CN115386318A - 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用 - Google Patents

各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115386318A
CN115386318A CN202211072326.6A CN202211072326A CN115386318A CN 115386318 A CN115386318 A CN 115386318A CN 202211072326 A CN202211072326 A CN 202211072326A CN 115386318 A CN115386318 A CN 115386318A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive
conductive adhesive
conductive particles
epoxy resin
type epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211072326.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115386318B (zh
Inventor
田兴友
潘睿
宫艺
胡锐
丁建军
张献
李潇潇
陈林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202211072326.6A priority Critical patent/CN115386318B/zh
Publication of CN115386318A publication Critical patent/CN115386318A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115386318B publication Critical patent/CN115386318B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02Electrically-conducting adhesives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J151/00Adhesives based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J151/006Adhesives based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Adhesives based on derivatives of such polymers grafted on to block copolymers containing at least one sequence of polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/27Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/04Antistatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/18Spheres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于超细间距电极封装的各向异性导电胶膜的制备,通过将自下而上的微球合成方法和自上而下的光刻技术结合起来,制备了厚度可控的绝缘镀镍聚苯乙烯微球,并在毛细管力的作用下将微球自组装到具有周期性孔洞拓扑结构的导电胶基体中,形成规则排布。制备的各向异性导电胶膜具有良好的各向异性导电性能,保证单根电极对导电粒子捕获率的同时,能够实现超细间距电极的封装,防止在集成度不断增加的电子元器件封装中出现相邻电极短路情况的产生。

Description

各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用
技术领域
本发明涉及用于超细电极封装的各向异性导电胶(Anisotropic ConductiveFilm,ACF) 的制备,属于电子封装材料领域。
背景技术
随着电子信息行业向着小型化、高集成度、可穿戴化方向的发展,在有限空间内集成更多的电路单元已是大势所趋,对电子元器件之间的连接要求也越来越高。传统的铅锡焊料和锡基焊料[1]在连接时候不仅会由于热应力导致器件发生形变,同时会造成环境污染影响人类健康。各向异性导电胶作为一种连接电子元器件的替代品广受欢迎,各向异性导电胶[2]一般由热固性树脂和混合在其中的导电粒子组成,树脂基体提供黏附性能,导电粒子提供在垂直方向上的导电性能,在平面方向绝缘,从而实现各向异性导电。
根据摩尔定律[3],集成电路上可以容纳的晶体管数目每18个月就会增加一倍,由于集成度的不断提高,这个更新周期可能会有所延长,但是单位面积集成电路上的电极依然十分密集,故对封装材料有较高的要求,传统各向异性导电胶在热压过程中导电粒子可能会跟随着基体的流动而产生位移,使得导电粒子趋向于聚集在被封装电极之间,不仅降低了电极对导电粒子的捕获率,增加了接触电阻,同时也会发生相邻电极短路现象的产生。为解决该问题,参考专利一(JP2014063729A)通过将导电粒子混合在含稀释剂的热塑性树脂中,将其涂布后,溶剂挥发干燥,导电粒子被热塑性树脂所固定,形成在膜厚度方向上不重叠的单层导电粒子,再在其上涂布一层胶体后即可形成各向异性导电胶。该方法虽然可以实现将导电粒子固定在确定位置,但难以保证粒子之间的间距,不能实现高精度超细间距封装要求。参考专利二(JP2015046387A)通过在模板上制备周期性排布的具有一定倾斜角度的模板,将导电粒子在外力的作用下填充到孔洞中,接着用紫外固化胶将规则排布的粒子取出,在紫外光作用下,胶体固化,粒子被固定在胶体中,最后在其上涂敷一层热固性树脂即可完成导电胶的制备。参考专利三(JP2015025103A)在电场的辅助下,在导电基板和喷雾器之间放置一个具有图案排列通孔的模板,通过施加电压,使得从喷雾器喷出的含导电粒子的雾滴带有电荷,而导电基板带有相反电荷,在电场力的作用下,导电粒子选择性地穿过通孔,规则地固定到涂布在导电基板上的导电胶表面,获得导电粒子在基体与模板通孔分布周期相同的各向异性导电胶膜。
除此之外,传统各向异性导电胶中的生产流程是直接将导电粒子与导电胶基体混合,之后进行胶膜的制备,这样生产的导电胶导电粒子在基体中处于随机分布的状态,提高了相邻电极之间发生短路现象的可能性,失去各向异性。传统的自组装方法是在电场力、磁场力、摩擦力作用下,将粒子固定到指定的位置。通过磁场力[4]进行自组装,只能作用于具有磁性的颗粒,不适用于不具备磁性的微球,不具有普适性,并且进行可控磁场的调控比较复杂,不适用于生产大规模产品。
发明内容
针对现有技术的问题,本发明提供了一种用于超细间距电极封装各向异性导电胶及制备,对比各种自组装方法,本发明采用毛细管力自组装的方式,将导电粒子固定到导电胶中的确定位置,完成用于超细间距各向异性导电胶的制备。本发明所得导电胶基体中的导电粒子处于规则均匀分布状态,并且导电粒子之间的距离可以通过模板进行调控,制成的导电胶具有良好的空间分辨率,保证了单个电极对导电粒子的捕获率,降低了接触电阻的同时杜绝了短路现象的发生。
具体的,本发明采用下述技术方案实现:
本发明的用于超细间距电极封装的各向异性导电胶,包括导电胶基体和导电粒子,其特征在于,所述导电粒子具有核壳结构,核层可以为聚氨酯、聚苯乙烯等弹性微球,壳层为导电金属层,如可以为镍、铁、铜、铝、锡、铅、铬、钴、银、金等导电金属,可以采用单层或多层导电金属壳层,导电粒子表面包覆有硅系绝缘层;具体的导电粒子可以为镀镍聚苯乙烯微球、镀镍聚氨酯微球、镀铜聚苯乙烯微球、镀钴聚苯乙烯微球等等,其可购自专业的生产商如中科元贞科技有限责任公司或者也可根据一些参考文献容易的自行制备得到。导电胶基体具有周期性孔洞结构,孔洞直径为3-50μm,深度为3-50μm。导电粒子自组装到孔洞中形成周期拓扑结构。具有核壳结构的导电粒子
本发明通过毛细管力将导电粒子自组装到孔洞中形成周期拓扑结构。本发明的各向异性导电胶制备方法,包括步骤:
(1)光刻制备具有周期性孔洞结构的导电胶基体;
(2)溶胶凝胶法在导电粒子表面生长硅系绝缘层;
(3)毛细管力将包覆有绝缘层的导电粒子在导电胶基体中自组装形成规则拓扑排布。
其中,步骤(1)是先在衬底上通过光刻制备具有周期性柱状凸起的模板,再通过纳米压印的方法,将模板上的拓扑图案转移到导电胶基体上,在导电胶基体上形成与模板互补的结构,得到了具有周期性孔洞结构的导电胶基体薄膜。
具体的,步骤(1)可包括:具有周期性圆柱突起结构纳米压印模板的制备;导电胶基体的制备;纳米压印制备具有周期性孔洞的导电胶基体。其中,所述具有周期性圆柱突起结构纳米压印模板的制备:是在硅片上旋涂正性光刻胶,采用无掩模光刻设备进行曝光(Exposure),曝光后激发化学增强光刻胶的光致产酸剂产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影液。最后在显影液中显影。所述导电胶基体的制备:是将PDMS(聚二甲基硅氧烷)旋涂在PET基板上,再将导电胶基体材料的溶液旋涂在表面有一层PDMS的PET上,得到具有导电胶基体材料薄膜的PET基板,PDMS可方便导电胶从PET薄膜上剥离。所述纳米压印制备具有周期性孔洞的导电胶基体:是通过纳米压印设备,将表面旋涂有一层导电基体薄膜的PET基板放置在纳米压印硬质模板上,使得硬质硅模板上周期性柱状拓扑结构在薄膜上形成互补的图案,得到具有周期性凹陷孔洞结构的薄膜。
本发明所述导电胶基体材料由热固性树脂、嵌段共聚物等构成。其中,热固性树脂没有特别限制,包括市售的环氧树脂和丙烯酸树脂。环氧树脂没有特别限定,例如萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚型环氧树脂、斯蒂尔本型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、以及苯酚芳烷基型环氧树脂、Naftor型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
丙烯酸树脂没有特别的限制,可以根据预期的目的适当地选择丙烯酸化合物、液体丙烯酸酯或类似物,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、环氧丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙三丙烯酸三甲酯、二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯、丁二醇四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、丙烯酸二环戊烯酯、三环它们的例子包括丙烯酸癸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯。此外,也可以使用将丙烯酸酯制成甲基丙烯酸酯的物质。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
嵌段共聚物没有特别的限制,包括市售的马来酸类共聚物,例如聚乙烯-接枝-马来酸酐、聚丙烯-接枝-马来酸酐、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、聚(异丁烯-alt-马来酸酐)、聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)、聚异戊二烯接枝马来酸酐、聚(苯乙烯-co-马来酸)、聚苯乙烯-block-聚(乙烯-ran-丁烯)-block-聚苯乙烯-graft-马来酸酐、聚(苯乙烯-co-马来酸酐)、聚(乙烯基甲醚-alt-马来酸)等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
所述的制备方法中,步骤(2)是先使γ-巯丙基三甲氧基硅烷的巯基官能团在导电粒子表面形成配位键,并在其表面水解,完成对导电粒子的改性,再加入正硅酸四乙酯,使硅系绝缘层在导电粒子表面生长。具体的步骤(2)可以是:取导电粒子分散在乙醇中,导电粒子为镀镍聚苯乙烯微球;加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)混合反应,然后加入去离子水反应;分离出导电粒子并将其分散到乙醇中,加入正硅酸乙酯(TEOS)混合,再加入氨水,然后分离洗涤干燥。更具体的,步骤(2)可以是:取0.05-1.0g导电粒子分散在乙醇中,导电粒子为镀镍聚苯乙烯微球;加入0.06-5.0mLγ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),混合反应0.3-2.0小时,加入去离子水反应1.0-3.0小时;分离出导电粒子并将其重新分散到乙醇中,加入0.025-5.0mL正硅酸乙酯(TEOS)混合0.3-2.0小时,加入催化剂氨水,反应3.0-6.0小时;分离洗涤干燥。
所述的制备方法中,步骤(3)毛细管力是指通过在限制性空间内通过控制相对位移和温度,使得导电粒子在蒸发引起的强对流作用下聚集在弯液面处,在自由能最小化驱动下调入孔洞之中,完成填充。对于多余未落入孔洞中的绝缘镀镍聚苯乙烯微球,可以通过固化的聚二甲基硅氧烷擦除。具体的,步骤(3)可以是:在20-80℃的条件下,将导电粒子制成分散液滴在具有周期性孔洞结构的导电胶基体薄膜上,再在液滴上面盖上一片平板,使得液滴以及分散在液滴中的粒子被限制在两块平板之间,拖曳平板,自组装获得导电粒子在基体中处于周期性均匀分布的各向异性导电胶。
本发明得到的各向异性导电胶可在超细间距电极封装中的应用尤其可用于间距低至7微米的超细电极封装。
本发明基于自上而下的光刻技术(lithography)和自下而上的绝缘导电微球合成技术,制备了导电粒子在基体中周期排布的各向异性导电胶,如图1所示。导电粒子的排布形式没有特别限制,包括但不限于正三角形排布、正方形排布、六方排布。
本发明首先通过光刻技术获得周期性柱状阵列模板,再用压印的方法将模板上的图案转移到导电胶基体上,使得基体上具有周期性孔洞结构。由于采用纳米压印技术,方法简单,可重复性很高,仅仅需要将模板制备出来,在理论上即可进行任意数量的复制,利于实现大规模机械化生产。
本发明采取对流自组装的方法,在毛细管力的作用下,将外覆绝缘层的导电粒子填充到基板的孔洞中,通过控制填充条件,使得粒子在蒸发引起的强对流作用、热马兰格尼(Marangoni)对流作用、溶质马兰格尼(Marangoni)作用、毛细管力作用下,落入基板上周期性孔洞陷阱中,可实现对孔洞高于98%的填充率。
对其进行电学性能测试后,发现随着粒子填充率的增加,导电胶的电导率增加、电阻降低。传统的导电胶多为涂布机涂布,本发明的导电胶采用旋涂的方法制备。如图2所示,与市售的日新双面碳导电胶相比,即使在填充率不高的情况下,本发明制备的导电胶依然具有较高的电导率。
本发明通过将自下而上的微球合成方法和自上而下的光刻技术结合起来,制备了厚度可控的绝缘镀镍聚苯乙烯微球,并在毛细管力的作用下将微球自组装到具有周期性孔洞拓扑结构的导电胶基体中,形成规则排布。制备的各向异性导电胶膜具有良好的各向异性导电性能,保证单根电极对导电粒子捕获率的同时,能够实现超细间距电极的封装,防止在集成度不断增加的电子元器件封装中出现相邻电极短路情况的产生。
与现有技术相比,通过本发明方法制备的各向异性导电胶具有以下优点:
(1)采取光刻技术制备模板与毛细管力自组装,将导电粒子固定在导电胶基体中的确定位置,使得导电粒子在基体中呈均匀规则排布,可用于超细间距电极封装,保证了每一个电极对导电粒子的捕获率,降低了接触电阻,杜绝了相邻电极之间短路现象的发生;
(2)通过在导电粒子外面包覆一层厚度可控的二氧化硅绝缘层,使得我们合成的导电粒子即使采用与导电胶基体共混的方法,通过在导电粒子外面包覆一层厚度可控的二氧化硅绝缘层,可实现更佳的各向异性导电的性能,并且更加适用于COG(Chip On Glass)等封装场景。
(3)通过纳米压印技术将模板上的图案互补转移到导电胶基体中,由于模板复用性很高,可以在相对较短的时间内生产更多的具有周期性特征结构的导电胶基体,成本较低,吞吐量较大,适用于工业生产。
附图说明
图1本发明各向异性导电胶模拟结构示意图。
图2是本发明制备的导电胶与市售的导电胶电导率比较。
图3本发明各向异性导电胶的光学显微镜照片。
图4表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球模拟结构示意图。
图5表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球SEM图。
图6实施例2得到的表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球绝缘层破裂时SEM图。
图7实施例4得到的表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球绝缘层破裂时SEM图。
图8实施例5得到的表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球绝缘层破裂时SEM图。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释,但本发明实质内容并不仅限于下述实施例所述,本领域普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
实施例1
具有周期性孔洞结构基体的制备:
(1)具有周期性圆柱突起结构纳米压印模板的制备:在4英寸硅片上旋涂正性光刻胶,旋涂速度为4000rpm。之后将硅片放到热板上100℃烘烤90秒,去除边缘的光刻胶,使得旋涂得更加均匀,释放光刻胶内的应力。采用无掩模光刻设备进行曝光(Exposure),曝光后110℃后烘(Post Exposure Baking)60秒,减少驻波效应,激发化学增强光刻胶的光致产酸剂产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影液。最后在显影液中显影50秒,即可获得具有周期性圆柱突起结构的硬质模板。
(2)导电胶基体的制备:首先按照预聚体与固化剂10:1的质量比例配置聚二甲基硅氧烷 (PDMS),以1500rpm、150rpm/s、90s的参数将PDMS旋涂在PET基板上,旋涂好的膜放进烘箱在60℃的条件下固化2小时。称量聚苯乙烯-block-聚(乙烯-ran-丁烯)-block-聚苯乙烯-graft-马来酸酐(SEBS-g-MA)1.000g加入试剂瓶中,按照1:9的比例称量三氯甲烷(CHCl3)9.000g加入试剂瓶中,待嵌段共聚物完全溶解后,量取0.5mL该胶体,以 2000rpm、500rpm/s、90s的参数将其旋涂在上述表面有一层固化PDMS的PET薄膜上,待三氯甲烷挥发完便可以得到厚度为13.0μm的薄膜。
(3)纳米压印制备具有周期性孔洞的导电胶基体:通过纳米压印设备,将步骤(2)制备好的表面旋涂有一层SEBS-g-MA薄膜的PET基板放置在步骤(1)纳米压印硬质模板上,调整好参数,使得硬质硅模板上周期性柱状拓扑结构在薄膜上形成互补的图案,得到具有周期性凹陷孔洞结构的薄膜,孔洞的直径为5.9μm,深度为5.0μm。
实施例2
绝缘导电粒子的制备:
(1)称量0.1000g镀镍聚苯乙烯微球,将其加入反应容器中。量取25.0mL乙醇,作为分散体系加入反应容器中。
(2)镀镍聚苯乙烯微球表面改性:量取0.1mLγ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),搅拌混合0.5小时,使得MPTMS上的巯基官能团与金属镍层表面之间形成配位键。量取10.0mL去离子水,加入体系中,混合搅拌2.0小时,使得MPTMS充分水解。
(3)去除多余MPTMS与体系中的水:通过磁分离方法去除反应体系中的液体。
(4)绝缘层二氧化硅前驱体的加入:量取35.0mL乙醇,加入反应容器中使得导电粒子在其中分散。量取0.025mL正硅酸乙酯(TEOS)作为生成二氧化硅的前驱体,混合0.5小时。
(5)绝缘层二氧化硅的水解缩合:量取6.0mL氨水(25wt%)加入体系中作为催化剂,提供碱性环境,使得TEOS在巯基改性的镀镍聚苯乙烯微球表面水解缩聚生成二氧化硅壳层。
(6)包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球的纯化:通过磁分离的方法,去除分散液中多余的反应物及未在微球表面生成的二氧化硅微球,先用乙醇清洗微球三次,再用去离子水清洗三次。洗涤干净的微球分散液放入冷冻干燥机中冷冻干燥12.0小时,得到表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球如图4、图5。如图6绝缘层破裂测试绝缘层厚度约64nm。
实施例3
绝缘镀镍聚苯乙烯微球在具有周期性孔洞结构基体中通过毛细管力自组装:
(1)导电粒子分散液的制备:量取0.0300g绝缘镀镍聚苯乙烯微球,加入5mL乙醇与5mL去离子水作为分散体系。
(2)绝缘镀镍聚苯乙烯微球自组装:在50℃的条件下,取0.5mL混合有绝缘镀镍聚苯乙烯微球的液滴滴在具有周期性孔洞结构的SEBS-G-MA薄膜上,再在液滴上面盖上一片平板,使得液滴以及分散在液滴中的粒子被限制在两块平板之间,并以固定2.5mm/s的速率拖曳平板,自组装过程完成之后,即可获得导电粒子在基体中处于周期性均匀分布的各向异性导电胶,光学显微镜照片如图3所示。
实施例4
绝缘导电粒子的制备:
(1)称量0.1000g镀镍聚苯乙烯微球,将其加入反应容器中。量取25.0mL乙醇,作为分散体系加入反应容器中。
(2)镀镍聚苯乙烯微球表面改性:量取0.1mLγ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),搅拌混合0.5小时,使得MPTMS上的巯基官能团与金属镍层表面之间形成配位键。量取10.0mL去离子水,加入体系中,混合搅拌2.0小时,使得MPTMS充分水解
(3)去除多余MPTMS与体系中的水:通过磁分离方法去除反应体系中的液体。
(4)绝缘层二氧化硅前驱体的加入:量取35.0mL乙醇,加入反应容器中使得导电粒子在其中分散。量取0.1mL正硅酸乙酯(TEOS)作为生成二氧化硅的前驱体,混合0.5小时。
(5)绝缘层二氧化硅的水解缩合:量取6.0mL氨水(25wt%)加入体系中作为催化剂,提供碱性环境,使得TEOS在巯基改性的镀镍聚苯乙烯微球表面水解缩聚生成二氧化硅壳层。
(6)包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球的纯化:通过磁分离的方法,去除分散液中多余的反应物及未在微球表面生成的二氧化硅微球,先用乙醇清洗微球三次,再用去离子水清洗三次。洗涤干净的微球分散液放入冷冻干燥机中冷冻干燥12.0小时,得到表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球。如图7绝缘层破裂测试绝缘层厚度约77nm。
实施例5
绝缘导电粒子的制备:
(1)称量0.1000g镀镍聚苯乙烯微球,将其加入反应容器中。量取25.0mL乙醇,作为分散体系加入反应容器中。
(2)镀镍聚苯乙烯微球表面改性:量取0.1mLγ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS),搅拌混合0.5小时,使得MPTMS上的巯基官能团与金属镍层表面之间形成配位键。量取10.0mL去离子水,加入体系中,混合搅拌2.0小时,使得MPTMS充分水解
(3)去除多余MPTMS与体系中的水:通过磁分离方法去除反应体系中的液体。
(4)绝缘层二氧化硅前驱体的加入:量取35.0mL乙醇,加入反应容器中使得导电粒子在其中分散。量取1.0mL正硅酸乙酯(TEOS)作为生成二氧化硅的前驱体,混合0.5小时。
(5)绝缘层二氧化硅的水解缩合:量取6.0mL氨水(25wt%)加入体系中作为催化剂,提供碱性环境,使得TEOS在巯基改性的镀镍聚苯乙烯微球表面水解缩聚生成二氧化硅壳层。
(6)包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球的纯化:通过磁分离的方法,去除分散液中多余的反应物及未在微球表面生成的二氧化硅微球,先用乙醇清洗微球三次,再用去离子水清洗三次。洗涤干净的微球分散液放入冷冻干燥机中冷冻干燥12.0小时,得到表面包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球。如图8绝缘层破裂测试绝缘层厚度约为130nm。
本发明具体实例以弹性聚苯乙烯微球为核、导电金属镍为壳层的可控粒径导电粒子购于中科元贞科技有限责任公司,在该微球的基础上,为防止细间距相邻电极之间短路现象的发生,通过Stober法在微球表面镀上一层均匀二氧化硅绝缘层,控制反应条件可以实现绝缘层厚度可控,图4为包覆有绝缘层的镀镍聚苯乙烯微球示意图,制备好的微球扫描电镜图片如图5所示。在使用时,控制热压参数实现绝缘层破裂,露出内部导电层,使得粒子之间即使接触也可以达到绝缘的效果,使得该发明绝缘效果更加稳定。所述绝缘层可通过控制反应条件改变厚度。由实施例2、实施例4以及实施例5可见,随着前驱体正硅酸四乙酯用量增加,绝缘层厚度随之增加,故可通过控制前驱体正硅酸四乙酯加入的量,实现对硅系绝缘层厚度的控制。
参考文献
[1.]Li,Y.,K.-s.Moon,and C.P.Wong,Electronics Without Lead.2005.308(5727):1419-1420.
[2.]Kim,S.-C.and Y.-H.Kim,Review paper:Flip chip bonding withanisotropic conductive film (ACF)and nonconductive adhesive(NCA).CurrentApplied Physics2013.13:S14-S25.
[3.]Li,M.Y.,et al.,How 2D semiconductors could extend Moore'slaw.NATURE2019.567(7747): 169-170.
[4.]Xue,X.,J.Wang,and E.P.Furlani,Self-Assembly of CrystallineStructures of Magnetic Core– Shell Nanoparticles for Fabrication ofNanostructured Materials.ACS Applied Materials& Interfaces2015.7(40):22515-22524。

Claims (13)

1.一种各向异性导电胶,包括导电胶基体和导电粒子,其特征在于,所述导电粒子具有核壳结构,核层为聚氨酯或聚苯乙烯,壳层为导电金属层,壳层采用单层或多层导电金属层,导电粒子表面包覆有硅系绝缘层;导电胶基体具有周期性孔洞结构,孔洞直径为3-50μm,
深度为3-50μm,导电粒子自组装到孔洞中形成周期拓扑结构。
2.权利要求1所述的各向异性导电胶的制备方法,其特征在于,通过毛细管力将导电粒子自组装到孔洞中形成周期拓扑结构。
3.如权利要求2所述的制备方法,包括步骤:
(1)光刻制备具有周期性孔洞结构的导电胶基体;
(2)溶胶凝胶法在导电粒子表面生长硅系绝缘层;
(3)毛细管力将包覆有绝缘层的导电粒子在导电胶基体中自组装形成规则拓扑排布。
4.如权利要求3所述的制备方法,步骤(1)是先在衬底上通过光刻制备具有周期性柱状凸起的模板,再通过纳米压印的方法,将模板上的拓扑图案转移到导电胶基体上,在导电胶基体上形成与模板互补的结构,得到具有周期性孔洞结构的导电胶基体薄膜。
5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,导电胶基体材料为热固性树脂和/或嵌段共聚物;所述热固性树脂包括环氧树脂和/或丙烯酸树脂,所述嵌段共聚物包括马来酸类共聚物。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述环氧树脂包括萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚型环氧树脂、斯蒂尔本型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、Naftor型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂中的至少一种。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述丙烯酸树脂包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、环氧丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙三丙烯酸三甲酯、二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯、丁二醇四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸癸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的至少一种。
8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述嵌段共聚物包括聚乙烯-接枝-马来酸酐、聚丙烯-接枝-马来酸酐、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、聚(异丁烯-alt-马来酸酐)、聚(马来酸酐-alt-1-十八烯)、聚异戊二烯接枝马来酸酐、聚(苯乙烯-co-马来酸)、聚苯乙烯-
block-聚(乙烯-ran-丁烯)-block-聚苯乙烯-graft-马来酸酐、聚(苯乙烯-co-马来酸酐)、聚(乙烯基甲醚-alt-马来酸)中的至少一种。
9.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)是先使γ-巯丙基三甲氧基硅烷的巯基官能团在导电粒子表面形成配位键,并在其表面水解,完成对导电粒子的改性,再加入正硅酸四乙酯,使硅系绝缘层在导电粒子表面生长。
10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)包括:取导电粒子分散在乙醇中,导电粒子为镀镍聚苯乙烯微球;加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷混合反应,然后加入去离子水反应;分离出导电粒子并将其分散到乙醇中,加入正硅酸乙酯混合,再加入氨水,然后分离洗涤干燥。
11.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)毛细管力是指通过在限制性空间内通过控制相对位移和温度,使得导电粒子在蒸发引起的强对流作用下聚集在弯液面处,在自由能最小化驱动下调入孔洞之中,完成填充。
12.权利要求1所述的或者由权利要求2-11任一项所述制备方法得到的各向异性导电胶在超细间距电极封装中的应用。
13.如权利要求12所述的应用,其特征在于,用于间距低至7微米的超细电极封装。
CN202211072326.6A 2022-09-02 2022-09-02 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用 Active CN115386318B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211072326.6A CN115386318B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211072326.6A CN115386318B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115386318A true CN115386318A (zh) 2022-11-25
CN115386318B CN115386318B (zh) 2023-10-13

Family

ID=84125546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211072326.6A Active CN115386318B (zh) 2022-09-02 2022-09-02 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115386318B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058610A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 제일모직주식회사 절연성 도전 입자 및 이를 이용한 이방 도전성 필름
CN102176337A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 天津大学 各向异性导电胶膜用复合导电粒子及制备方法
CN105969237A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 深圳市华星光电技术有限公司 异方性导电胶膜的制备方法
CN107142029A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 昆山市工业技术研究院有限责任公司 一种各向异性导电胶膜及其制备方法和应用
CN107652702A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 于盟盟 一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物
CN113621331A (zh) * 2021-07-26 2021-11-09 中国科学院金属研究所 一种利用纳米碳材料包覆微球制备异方性导电胶膜的方法及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058610A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 제일모직주식회사 절연성 도전 입자 및 이를 이용한 이방 도전성 필름
CN102176337A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 天津大学 各向异性导电胶膜用复合导电粒子及制备方法
CN105969237A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 深圳市华星光电技术有限公司 异方性导电胶膜的制备方法
CN107142029A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 昆山市工业技术研究院有限责任公司 一种各向异性导电胶膜及其制备方法和应用
CN107652702A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 于盟盟 一种用于形成透明导电薄膜的热固性组合物
CN113621331A (zh) * 2021-07-26 2021-11-09 中国科学院金属研究所 一种利用纳米碳材料包覆微球制备异方性导电胶膜的方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴懿平, 袁忠发, 吴大海, 吴丰顺, 安兵: "各向异性导电胶膜新型填充粒子的研究", 电子元件与材料, vol. 24, no. 04, pages 28 - 31 *
尚承伟;: "电子导电胶的最新研究进展", 电子元件与材料, vol. 37, no. 05, pages 62 - 66 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115386318B (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120099001A (ko) 코어 쉘 입자의 제조 방법, 코어 쉘 입자 및 그것을 사용한 페이스트 조성물 및 시트 조성물
KR101087344B1 (ko) 도전성 범프와 그 제조 방법 및 전자 부품 실장 구조체
TWI527848B (zh) 非隨機異方性導電膠膜及其製程
KR101262685B1 (ko) 자기 조립식 상호 연결 입자
US20170062374A1 (en) Anisotropic conductive material, electronic device including anisotropic conductive material, and method of manufacturing electronic device
JP5559947B1 (ja) 基材粒子、導電性粒子、導電材料及び接続構造体
US7525194B2 (en) System including self-assembled interconnections
US20070023908A1 (en) Method of fabricating self-assembled electrical interconnections
CN102686509A (zh) 与所沉积粒子有关的方法和产品
JP6613326B2 (ja) 基材粒子、導電性粒子、導電材料及び接続構造体
CN115386318B (zh) 各向异性导电胶与制备及其在超细间距电极封装中的应用
GB2523983A (en) Bonded assemblies with pre-deposited polymer balls on demarcated areas and methods of forming such bonded assemblies
CN109203596B (zh) 导热型聚酰亚胺基板
TW200415420A (en) A pair of substrates spaced from each other by spacers and method of making thereof
JP2013251099A (ja) 導電粒子及びその製造方法
JP4936775B2 (ja) 導電粒子の連結構造体
KR100819524B1 (ko) 절연 전도성 미립자 및 이를 이용한 이방 전도성 필름
JPH11154550A (ja) コネクター
KR20080055013A (ko) 이방성 도전 필름 및 그 제조방법
KR100718726B1 (ko) 폴리디비닐벤젠 구형 입자와 금속을 이용한 코어/쉘도전입자 및 이의 제조방법
KR20130015268A (ko) 도전성 입자, 이방성 도전 재료 및 접속 구조체
JP7390236B2 (ja) 異方導電性樹脂組成物、及びマイクロledディスプレイ装置
JP7077963B2 (ja) 絶縁被覆導電粒子、異方導電フィルム、異方導電フィルムの製造方法、接続構造体及び接続構造体の製造方法
CN118098705A (zh) 一种导电粒子阵列排列的各向异性导电膜的制备方法
JP2015144120A (ja) 導電材料及び接続構造体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant