CN113409993B - 一种高稳定性导电胶膜及印刷线路板 - Google Patents

一种高稳定性导电胶膜及印刷线路板 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子器件领域，具体为一种高稳定性导电胶膜及印刷线路板。所述导电胶膜包括导体层，导体层的上、下表面分别设置大尺寸导电粒子上、下胶膜层，大尺寸导电粒子上、下胶膜层外表面分别设置小尺寸导电粒子上、下胶膜层；所述大尺寸导电粒子上、下胶膜层中导电粒子的粒径分别大于小尺寸导电粒子上、下胶膜层中导电粒子的粒径；所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子为金属颗粒与石墨烯的混合。将导电胶膜的小尺寸导电粒子上胶膜层与补强钢片粘接电连通，小尺寸导电粒子下胶膜层与线路板本体粘接，并通过接地孔与地层粘接电连通得到印刷线路板。本发明的导电胶膜及印刷线路板具有良好的粘接稳定性和导电稳定性。

Description

一种高稳定性导电胶膜及印刷线路板
技术领域
本发明涉及电子器件领域，具体为一种高稳定性导电胶膜及印刷线路板。
背景技术
随着电子工业的迅速发展，电子产品进一步向小型化，轻量化，组装高密度化发展，极大地推动挠性电路板的发展，挠性印刷电路作为一种连接电子元器件、实现元件装置和导线连接一体化的特殊部件，它具有轻、薄、结构多样、耐弯曲等优异性能。可广泛应用于手机、液晶显示等领域。
为了屏蔽挠性印刷电路板产生的电磁噪音，通常是在挠性印刷电路板上贴合能够屏蔽电磁噪音的电磁波屏蔽膜，电磁波屏蔽膜一般是在较薄的导体层上设置导电胶膜层，以便更好的贴合挠性印刷线路板，使其耐弯折性不受损。
导电胶膜是一种具有一定导电性的胶粘接构。它可以将多种导电部件连接在一起，使被连接部件间形成导电通路。导电胶膜通常由树脂基体和导电粒子组成。在实际应用中，导电胶膜粘合在印刷线路板的端子部与接地层之间，从而实现电导通。为了更好的实现接地及屏蔽性能，现有的导电胶膜的导电粉体填充量在50％以上甚至更高，这就导致导电胶膜与线路板基材和补强材之间结合力低，在经过回流焊后剥离力下降明显，受高温及应力的影响导电填料会发生变化，从而使得导电胶膜的导通效果不理想，因此导致导电胶膜的导电稳定性较差。
专利CN 209947453 U公开了一种导电胶膜及线路板，通过将导电胶膜设于印刷线路板上，从而为印刷线路板屏蔽电磁波干扰，外界产生的干扰电荷积聚在导电胶膜的导体层上，通过第一导体颗粒刺穿第一胶膜层并与印刷线路板的地层接触导通，从而将导体层上积聚的干扰电荷通过印刷线路板的地层导出；此外，通过钢片作为补强结构，并通过第二导体颗粒刺穿第二胶膜层并与钢片接触导通，从而通过钢片还可以将导体层上积聚的干扰电荷导出。但该专利需采用较大的导体颗粒以达到刺穿胶膜层的目的，然而较大的导体颗粒其尺寸误差较大，会形成偏大尺寸部分导体颗粒刺穿胶膜层而偏小尺寸部分导体颗粒无法刺穿胶膜层的情况，仍然影响导电的稳定性。另外，较大的导体颗粒会降低导电胶膜与补强钢片及地层的粘接稳定性，同样影响导电的稳定性。
专利CN 209461174 U公开了一种导电胶膜及线路板，通过设置导体层、第一凸部和第二凸部，以使得导电胶膜在压合使用时，第一凸部刺穿第一胶膜层并与一导体接触导通，第二凸部刺穿第二胶膜层并与另一导体接触导通，从而实现导电胶膜与导体相接触导通，以避免导电胶膜的导电粒子的堆砌状态发生改变导致导电胶膜的导电稳定性较差，从而有效地提高了导电胶膜的导电稳定性。但该专利技术需要在导体层上形成非平整表面的第一凸部和第二凸部，且为了达到良好的接触导通效果需使第一凸部和第二凸部得尺寸误差控制在较小范围，对制备工艺要求极高，制备成本高。而且采用导体层凸部刺穿的方式对导电胶膜与补强钢片及地层的粘接稳定性也存在不利的影响。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高稳定性导电胶膜。本发明的导电胶膜采用大尺寸导电粒子胶膜层与小尺寸导电粒子胶膜层相结合的方式，其中大尺寸导电粒子胶膜层与导体层接触，获得良好的导通性能；小尺寸导电粒子胶膜层设置于外层，与外接导体接触，获得良好的粘结稳定性和导电稳定性。并通过设计小尺寸导电粒子胶膜层的成分组成，增强其与金属导体的粘结力，进一步增强粘结稳定性和导电稳定性。
本发明的另一目的在于提供一种含有上述导电胶膜的高稳定性印刷线路板。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高稳定性导电胶膜，包括导体层，所述导体层的上、下表面分别设置大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层，大尺寸导电粒子上胶膜层外表面设置小尺寸导电粒子上胶膜层，大尺寸导电粒子下胶膜层外表面设置小尺寸导电粒子下胶膜层；所述大尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子的粒径大于小尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子的粒径，大尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的粒径大于小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的粒径；所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子为金属颗粒与石墨烯的混合。
进一步地，所述导体层是指厚度为0.01～30μm的铜箔层、银箔层或镍箔层。
进一步地，所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层的厚度为5～45μm；大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层的厚度相同或者不同。
进一步地，所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为2～40μm的金属颗粒和/或铁氧体颗粒分散于主体胶粘剂树脂中构成；所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的尺寸相同或者不同。
进一步地，所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层的厚度为0.5～5μm；小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层的厚度相同或者不同。
进一步地，所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为0.05～5μm的金属颗粒与石墨烯分散于主体胶粘剂树脂中构成，金属颗粒与石墨烯的质量比为100:(0.2～5)；小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的尺寸相同或者不同。
进一步优选地，所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中金属颗粒与石墨烯总的重量百分含量为30％～45％。
进一步地，所述导体层上设有贯穿其上下表面的通孔，所述通孔的尺寸范围为50～500μm，通孔由大尺寸导电粒子上胶膜层和/或大尺寸导电粒子下胶膜层所填充。
进一步地，所述各胶膜层中主体胶粘剂树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅橡胶树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。
进一步地，所述各胶膜层中金属颗粒包括铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、铜、银和金中的至少一种成分的颗粒。
进一步地，所述各胶膜层中主体胶粘剂树脂相同或者不同，各胶膜层中导电粒子为相同成分的颗粒或不同成分的颗粒。
一种高稳定性印刷线路板，包括上述导电胶膜，还包括补强钢片、线路板本体及地层，线路板本体上设有连通地层的接地孔；所述导电胶膜的小尺寸导电粒子上胶膜层与补强钢片粘接电连通，小尺寸导电粒子下胶膜层与线路板本体粘接，并通过接地孔与地层粘接电连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的导电胶膜采用大尺寸导电粒子胶膜层与小尺寸导电粒子胶膜层相结合的方式，其中大尺寸导电粒子胶膜层与导体层接触，获得良好的导通性能；小尺寸导电粒子胶膜层设置于外层，在印刷电路板中与补强钢片、线路板本体及地层接触，获得良好的粘结稳定性和导电稳定性。
(2)本发明的导电胶膜中小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子选择为金属颗粒与石墨烯的混合，石墨烯的加入可以更好的维持导电粒子在胶膜层中的结构稳定，可以在更低(30％～45％)的导电粒子加入量情况下达到同样的导电性能；且降低胶膜层中导电粒子的含量可以显著提高胶膜层与印刷电路板中补强钢片、线路板本体及地层的粘结力，进一步提高粘接稳定性和导电稳定性。
(3)本发明导电胶膜的导体层上进一步设有贯穿其上下表面的通孔，导体层上、下表面的大尺寸导电粒子胶膜层可以实现粘接连通，显著增强大尺寸导电粒子胶膜层与导体层的结合力。所述通孔的尺寸范围为50～500μm，大于大尺寸导电粒子胶膜层中导电粒子的尺寸，大尺寸导电粒子胶膜层中导电粒子可填充至通孔中，进一步维持导体层良好的导电性。
附图说明
图1为实施例1中一种高稳定性导电胶膜的结构示意图。
图2为实施例1中另一种高稳定性导电胶膜的结构示意图。
图3为实施例1中所述含有通孔的导体层的俯视结构示意图。
图4为实施例2中一种高稳定性印刷线路板的结构示意图。
其中：1，导体层；2-1，大尺寸导电粒子上胶膜层；2-2，大尺寸导电粒子下胶膜层；3-1，小尺寸导电粒子上胶膜层；3-2，小尺寸导电粒子下胶膜层；101，通孔；201，大尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子；202，大尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子；301，小尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子；302，小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子；4，补强钢片；5，线路板本体；501，接地孔；6，地层。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例的一种高稳定性导电胶膜，其结构示意图如图1所示。包括导体层1，所述导体层1的上、下表面分别设置大尺寸导电粒子上胶膜层2-1和大尺寸导电粒子下胶膜层2-2，大尺寸导电粒子上胶膜层2-1外表面设置小尺寸导电粒子上胶膜层3-1，大尺寸导电粒子下胶膜层2-2外表面设置小尺寸导电粒子下胶膜层3-2；所述大尺寸导电粒子上胶膜层2-1中导电粒子201的粒径大于小尺寸导电粒子上胶膜层3-1中导电粒子301的粒径，大尺寸导电粒子下胶膜层2-2中导电粒子202的粒径大于小尺寸导电粒子下胶膜层3-2中导电粒子302的粒径。所述小尺寸导电粒子上胶膜层3-1和小尺寸导电粒子下胶膜层3-2中导电粒子301和302为金属颗粒与石墨烯的混合。
在具体实施方式中，所述导体层1可采用厚度为0.01～30μm的铜箔层、银箔层或镍箔层。通过不同厚度的设置及材料的选择，可调节导体层的导电性、强度及柔性。
在具体实施方式中，所述大尺寸导电粒子上胶膜层2-1和大尺寸导电粒子下胶膜层2-2的厚度可设置为5～45μm。大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为2～40μm的金属颗粒和/或铁氧体颗粒分散于主体胶粘剂树脂中构成。所述小尺寸导电粒子上胶膜层3-1和小尺寸导电粒子下胶膜层3-2的厚度为0.5～5μm。小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为0.05～5μm的金属颗粒与石墨烯分散于主体胶粘剂树脂中构成。其中大尺寸导电粒子上胶膜层2-1和大尺寸导电粒子下胶膜层2-2与导体层1接触，较大尺寸的导电粒子可获得良好的导通性能。小尺寸导电粒子上胶膜层3-1和小尺寸导电粒子下胶膜层3-2设置于外层，小尺寸导电粒子胶膜层的厚度相比大尺寸导电粒子胶膜层的厚度要小，对导电性的影响较小。其作为过渡层与外接导体接触，较小尺寸的导电粒子可以弥补获大尺寸导电粒子的尺寸误差，获得良好的粘结稳定性和导电稳定性。所述各胶膜层的厚度、导电粒子的成分和尺寸、主体胶粘剂树脂的成分可以根据性能需求设置为相同或者不同。所述金属颗粒包括铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、铜、银和金中的至少一种成分的颗粒。所述主体胶粘剂树脂可根据所需粘接性能选择为环氧树脂、丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅橡胶树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。
作为本实施例的另一种设计，所述导体层1上设有贯穿其上下表面的通孔101，所述通孔的尺寸范围为50～500μm。通孔的尺寸要大于大尺寸导电粒子胶膜层中导电粒子的尺寸。通孔由上、下表面的大尺寸导电粒子胶膜层所填充。相应结构示意图如图2所示。所述含有通孔的导体层的俯视结构示意图如图3所示。通过通孔的设计使得导体层上、下表面的大尺寸导电粒子胶膜层可以实现粘接连通，显著增强大尺寸导电粒子胶膜层与导体层的结合力。且通孔的尺寸大于大尺寸导电粒子胶膜层中导电粒子的尺寸，大尺寸导电粒子胶膜层中导电粒子可填充至通孔中，进一步维持导体层良好的导电性。通孔的数量及分布可根据实际需求调整。
实施例2
本实施例的一种高稳定性印刷线路板，其结构示意图如图4所示。包括实施例1的一种导电胶膜结构，还包括补强钢片4、线路板本体5及地层6，线路板本体上5设有连通地层6的接地孔501；所述导电胶膜的小尺寸导电粒子上胶膜层3-1与补强钢片4粘接电连通，小尺寸导电粒子下胶膜层3-2与线路板本体5粘接，并通过接地孔501与地层6粘接电连通。
实施例3
本实施例的一种高稳定性导电胶膜，其中小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为0.5～2μm的银粉颗粒与0.1～0.5μm的石墨烯分散于环氧树脂中构成。其中银粉颗粒与石墨烯的质量比为100:0.5(Ag/Gr0.5)，导电粒子在固化胶膜层中的质量百分含量分别为30％和45％，分别测试所得胶膜层的初始电阻率(iSR)、85℃高温处理12h后的电阻率(htSR)及在不锈钢片上的粘结力(剥离强度，测试温度为25℃常温)，并以未加入石墨烯的银粉颗粒胶膜层(Ag在固化胶膜层中的质量百分含量分别为30％、45％、55％和65％)作为比较，测试结果如下表1所示。
表1
组成/性能 iSR/Ω·cm htSR/Ω·cm 剥离强度/N·cm
30％Ag/Gr<sub>0.5</sub> 3.6×10<sup>-2</sup> 3.9×10<sup>-2</sup> 7.9
45％Ag/Gr<sub>0.5</sub> 1.5×10<sup>-3</sup> 2.1×10<sup>-3</sup> 5.8
30％Ag 0.128 0.307 7.6
45％Ag 5.4×10<sup>-2</sup> 0.190 5.8
55％Ag 4.1×10<sup>-3</sup> 2.6×10<sup>-2</sup> 4.0
65％Ag 7.9×10<sup>-4</sup> 9.8×10<sup>-3</sup> 2.5
由表1结果可见，本发明通过在导电胶中加入石墨烯，可以显著提高导电胶的导电性能。特别是对于高温处理后的导电稳定性的改善效果明显，说明石墨烯的加入可以更好的维持导电粒子在胶膜层中的结构稳定。在达到同样导电性能的情况下可以降低导电粒子的加入量，显著提高胶膜层与金属导体的粘结力，进一步提高粘接稳定性和导电稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：包括导体层，所述导体层的上、下表面分别设置大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层，大尺寸导电粒子上胶膜层外表面设置小尺寸导电粒子上胶膜层，大尺寸导电粒子下胶膜层外表面设置小尺寸导电粒子下胶膜层；所述大尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子的粒径大于小尺寸导电粒子上胶膜层中导电粒子的粒径，大尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的粒径大于小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的粒径；所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子为金属颗粒与石墨烯的混合。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述导体层是指厚度为0.01～30μm的铜箔层、银箔层或镍箔层。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层的厚度为5～45μm；大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层的厚度相同或者不同。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为2～40μm的金属颗粒和/或铁氧体颗粒分散于主体胶粘剂树脂中构成；所述大尺寸导电粒子上胶膜层和大尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的尺寸相同或者不同。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层的厚度为0.5～5μm；小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层的厚度相同或者不同。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层由尺寸范围为0.05～5μm的金属颗粒与石墨烯分散于主体胶粘剂树脂中构成，金属颗粒与石墨烯的质量比为100:(0.2～5)；小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中导电粒子的尺寸相同或者不同。
7.根据权利要求6所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述小尺寸导电粒子上胶膜层和小尺寸导电粒子下胶膜层中金属颗粒与石墨烯总的重量百分含量为30％～45％。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述导体层上设有贯穿其上下表面的通孔，所述通孔的尺寸范围为50～500μm，通孔由大尺寸导电粒子上胶膜层和/或大尺寸导电粒子下胶膜层所填充。
9.根据权利要求4或6所述的一种高稳定性导电胶膜，其特征在于：所述主体胶粘剂树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、胺基甲酸酯树脂、硅橡胶树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种；所述金属颗粒包括铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、铜、银和金中的至少一种成分的颗粒。
10.一种高稳定性印刷线路板，包括权利要求1～9任一项所述的导电胶膜，其特征在于：还包括补强钢片、线路板本体及地层，线路板本体上设有连通地层的接地孔；所述导电胶膜的小尺寸导电粒子上胶膜层与补强钢片粘接电连通，小尺寸导电粒子下胶膜层与线路板本体粘接，并通过接地孔与地层粘接电连通。
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