assignee: Jiangsu Csi Material Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Csi Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2040-07-14
Also published as: CN111909633B

Abstract

一种低温固化导电胶及其制备方法和应用。该低温固化导电胶的原料组成为：3wt％‑10wt％的脂环族环氧树脂、2wt％‑4wt％的环氧稀释剂、1wt％‑2wt％的氧杂环丁烷、1wt％‑2wt％的阳离子热引发剂、1wt％‑2wt％的偶联剂、80wt％‑90wt％的银粉、0.4wt％‑0.7wt％的银粉表面处理剂、0.03wt％‑0.1wt％的消泡剂，各原料组成的总质量百分比之和为100％。本发明还提供了上述低温固化导电胶的制备方法，本发明的低温固化导电胶可以实现低温(80℃)短时固化，同时耐高温(85℃)高湿(85％RH)。

Description

一种低温固化导电胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种导电胶，尤其涉及一种具有低温固化性能的导电胶，属于组合物及其制备技术领域。

背景技术

1966年，导电银胶被发明之后，在电子科技相关领域得到了快速的发展。在半导体集成电路封装、集成电路的表面连线、计算机表面电路连线、液晶显示器、发光二极管、有机发光屏、印刷电路板、压电陶瓷以及焊剂取代等许多领域有着重要的作用。

人们对于手机拍照功能的追求越来越高，除了像素方面的要求，广角，变焦等原本手机相机不具备的功能在近几年被广泛的集成于同一个手机上。但是一个手机镜头是不能同时拥有那么的功能，往往至少需要好几个镜头组装到一起来满足这样的需求。这时需要利用导电胶将各个组装好的镜头粘接起来，并且电传输优异。单个装配好的镜头，不能承受85℃以上的高温。与此同时，部分高端手机需要具备防水能力。这就要求导电银胶同时具备低温固化，接触电阻低，并且在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天等性能。

现有的导电胶主要是由树脂基体和导电填料组成。树脂部分主要为导电胶提供固化性能、存储性能、力学性能、力学性能和粘接性能；导电填料主要影响树脂的导电性能，导电填料的选择及用料对导电胶的导电性能及其稳定性起到重要的作用，为了达到较好的导电性和长期连接可靠性，导电填料一般选用银粉。而随着电子技术的飞速发展和应用场景的多元化，现有的导电胶越来越不适应各种应用场景的需求，固化温度高、固化时间长、导电稳定性差、成本高等问题都限制了导电胶的进一步发展。而对于多镜头粘接的导电胶选择相对匮乏，需要平衡优化好的低温固化导电银胶。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以实现低温(80℃)短时固化、导电性能优异，同时能耐高温(85℃)高湿(85％RH)的导电胶。

本发明的另一目的在于提供上述导电胶的制备方法和应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：该低温固化导电胶的原料组成为：3wt％-10wt％的脂环族环氧树脂、2wt％-4wt％的环氧稀释剂、1wt％-2wt％的氧杂环丁烷、1wt％-2wt％的阳离子热引发剂、1wt％-2wt％的偶联剂、80wt％-90wt％的银粉、0.4wt％-0.7wt％的银粉表面处理剂、0.03wt％-0.1wt％的消泡剂，各原料组成的总质量百分比之和为100％。

在本发明的一具体实施方式中，其中，采用的脂环族环氧树脂为2021P(作为主体树脂)。其中，采用的环氧稀释剂为1,6-乙二醇二缩水甘油醚YED-216D(作为稀释剂，降低粘度)。其中，采用的单官能团氧杂环丁烷TCM-101，(用以提高固化反应速率)。其中，采用的阳离子热引发剂为胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632(用以引发固化)。其中，采用的偶联剂为KH560(用以提高与不锈钢之间的耐水性)。其中，采用的银粉为平均粒径为3μm的球形银粉YK-301A。其中，采用的银粉表面处理剂为乙二酸(用以降低表面氧化银的存在，提高银的导电性能，降低整个体系的体积电阻率)。其中，采用的消泡剂为KSZ-66(用于消除体系气泡)。

在本发明的一具体实施方式中，该低温固化导电胶的原料组成为：3wt％-5wt％的脂环族环氧树脂、2wt％-3wt％的环氧稀释剂、1.5wt％-2wt％的氧杂环丁烷、1wt％-1.5wt％的阳离子热引发剂、1wt％-1.5wt％的偶联剂、85wt％-90wt％的银粉、0.5wt％-0.7wt％的银粉表面处理剂、0.03wt％-0.06wt％的消泡剂，各原料组成的总质量百分比之和为100％。

在本发明的一具体实施方式中，该低温固化导电胶的原料组成为4.01％的脂环族环氧树脂、2.66％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1.53％的氧杂环丁烷、1.13％的阳离子热引发剂、1.19％的偶联剂、88.78％的银粉、0.66％的银粉表面处理剂、0.04％消泡剂。

本发明还提供了低温固化导电胶的制备方法，该制备方法包括：

将脂环族环氧树脂、环氧稀释剂、氧杂环丁烷、偶联剂、银粉表面处理剂和消泡剂混合，高速分散进行预混，30℃-40℃(优选为36℃)下加热1.5h-2.5h，溶解阳离子热引发剂，得到树脂基体；

将树脂基体与银粉高速分散，三辊机进行研磨，真空搅拌，混合脱泡，得到低温固化导电胶。

在本发明的一具体实施方式中，高速分散的转速为1000-2000rmp。其中，进行预混、树脂基体与银粉混合时的分散转速可以相同也可以不同。

在本发明的一具体实施方式中，在可以在行星搅拌机中进行真空搅拌。真空搅拌的压力为-0.1MPa，真空搅拌的温度为常温，真空搅拌是在25rmp下搅拌2h。

本发明又提供了一种电子设备，该电子设备包括由本发明的低温固化导电胶粘接的结构。这里的电子设备包括但不限于手机、集成电路板、半导体器件。

本发明的低温固化导电胶的固化温度不超过85℃，在80℃下的固化时间仅为15min。并且，该低温固化导电胶具有一定的耐温耐湿性能和较高的导电性能，体积电阻率为3×10^-4Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为0.2Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天1Ω。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：4.01％的脂环族环氧树脂2021P、2.66％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1.53％的氧杂环丁烷TCM-101、1.13％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1.19％的偶联剂KH560、88.78％的银粉(平均粒径为3μm)、0.66％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.04％消泡剂KSZ-66。

上述低温固化导电胶是通过以下步骤制备得到的：

将脂环族环氧树脂、环氧稀释剂、氧杂环丁烷、偶联剂、银粉表面处理剂和消泡剂混合，在高速(1000-2000rmp)分散混合机中进行预混，36℃下加热2h后，溶解阳离子热引发剂，得到树脂基体；

将树脂基体与银粉在高速(1000-2000rmp)分散混合机中进行预混，三辊机进行研磨，最后行星搅拌机在真空-0.1MPa下，常温25rmp搅拌2小时，混合脱泡，得到低温固化导电胶。

该低温固化导电胶的外观呈灰色、不流动，比重为5.2，粘度(cP)为25000。

将本实施例的上述低温固化导电胶，进行本领域常规的性能测试，结果如表1所示。

表1

实施例2

本实施例提供了一种低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：10％的脂环族环氧树脂2021P、4％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、2％的氧杂环丁烷TCM-101、2％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1.2％的偶联剂KH560、80％的银粉(平均粒径为3μm)、0.7％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.1％消泡剂KSZ-66。

本实施例的低温固化导电胶的体积电阻率为7×10^-3Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为3.5Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天4Ω，在80℃下的固化时间仅为20min。

实施例3

本实施例提供了一种低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：4.5％的脂环族环氧树脂2021P、2％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1％的氧杂环丁烷TCM-101、1％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1％的偶联剂KH560、90％的银粉(平均粒径为3μm)、0.4％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.1％消泡剂KSZ-66。

本实施例的低温固化导电胶的体积电阻率为2.5×10^-4Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为0.1Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天0.1Ω，在80℃下的固化时间仅为17min。

对比例1

本对比例提供了一种低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：2％的脂环族环氧树脂2021P、2％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1％的氧杂环丁烷TCM-101、1％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1％的偶联剂KH560、92.5％的银粉(平均粒径为3μm)、0.4％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.1％消泡剂KSZ-66。

本对比例的低温固化导电胶的体积电阻率为1.5×10^-4Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为0.1Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天100Ω，在80℃下的固化时间为50min。

对比例2

本对比例提供了一种低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：12％的脂环族环氧树脂2021P、2％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1％的氧杂环丁烷TCM-101、1％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1％的偶联剂KH560、82.5％的银粉(平均粒径为3μm)、0.4％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.1％消泡剂KSZ-66。

本对比例的低温固化导电胶的体积电阻率为8×10^-4Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为0.2Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天256Ω，在80℃下的固化时间为60min。

对比例3

本对比例提供了一种温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：4.01％的双酚F环氧树脂NPEF-170、2.66％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1.53％的氧杂环丁烷TCM-101、1.13％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1.19％的偶联剂KH560、88.78％的银粉(平均粒径为3μm)、0.66％的银粉表面处理剂(乙二酸)、0.04％消泡剂KSZ-66。

本对比例的低温固化导电胶的体积电阻率为5×10^-3Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为156Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天1425Ω，在80℃下的固化时间仅为90min。

对比例4

本对比例提供了一种温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：4.01％的脂环族环氧树脂2021P、2.66％的1,6-乙二醇二缩水甘油醚、1.53％的氧杂环丁烷TCM-101、1.13％的阳离子热引发剂胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632、1.19％的偶联剂KH560、88.78％的银粉(平均粒径为3μm)、0.66％的银粉表面处理剂(8-羟基喹啉)、0.04％消泡剂KSZ-66。

本对比例的低温固化导电胶的体积电阻率为4×10^-1Ω×cm，对于不锈钢的接触电阻为524Ω，在85℃，85％RH环境下接触电阻能维持10天1458Ω，在80℃下的固化时间为85min。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低温固化导电胶，该低温固化导电胶的原料组成为：3wt％-10wt％的脂环族环氧树脂、2wt％-4wt％的环氧稀释剂、1wt％-2wt％的氧杂环丁烷、1wt％-2wt％的阳离子热引发剂、1wt％-2wt％的偶联剂、80wt％-90wt％的银粉、0.4wt％-0.7wt％的银粉表面处理剂、0.03wt％-0.1wt％的消泡剂，各原料组成的总质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的低温固化导电胶，其中，该低温固化导电胶的原料组成为：3wt％-5wt％的脂环族环氧树脂、2wt％-3wt％的环氧稀释剂、1.5wt％-2wt％的氧杂环丁烷、1wt％-1.5wt％的阳离子热引发剂、1wt％-1.5wt％的偶联剂、85wt％-90wt％的银粉、0.5wt％-0.7wt％的银粉表面处理剂、0.03wt％-0.06wt％的消泡剂，各原料组成的总质量百分比之和为100％。

3.根据权利要求1所述的低温固化导电胶，其中，脂环族环氧树脂为2021P；

优选地，环氧稀释剂为1,6-乙二醇二缩水甘油醚。

4.根据权利要求1所述的低温固化导电胶，其中，阳离子热引发剂为胺封闭的六氟锑酸盐TC-3632；

优选地，偶联剂为KH560。

5.根据权利要求1所述的低温固化导电胶，其中，银粉为平均粒径为3μm的球形银粉YK-301A；

优选地，银粉表面处理剂为乙二酸。

6.根据权利要求1所述的低温固化导电胶，其中，消泡剂为KSZ-66。

7.权利要求1-6任一项所述的低温固化导电胶的制备方法，该制备方法包括：

将脂环族环氧树脂、环氧稀释剂、氧杂环丁烷、偶联剂、银粉表面处理剂和消泡剂混合，高速分散进行预混，30℃-40℃下加热1.5h-2.5h，溶解阳离子热引发剂，得到树脂基体；

将树脂基体与银粉高速分散，进行研磨，真空搅拌，混合脱泡，得到低温固化导电胶。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，高速分散的转速为1000-2000rmp。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，真空搅拌的压力为-0.1MPa，真空搅拌的温度为常温，真空搅拌是在25rmp下搅拌2h。

10.一种电子设备，该电子设备包括由权利要求1-6任一项所述的低温固化导电胶固定的结构。