CN114907794A - 低银固含量导电胶及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种低银固含量导电胶应用于被动元件、集成电路或芯片封装上，且包括：丙烯酸系树脂以及枝状银粉。其中，丙烯酸系树脂包括丙烯酸系单体以及固化剂。枝状银粉通过多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂中，且枝状银粉占低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％。本发明更包括一种低银固含量导电胶的制作方法。
Description
技术领域
本发明有关一种低银固含量导电胶及其制作方法，尤指应用于被动元件、集成电路或芯片封装上的一种低银固含量导电胶及其制作方法。
背景技术
在现有技术中，为产生小尺寸且高品质的多层陶瓷电子元件集成电路，其内部需堆叠数百至数千层具有内部电极层的陶瓷或其他绝缘体片材。为此必须将内部电极层的厚度自普通材质结构尺寸的3微米降至1微米或以下。不过粒径微小的金属粉末具有不良的分散性，容易聚集产生团块，且所述聚集现象可能会穿透陶瓷片材等绝缘材质层，因而易产生具有短路现象的瑕疵元件。此外，亦可能造成电极之间的距离减小，使得局部电流拥塞，因而会使多层陶瓷电子元件或集成电路的寿命缩短。已知使金属干燥粉末的分散方法可进一步进行包括多个分散处理，如球磨分散、超音波分散以及辊磨分散的至少一者的任意组合。
然而，传统技术中依然无法避免的是，具有银粉的导电胶基本上均以环氧树脂(epoxy)为主，其收缩率以及与银粉的相容性与分散性较差，导致在低阻抗需求时需要使用相当大量的银粉含量，这也使得被动元件或集成电路在生产过程中的成本难以降低。
为此，如何设计出一种低银固含量导电胶及其制作方法，特别是解决现有技术的整体的生产成本难以降低的技术问题，乃为本案发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的其中一目的在于提供一种低银固含量导电胶，可以解决现有技术的整体的生产成本难以降低的技术问题，达到降低生产成本的目的。
为了达到前述目的，本发明所提出的低银固含量导电胶应用于被动元件、集成电路或芯片封装上，包括：丙烯酸系树脂以及枝状银粉。其中，丙烯酸系树脂包括丙烯酸系单体以及固化剂。枝状银粉通过多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂中，且枝状银粉占低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％。其中，混合完成的低银固含量导电胶具有以下电性：低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，低银固含量导电胶在25摄氏度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4 cPs。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶更包括藕合剂，所述耦合剂均匀地混合于丙烯酸系树脂中。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶更包括分散剂，所述分散剂均匀地混合于丙烯酸系树脂中。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶中，丙烯酸系树脂的固化温度介于150摄氏度至200摄氏度之间。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶中，丙烯酸系树脂的固化条件为175摄氏度且连续加热60分钟。
本发明的其中另一目的在于提供一种低银固含量导电胶的制作方法，可以解决现有技术的整体的生产成本难以降低的技术问题，达到降低生产成本的目的。
为了达到前述另一目的，本发明所提出的低银固含量导电胶的制作方法中，低银固含量导电胶应用于被动元件、集成电路或芯片封装上，且所述制作方法包括下列步骤：
均匀地混合丙烯酸系单体以及固化剂为丙烯酸系树脂；以及
将枝状银粉通过多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂中，且枝状银粉占低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％；
其中，混合完成的低银固含量导电胶具有以下电性：低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，低银固含量导电胶在25摄氏度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4 cPs。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶的制作方法中，丙烯酸系树脂进一步均匀地混合耦合剂。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶的制作方法中，丙烯酸系树脂进一步均匀地混合分散剂。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶的制作方法更包括下列步骤：
对低银固含量导电胶执行固化程序，固化程序的固化温度介于150摄氏度至200摄氏度之间。
进一步而言，所述的低银固含量导电胶的制作方法更包括下列步骤：
对低银固含量导电胶执行固化程序，固化程序的固化条件为175摄氏度且连续加热60分钟。
在使用本发明所述低银固含量导电胶及其制作方法时，首先，均匀地混合丙烯酸系单体以及固化剂为丙烯酸系树脂。继而，将枝状银粉通过多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂中，且枝状银粉占该低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％。进一步而言，所述多次地研磨辗压可通过三滚筒(即辊磨分散方式)进行，并且所述丙烯酸系树脂的热收缩比例较环氧树脂更高，且与枝状银粉的相容性更佳，为此可以使得所述枝状银粉在所述丙烯酸系树脂中具有良好的比表面积以及良好的体积密度，进而使所述枝状银粉可以在低掺杂的条件下，达成高导热以及低电阻率的特性，故相较于现有技术能够大幅降低生产成本。其中，混合完成的低银固含量导电胶具有以下电性：低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，低银固含量导电胶在摄氏25度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4cPs。
为此，本发明所述低银固含量导电胶及其制作方法，可以解决现有技术的整体的生产成本难以降低的技术问题，达到降低生产成本的目的。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1a-图1d为本发明低银固含量导电胶的扫描式电子显微镜图像；以及
图2为本发明低银固含量导电胶的制作方法的流程示意图。
其中，附图标记：
10:丙烯酸系树脂
20:枝状银粉
100:银粉
S1～S3:步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1a-图1d所示，为本发明低银固含量导电胶的扫描式电子显微镜图像。在本发明的一实施例中，所提出的低银固含量导电胶可应用于被动元件、集成电路或芯片封装(IC assembly)，且所述低银固含量导电胶可包括：丙烯酸系树脂10以及枝状银粉20。进一步而言，仅附图的图1a所显示的银粉为所述枝状银粉20，其余图1b至图1d所显示的是皆呈片状银粉的现有技术。
其中，所述丙烯酸系树脂10可包括丙烯酸系单体(例如：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯等)以及固化剂。以所述丙烯酸系树脂10来说，可包括热固性丙烯酸树脂或热塑性丙烯酸树脂。其中，所述热固性丙烯酸树脂是以丙烯酸系单体为基本成分，经交联成网络结构的不熔丙烯酸系聚合物，除具有丙烯酸树脂的一般性能以外，耐热性、耐水性、耐溶剂性，耐磨性、耐划性(抗划伤性)更优良，且具有本体浇铸造材料、溶液型、乳液型、水基型多种形态。所述交联方式分为两类：1、反应交联型聚合物中的官能团没有交联反应能力；或2、自交联型聚合物链上本身含有两种以上有反应能力的官能团。所述热塑性丙烯酸树脂可以由丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物(如酯类、腈类、酰胺类)聚合制成的一类热塑性树脂。可反复受热软化和冷却凝固。一般为线型高分子化合物，可以是均聚物，也可以是共聚物，具有较好的物理机械性能，耐候性、耐化学品性及耐水性优异，保光与保色性高。涂料工业用的热塑性丙烯酸树脂分子量一般为75000～120000，常用硝酸纤维素、乙酸丁酸纤维素和过氯乙烯树脂等与其并用，以改进涂膜性能。热塑性丙烯酸树脂是溶剂型丙烯酸树脂的一种，可以熔融、在适当溶剂中溶解，由其配制的涂料靠溶剂挥发后大分子的聚集成膜，成膜时没有交联反应发生，属非反应型涂料。为了实现较好的物化性能，应将树脂的分子量做大，但为了保证不挥发物质的总量不至于太低且分子量又不能过大，一般在几万分子量时，物化性能和施工性能比较平衡。
且进一步而言，所述的低银固含量导电胶更包括耦合剂以及分散剂(dispersant)，所述耦合剂可同时地或依序地均匀地与所述丙烯酸系单体混合于丙烯酸系树脂10中。所述分散剂可同时地或依序地均匀地与所述丙烯酸系单体混合于丙烯酸系树脂10中，添加分散剂可以防止材料分子的团聚现象或沉降现象，可以使得材料各处的物理特性更加均匀，且得以在后续降解(例如辊磨分散等可能导致材料分子之间键结断裂等制程)过程中获得物理特性均匀的丙烯酸系树脂10。分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。此外，所述的低银固含量导电胶主要是针对于被动元件或集成电路的生产，丙烯酸系树脂10的固化温度可介于150摄氏度至200摄氏度之间。且更进一步地，丙烯酸系树脂10的固化条件可以为175摄氏度且连续加热60分钟。在本发明的所述实施例中，耦合剂以及分散剂(dispersant)的总和于丙烯酸系树脂10的比例可以是＜10wt％以下。
所述枝状银粉20可通过三滚筒多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂10中，且枝状银粉20占低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％。其中，混合完成的低银固含量导电胶具有以下电性：低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，低银固含量导电胶在摄氏25度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4 cPs。
如图2所示，在所述低银固含量导电胶的扫描式电子显微镜图像中，可以明显比较出传统若使用以环氧树脂(epoxy)为主等收缩率以及与银粉的相容性与分散性较差的材料，将导致在低阻抗需求时需要使用相当大量的银粉含量。如图1d所示，虽然其银粉100固含量的使用到达了75％，但是可以明显看出其分散得并不是很均匀，具有很多会产生漏电流(或称之为暗电流，dark current)现象的材料缺陷，这将会严重影响导电胶的电气特性，且使得被动元件、集成电路或芯片封装在生产过程中的成本难以降低。然而，若采用本发明所公开的以丙烯酸系树脂10搭配枝状银粉20的架构(如图1a所示)，可以看出虽然所使用的所述枝状银粉20的比例(例如：图1a为30％)较传统技术的银粉比例(例如：图1b为50％、图1c为65％)来的更低，但枝状银粉20于丙烯酸系树脂10中的分布状态相对于传统技术的图1d具有更好的分散率，且亦具有较佳的比表面积。故本发明所述的低银固含量导电胶可以在使用低银固含量的条件下，达成低成本与良好电性的目的。
请参阅图2所示，为本发明低银固含量导电胶的制作方法的流程示意图。其余相关元件的编号可参照前述说明以及图示，在此不再赘述。在本发明的所述实施例中，操作低银固含量导电胶的制作方法如下：首先，均匀地混合丙烯酸系单体以及固化剂为丙烯酸系树脂10(步骤S1)。继而，将枝状银粉20多次地研磨辗压且均匀地混合于丙烯酸系树脂10中，且枝状银粉20占该低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％(步骤S2)。进一步而言，所述多次地研磨辗压可通过三辊筒(即辊磨分散方式)进行，并且所述丙烯酸系树脂10的热收缩比例较环氧树脂更高，且与枝状银粉20的相容性更佳，为此可以使得所述枝状银粉20在所述丙烯酸系树脂10中具有良好的比表面积以及良好的体积密度，进而使所述枝状银粉20可以在低掺杂的条件下，达成高导热以及低电阻率的特性，故相较于现有技术能够大幅降低生产成本。其中，混合完成的低银固含量导电胶具有以下电性：低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，低银固含量导电胶在25摄氏度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4cPs(步骤S3)。
为此，本发明所述低银固含量导电胶及其制作方法，可以解决现有技术的整体的生产成本难以降低的技术问题，达到降低生产成本的目的。
须知，本说明书所附图示的结构、比例、大小、元件数量等，均仅用以配合说明书所提供的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所提供的技术内容得能涵盖的范围内。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种低银固含量导电胶，应用于被动元件、集成电路或芯片封装，其特征在于，包括：
一丙烯酸系树脂，包括一丙烯酸系单体以及一固化剂；以及
一枝状银粉，通过多次地研磨辗压且均匀地混合于该丙烯酸系树脂中，且该枝状银粉占该低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％；
其中，混合完成的该低银固含量导电胶具有以下电性：该低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，该低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，该低银固含量导电胶在25摄氏度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4cPs。
2.如权利要求1所述的低银固含量导电胶，其特征在于，更包括：
一耦合剂，均匀地混合于该丙烯酸系树脂中。
3.如权利要求1所述的低银固含量导电胶，其特征在于，更包括：
一分散剂，均匀地混合于该丙烯酸系树脂中。
4.如权利要求1所述的低银固含量导电胶，其特征在于，该丙烯酸系树脂的固化温度介于150摄氏度至200摄氏度之间。
5.如权利要求1所述的低银固含量导电胶，其特征在于，该丙烯酸系树脂的固化条件为175摄氏度且连续加热60分钟。
6.一种低银固含量导电胶的制作方法，该低银固含量导电胶应用于被动元件、集成电路或芯片封装，其特征在于，所述制作方法包括：
均匀地混合一丙烯酸系单体以及一固化剂为一丙烯酸系树脂；以及
将一枝状银粉多次地研磨辗压且均匀地混合于该丙烯酸系树脂中，且该枝状银粉占该低银固含量导电胶的重量百分比＞0wt％且＜40wt％；
其中，混合完成的该低银固含量导电胶具有以下电性：该低银固含量导电胶的比表面积介于1.0m2/g至2.5m2/g之间，该低银固含量导电胶的体积电阻系数介于1.0E-4Ωcm至5.0E-5Ωcm之间，该低银固含量导电胶在25摄氏度且转速为5rpm的条件的粘度为1.0E4cPs。
7.如权利要求6所述的低银固含量导电胶的制作方法，其特征在于，该丙烯酸系树脂进一步均匀地混合一耦合剂。
8.如权利要求6所述的低银固含量导电胶的制作方法，其特征在于，该丙烯酸系树脂进一步均匀地混合一分散剂。
9.如权利要求6所述的低银固含量导电胶的制作方法，其特征在于，更包括：
对该低银固含量导电胶执行一固化程序，该固化程序的固化温度介于150摄氏度至200摄氏度之间。
10.如权利要求6所述的低银固含量导电胶的制作方法，其特征在于，更包括：
对该低银固含量导电胶执行一固化程序，该固化程序的固化条件为175摄氏度且连续加热60分钟。
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