CN112940660A - 一种异向性导电胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异向性导电胶，包括A组分和B组分，B组分为胶类固化剂。A组分包括双酚A型环氧树脂、挥发性硅氧烷、丙二醇甲醚乙酸酯、聚二甲基硅氧烷、偶联剂、固体材料。双酚A型环氧树脂在A组分中的重量比为30～60％，固体材料在A组分中的重量比为20～30％。偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、γ‑环氧丙基醚丙基三乙氧基硅烷、γ‑丙基三甲基硅烷中的至少一种。固体材料包括石墨材料、硅材料和金属材料，设石墨材料在固体材料中的重量比为a，硅材料在固体材料中的重量比为b，金属材料在固体材料中的重量比为c，满足：a+b+c＝1，a≤b＜c，0.4≤c≤a+b。
Description
技术领域
本发明涉及电子连接件领域，特别是涉及一种异向性导电胶。
背景技术
异向性导电胶通常作为一种电子连接件在印刷电路板中使用，异向性导电胶能起到导电连接及电磁屏蔽作用。目前商品化的导电胶产品大都是直接将导电性颗粒分散在粘着剂中，粘着剂主要是含有π键的高分子化合物，如聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚苯乙烯撑等。粘着剂层一般较厚，如果固化不充分，压合条件不均匀，会导致产品贴合至印刷电路板时出现粉体分布不均，进而影响导通性能等。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种异向性导电胶，该异向性导电胶具有压合时流动性佳、导通性好、粘合强度高、电磁波屏蔽性能高等优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种异向性导电胶，包括A组分和B组分，使用该异向性导电胶时将A组分、B组分料按一定重量比混合，高速搅拌后即可使用。
其中，A组分包括胶粘剂树脂、稀释剂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固体材料。其中，胶粘剂树脂、稀释剂、流平剂、消泡剂、偶联剂能形成混合均匀的液相溶剂，固体材料分散在该液相溶剂中。固体材料的作用是实现异向性导电胶的导电连接及电磁屏蔽。
本发明中，固体材料包括石墨材料、硅材料和金属材料。其中，石墨材料和金属材料实现导电功能，金属材料实现电磁屏蔽功能，硅材料起到增强和填充功能。优选的，硅材料为硅或氧化硅。金属材料为树枝状金属粉末、针状金属粉末、片状金属粉末和球状金属粉末中的至少两种，优选的，金属材料的粒径为2～22μm。更具体的，金属材料为铁或其氧化物、银或其氧化物、氧化铝、铜或其氧化物、锡或其氧化物中的至少一种。
设石墨材料在固体材料的比例为a(重量比)，硅材料在固体材料的比例为b(重量比)，金属材料在固体材料的比例为c(重量比)，满足：a+b+c＝1，a≤b＜c，0.4≤c≤a+b，此时，本发明提供的异向性导电胶同时在粘合强度、导通性能、电磁波屏蔽性能上取得最优。
胶粘剂树脂为双酚A型环氧树脂，并且该双酚A型环氧树脂的环氧值为0.48～0.54。通过限定环氧值能够使得胶粘剂树脂在流动性和粘合强度上达到平衡。
偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基醚丙基三乙氧基硅烷、γ-丙基三甲基硅烷中的至少一种。流平剂为丙二醇甲醚乙酸酯，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，稀释剂为挥发性硅氧烷。
B组分为胶类固化剂。胶类固化剂采用芳香族异氰酸酯固化剂、三聚体异氰酸酯固化剂、聚氨丙基甲基倍半硅氧烷和丙二醇混合而成。其中，其中，芳香族异氰酸酯固化剂的比例为50～60％(重量比)，三聚体异氰酸酯固化剂的比例为20～30％(重量比)，聚氨丙基甲基倍半硅氧烷的比例为10～15％(重量比)，丙二醇的比例为2～5％(重量比)。B组分中的组分和配比是基于A组分的组分和配比。
使用时将A组分、B组分按一定重量比混合，高速搅拌后即可用于生产。优选的，使用时，将A组分、B组分按2～3：1的重量比混合均匀。将A组分、B组分混合均匀制成异向性导电胶后涂覆在产品的端面，再将该端面贴合至印刷电路板，同时保持向该产品施加压力是的产品向印刷电路板方向压紧，直至异向性导电胶固化成异向性导电胶层，此时产品和印刷电路板连接固定。
在A组分中，胶粘剂树脂的比例为30～60％(重量比)，固体材料的比例为20～30％(重量比)，胶粘剂树脂与固体材料的质量比为1～3:1。此时，本发明提供的异向性导电胶在压合时流动性佳。
若固体材料中金属材料选用树枝状金属粉末、针状金属粉末和片状金属粉末的三种混合，则满足树枝状金属粉末与针状金属粉末的质量比为1～3:1，针状金属粉末与片状金属粉末的质量比为1～4:1。
一种异向性导电胶的A组分的制作方法，包括如下步骤：
步骤一，将固体材料混合均匀后加入到胶粘剂树脂中，选用20～100r/min的搅拌速度、50～300r/min的分散速度，搅拌分散不少于30min，得到浆料1；
步骤二，向浆料1中按比例依次添加稀释剂、流平剂、偶联剂，添加过程中保持搅拌20～100r/min的搅拌速度、50～300r/min的分散速度，充分混合均匀后得到浆料2；
步骤三，依次将浆料2和消泡剂倒入行星搅拌机中，选用20～40r/min搅拌速度，保持真空搅拌3～10min，静置不少于30min后得到A组分。
相比于现有技术，本发明至少存在以下有益效果：
1.本发明提供的异向性导电胶中包括固体材料，固体材料中包括有至少两种形状的金属材料，由于金属材料具有多种形状，因此该异向性导电胶在产品和印刷电路板之间并受到压力产生形变时，金属材料会趋向多方向流动，此时金属材料在异向性导电胶层中的分布具有多方向性和高分散性，进而使得异向性导电胶层具有良好的异向导通性，大幅提升导通性能。
2.本发明的提供的异向性导电胶由于各组分间的协同作用，使得的粘合强度高，能显著减少成本。现有的导电胶产品固化后需要达到一定厚度才能满足粘合强度需求。在相同的粘合强度情况下，设现有的导电胶产品固化后的厚度为x，本发明提供的异向性导电胶固化后的厚度为y，满足y≤0.6x。
3.本发明的提供的异向性导电胶中包括固体材料，固体材料包括石墨材料、硅材料，石墨材料可提升异向性导电胶固化后的电气性，硅材料可提升异向性导电胶固化后的机械物性，并且石墨材料和金属材料能够协同增加异向性导电胶固化后的导通性能。
4.本发明的提供的异向性导电胶覆贴至印刷线路板上时，该异向性导电胶包括有至少两种形状的金属材料，因此该异向性导电胶具有良好的接地稳定性可实现有效屏蔽外来电磁波干扰的目的。
5.本发明的提供的异向性导电胶中，由于加入固体材料，而固体材料对于异向性导电胶的粘合强度、流动性和体系的稳定性具有负面作用，基于所添加的固体材料的组分，异向性导电胶选择了环氧值为0.48～0.54的双酚A型环氧树脂来保持异向性导电胶的粘合强度情况下来提升体系的稳定性，并且基于胶粘剂树脂、金属材料的组分，添加特定的偶联剂来进一步提升异向性导电胶的粘合强度；基于固体材料和胶粘剂树脂的组分，通过添加特定的稀释剂提升固体材料中的石墨材料、硅材料在体系中的稳定性，添加特定的流平剂来提升异向性导电胶的流动性，基于流平剂的组分来添加特定的消泡剂。由于本发明的提供的异向性导电胶中各组分间的协同作用，使得该异向性导电胶具有压合时流动性佳、导通性好、粘合强度高、电磁波屏蔽性能高等优点。
6.本发明的提供的异向性导电胶具有压合时流动性佳，石墨材料、硅材料和金属材料在固化后的胶层中的分布均匀及压合时向各方向的流动性佳，使异向性导电胶可以在压合能填充印刷电路板的微观凹陷，不仅提升屏蔽效果，更利于其他元件和印刷电路板的连接。
7.本发明所提供的异向性导电胶中添加了石墨材料、硅材料、金属材料，异向性导电胶固化后，异向性导电胶层中的石墨材料和金属材料来确保产品与印刷线路板之间的可靠的电连通，又能通过异向性导电胶层中的石墨材料、硅材料、金属材料形成可靠的、高热传导性能的热量传输通道，硅材料能增强异向性导电胶层的机械性能。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供的一种异向性导电胶，包括A组分和B组分。
其中，A组分包括胶粘剂树脂、流平剂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固体材料。其中，胶粘剂树脂为双酚A型环氧树脂，流平剂为丙二醇甲醚乙酸酯，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，稀释剂为挥发性硅氧烷，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。在A组分中，双酚A型环氧树脂的比例为30％(重量比)，固体材料的比例为20％(重量比)，丙二醇甲醚乙酸酯的比例为1％(重量比)，聚二甲基硅氧烷的比例为1％(重量比)，挥发性硅氧烷的比例为5％(重量比)，其余为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
B组分为胶类固化剂。固化剂采用芳香族异氰酸酯固化剂、三聚体异氰酸酯固化剂、聚氨丙基甲基倍半硅氧烷和丙二醇混合而成。
使用时，将A组分、B组分按3：1的重量比混合均匀。
本实施例提供的一种异向性导电胶未固化前受到压力向周围流动，石墨材料、硅材料和金属材料趋向多方向流动和排布，使固化后的异向性导电胶层中的石墨材料、硅材料和金属材料分布具有多方向性和高分散性，从而使异向性导电胶层具有较好的异向导通性，提升屏蔽性能。而且硅材料能增强异向性导电胶层的机械性能，使得异向性导电胶受到压力向不同方向延展后固化后的异向性导电胶层的厚度更均匀。
实施例2
本实施例提供的一种异向性导电胶，包括A组分和B组分。
其中，A组分包括胶粘剂树脂、流平剂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固体材料。其中，胶粘剂树脂为双酚A型环氧树脂，流平剂为丙二醇甲醚乙酸酯，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，稀释剂为挥发性硅氧烷，偶联剂为γ-环氧丙基醚丙基三乙氧基硅烷。在A组分中，双酚A型环氧树脂的比例为60％(重量比)，固体材料的比例为25％(重量比)，丙二醇甲醚乙酸酯的比例为1％(重量比)，聚二甲基硅氧烷的比例为1％(重量比)，挥发性硅氧烷的比例为5％(重量比)，其余为γ-环氧丙基醚丙基三乙氧基硅烷。
B组分为胶类固化剂。固化剂采用芳香族异氰酸酯固化剂、三聚体异氰酸酯固化剂、聚氨丙基甲基倍半硅氧烷和丙二醇混合而成。
使用时，将A组分、B组分按3：1的重量比混合均匀
实施例3
本实施例提供的一种异向性导电胶，包括A组分和B组分。
其中，A组分包括胶粘剂树脂、流平剂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固体材料。其中，胶粘剂树脂为双酚A型环氧树脂，流平剂为丙二醇甲醚乙酸酯，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，稀释剂为挥发性硅氧烷，偶联剂为γ-丙基三甲基硅烷。在A组分中，双酚A型环氧树脂的比例为40％(重量比)，固体材料的比例为30％(重量比)，丙二醇甲醚乙酸酯的比例为5％(重量比)，聚二甲基硅氧烷的比例为5％(重量比)，挥发性硅氧烷的比例为10％(重量比)，其余为γ-丙基三甲基硅烷中。
B组分为胶类固化剂。固化剂采用芳香族异氰酸酯固化剂、三聚体异氰酸酯固化剂、聚氨丙基甲基倍半硅氧烷和丙二醇混合而成。
使用时，将A组分、B组分按2：1的重量比混合均匀
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种异向性导电胶，包括A组分和B组分，所述B组分为胶类固化剂，其特征在于：
所述A组分包括双酚A型环氧树脂、挥发性硅氧烷、丙二醇甲醚乙酸酯、聚二甲基硅氧烷、偶联剂、固体材料；
所述双酚A型环氧树脂在所述A组分中的重量比为30～60％，所述固体材料在所述A组分中的重量比为20～30％；
所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基醚丙基三乙氧基硅烷、γ-丙基三甲基硅烷中的至少一种；
所述固体材料包括石墨材料、硅材料和金属材料，设所述石墨材料在所述固体材料中的重量比为a，所述硅材料在所述固体材料中的重量比为b，所述金属材料在所述固体材料中的重量比为c，满足：a+b+c＝1，a≤b＜c，0.4≤c≤a+b。
2.根据权利要求1所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述硅材料为硅或氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述金属材料为树枝状金属粉末、针状金属粉末、片状金属粉末和球状金属粉末中的至少两种。
4.根据权利要求3所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述金属材料的粒径为2～22μm。
5.根据权利要求4所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述金属材料为铁或其氧化物、银或其氧化物、氧化铝、铜或其氧化物、锡或其氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述金属材料选用树枝状金属粉末、针状金属粉末和片状金属粉末的三种混合，所述树枝状金属粉末与所述针状金属粉末的质量比为1～3:1，所述针状金属粉末与所述片状金属粉末的质量比为1～4:1。
7.根据权利要求1所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂的环氧值为0.48～0.54。
8.根据权利要求1所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述胶类固化剂采用芳香族异氰酸酯固化剂、三聚体异氰酸酯固化剂、聚氨丙基甲基倍半硅氧烷和丙二醇混合而成。
9.根据权利要求8所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述芳香族异氰酸酯固化剂在所述胶类固化剂中的重量比为50～60％，所述三聚体异氰酸酯固化剂在所述胶类固化剂中的重量比为20～30％，所述聚氨丙基甲基倍半硅氧烷在所述胶类固化剂中的重量比为10～15％，所述丙二醇在所述胶类固化剂中的重量比为2～5％。
10.根据权利要求9所述的一种异向性导电胶，其特征在于：所述A组分和所述B组分的重量比为2～3：1。
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