CN112543548B - 导电组合物及应用该导电组合物的导电层及电路板 - Google Patents

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Abstract

一种导电组合物，包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、900～1100份导电剂、10～15份硬化剂以及0～50份触变剂。所述导电组合物适用于导电塞孔制程，且加热固化后的可挠性较好。另，本发明还提供一种应用所述导电组合物的导电层及电路板。

Description

导电组合物及应用该导电组合物的导电层及电路板
技术领域
本发明涉及电路板技术领域，尤其涉及一种导电组合物及应用该导电组合物的导电层及电路板。
背景技术
近年来，电子产品被要求小型化、多功能化等。为此，应用于该些电子产品中的电路板也要求小型化。为实现小型化，现有电路板一般通过绝缘树脂层对三层以上的电路层进行层叠而成。为确保多层电路层之间的导通，需在所述电路板上开设导通孔，并在所述导通孔的内壁上形成导通多层电路层的导电层。
现一般采用黑影电镀(electroplating copper)制程或导电膏塞孔(conductivepaste filling)制程形成该导电层。然而，采用电镀方式形成该导电层的制程较为复杂，且形成的导电层的可挠性较差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种导电组合物，其适用于导电塞孔制程，且加热固化后的可挠性较好。
另，还有必要提供一种应用所述导电组合物的导电层及电路板。
一种导电组合物，包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、900～1100份导电剂、10～15份硬化剂以及0～50份触变剂。
进一步地，所述热固性树脂包括羧基丁腈橡胶改性环氧树脂、丁二烯改性环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。
进一步地，所述热固性树脂包括以下重量份的组分：0～35份羧基丁腈改性环氧树脂，35～38份丁二烯改性环氧树脂，30～60份双酚F型环氧树脂。
进一步地，所述导电剂包括熔点小于180℃的低熔点金属粉末及熔点大于800℃的高熔点金属粉末，所述高熔点金属粉末与所述低熔点金属粉末的重量比为1:6～2:3。
进一步地，所述高熔点金属粉末包括具有不同形状的金属粉末。
进一步地，所述硬化剂为含OH基的高温硬化剂或具有核壳结构的常温稳定硬化剂。
进一步地，所述触变剂包括具有高比表面积的金属粉，所述具有高比表面积的金属粉的比表面积为0.3～0.7m2/g。
进一步地，所述具有高比表面积的金属粉为树枝状金属粉。
本发明的导电组合物适用于导电塞孔制程，其包含的热固性树脂具有高可挠性，其包含的加热固化剂具有室温存放稳定性，且其包含的触变剂具有高导电性及触变匹配性。
具体实施方式
本发明提供一种导电组合物，具有高导电性、可挠性及室温存放稳定性，其加热固化后形成导电层，所述导电层可应用于电路板中用于电连接所述电路板中的多层电路层。所述导电组合物包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、900～1000份导电剂、10～15 份硬化剂以及0～50份触变剂。
所述热固性树脂具有高可挠性，可将所述导电剂分散于其中。优选的，所述热固性树脂包括羧基丁腈橡胶改性环氧树脂、丁二烯改性环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。所述羧基丁腈橡胶改性环氧树脂中使用的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F 型环氧树脂及它们的氢化物。优选的，所述热固性树脂中，所述羧基丁腈改性环氧树脂的含量为0～35％(重量比)，所述丁二烯改性环氧树脂的含量为35～38％(重量比)，所述双酚F型环氧树脂的含量为30～65％(重量比)。
所述导电剂具有导电性。优选的，所述导电剂包括低熔点金属粉末及高熔点金属粉末。所述低熔点金属粉末的熔点小于180℃，例如为锡粉、锡铋合金粉等。所述高熔点金属粉末的熔点大于 800℃。优选的，所述高熔点金属粉末包括具有不同形状的金属粉末，例如球状银包铜粉末、树枝状银包铜粉末等。所述高熔点金属粉末与所述低熔点金属粉末的重量比为1:6～2:3。
优选的，所述硬化剂为含OH基的高温硬化剂或具有核壳结构的常温稳定硬化剂，用于提高所述导电组合物的室温存储性。所述含OH基的高温硬化剂在高温处理下充当硬化剂，优选为咪唑系硬化剂，例如2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑等。所述具有核壳结构的常温稳定硬化剂的活性官能团只有达到一定反应温度才开始反应，具有很好的储存稳定性；当达到反应温度后，其活性官能团与所述热固性树脂的反应官能团产生交联，优选为日本ASAHI KASEI 公司的NOVACURE HX-3088、HX-3741或日本富士化成公司 Fujicure FXR-1030、FXR-1081中的任意ー种。所述硬化剂的反应温度与所述导电组合物进行加热固化的温度一致，优选的，其反应温度为120～205℃。
所述触变剂，用于提高所述导电组合物的触变性。优选的，所述触变剂包括具有高比表面积的金属粉，其能提高所述导电组合物的触变性，并同时兼具导电性。所述导电组合物的触变性为3～5 (2rpm/20rpm)。所述具有高比表面积的金属粉的比表面积为 0.3～0.7m2/g，其振实密度为1.05～1.7g/cm3，其粒径为7～15um。所述触变剂优选为树枝状银包铜粉末。
进一步地，所述导电组合物还包括密着促进剂、助焊剂及无溶剂活性稀释剂。所述密着促进剂可以为本领域所熟知的任何密着促进剂，包括但不限于：硅烷偶联剂；芳香环或杂环化合物；磷酸酯类化合物；多价金属盐或酯类，例如钛酸酯或锆酸酯；有机聚合物树脂，例如环氧树脂或聚酯树脂；或氯化聚烯烃等。所述助焊剂可以为本领域所熟知的任何助焊剂。所述无溶剂活性稀释剂用于调整所述导电组合物的粘度，其可以为本领域所熟知的任何无溶剂活性稀释剂。
本发明的导电组合物适用于导电塞孔制程，其包含的热固性树脂具有高可挠性，其包含的加热固化剂具有室温存放稳定性，且其包含的触变剂具有高导电性及触变匹配性。
本发明还提供一种由所述导电组合物加热固化形成的导电层。优选的，所述导电层采用瞬间液相烧结(TLPS，Transient Liquid Phase Sintering)工艺制成。烧结后，低熔点金属粉末及高熔点金属粉末之间形成连续相，使所述导电层的导电性能更好。
本发明还提供一种应用所述导电层的电路板。所述电路板包括绝缘层、第一电路层、第二电路层及所述导电层。所述绝缘层包括相对设置的第一表面与第二表面。所述第一电路层设置于所述第一表面，所述第二电路层设置于所述第二表面。所述第一电路层由铜制成。所述绝缘层上开设有贯通所述第一表面与第二表面的通孔。所述导电层容置于所述通孔中，并电连接所述第一电路层与所述第二电路层。制备时，将所述导电组合物通过印刷工艺填充于所述通孔中，并通过瞬间烧结工艺与所述绝缘层、第一电路层及第二电路层进行烧结形成所述导电层。
下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1
按重量份数，将62.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)， 400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，20份树枝状银包铜粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例2
按重量份数，将62.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)， 400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例3
按重量份数，将32.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美国CVC)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)，400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，20份树枝状银包铜粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例4
按重量份数，将32.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美国CVC)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)，100份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，20份树枝状银包铜粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例5
按重量份数，将32.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美国CVC)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)，400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，50份树枝状银包铜粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例6
按重量份数，将32.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美国CVC)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)，400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，0.5份BYK410(BYK-Chmie GmbH)树枝状银包铜粉末以及 12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例7
按重量份数，将32.5份EPOLLY 8220(美国CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美国CVC)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)，400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，20份树枝状银包铜粉末以及12.5份非核壳硬化剂C11Z-A(日本四国化成Shikoku)均匀混合制得所述导电组合物。
实施例8
按重量份数，将32.5份双酚A型环氧树脂EPON 828 (HEXION)，37.5份GE-24(美国CVC Thermoset Specialties)， 400份球状银包铜粉末，600份锡铋合金粉末，20份树枝状银包铜粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均匀混合制得所述导电组合物。
对比例1
采用市售导电组合物1作为对比例，其包括以下重量份的组分： 100份树脂、200份铜粉、800份锡粉、10份硬化剂。
对比例2
采用市售导电组合物2作为对比例，其包括以下重量份的组分：100份树脂、200份铜粉、800份锡粉、20份硬化剂。
测试实施例1-8及对比例1-2所得导电组合物的触变性及室温存储性。其中，触变性是将实施例1-8及对比例1-2所得样品放入玻璃瓶后放置于23℃的水槽约1小时后，使用B型回转粘度计测定 2rpm时及20rpm时的粘度，并以2rpm时的粘度除以20rpm时的粘度所得到的值。室温存储性是将实施例1-8及对比例1-2所得导电组合物放置于室温环境(25℃)中，测试其性能或状态未发生变化的天数；若其性能或状态发生变化，则测试结果为“NG”。测试应用实施例1-8及对比例1-2所得导电组合物的电路板未进行弯折时在所述通孔处的阻值，弯折180°后在所述通孔处的阻值。测试由实施例1-8及对比例1-2所得导电组合物制备形成的导电层与电路板的绝缘层之间的密着性(LCP密着)，以及导电层与电路层之间的密着性(铜面密着)，若密着性较好，则测试结果为“O”，若密着性不好，则测试结果为“△”。测试结果参下表1。
表1
Figure BDA0002211343280000061
由表1可以看出，相较于应用比较例1-2的导电组合物制备得到的导电层的电路板，应用本发明实施例1-8的导电组合物制备得到的导电层的电路板，弯折180°后，其在通孔处的阻值变化较小。由实施例2可以看出，触变剂的减少，导致导电组合物的触变性降低。另外，对比例1-2的室温存储性不好，对比例1的导电组合物适合在5℃的环境中进行存放，对比例2的导电组合物适合在0℃的环境中进行存放，实施例1-6及8的导电组合物可在室温环境中存放7天。由实施例6可以看出，采用非具有高比表面积的金属粉作为触变剂，所述电路板在所述通孔处的阻值增大。由实施例7可以看出，采用非含OH基的高温硬化剂或具有核壳结构的常温稳定硬化剂，所述导电组合物在室温环境中易发生反应，存放性不好，其适合在5℃的环境中进行存放。由实施例8可以看出，使用双酚A 型环氧树脂作为热固性树脂的导电组合物，其应用的电路板在弯折 180°后，通孔处的阻值上升较大。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种导电组合物，其特征在于，所述导电组合物包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、900～1100份导电剂、10～15份硬化剂以及0～50份触变剂；
其中，所述触变剂包括具有高比表面积的金属粉，所述具有高比表面积的金属粉的比表面积为0.3～0.7m2/g，所述具有高比表面积的金属粉为树枝状金属粉。
2.如权利要求1所述的导电组合物，其特征在于：所述热固性树脂包括羧基丁腈橡胶改性环氧树脂、丁二烯改性环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。
3.如权利要求2所述的导电组合物，其特征在于：所述热固性树脂包括以下按重量百分比计的组分：0～35％的羧基丁腈改性环氧树脂，35％～38％的丁二烯改性环氧树脂，30％～65％的双酚F型环氧树脂。
4.如权利要求1所述的导电组合物，其特征在于：所述导电剂包括熔点小于180℃的低熔点金属粉末及熔点大于800℃的高熔点金属粉末，所述高熔点金属粉末与所述低熔点金属粉末的重量比为1:6～2:3。
5.如权利要求4所述的导电组合物，其特征在于，所述高熔点金属粉末包括具有不同形状的金属粉末。
6.如权利要求1所述的导电组合物，其特征在于：所述硬化剂为含OH基的高温硬化剂或具有核壳结构的常温稳定硬化剂。
7.一种导电层，其特征在于，所述导电层由如权利要求1至6任意一项所述的导电组合物加热固化制得。
8.一种电路板，包括第一电路层、第二电路层及夹设于所述第一电路层与所述第二电路层之间的绝缘层，其特征在于，所述绝缘层上开设有通孔，所述电路板还包括如权利要求7所述的导电层，所述导电层容置于所述通孔中并电连接所述第一电路层与所述第二电路层。
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