TWI706856B - 導電組合物及應用該導電組合物的導電層及電路板 - Google Patents

Abstract

一種導電組合物，包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、900~1100份導電劑、10~15份硬化劑以及0~50份搖變劑。所述導電組合物適用於導電塞孔製程，且加熱固化後的可撓性較好。另，本發明還提供一種應用所述導電組合物的導電層及電路板。

Description

導電組合物及應用該導電組合物的導電層及電路板

本發明涉及電路板技術領域，尤其涉及一種導電組合物及應用該導電組合物的導電層及電路板。

近年來，電子產品被要求小型化、多功能化等。為此，應用於該些電子產品中的電路板也要求小型化。為實現小型化，現有電路板一般通過絕緣樹脂層對三層以上的電路層進行層疊而成。為確保多層電路層之間的導通，需在所述電路板上開設導通孔，並在所述導通孔的內壁上形成導通多層電路層的導電層。

現一般採用黑影電鍍(electroplating copper)製程或導電膏塞孔(conductive paste filling)製程形成該導電層。然而，採用電鍍方式形成該導電層的製程較為複雜，且形成的導電層的可撓性較差。

有鑑於此，有必要提供一種導電組合物，其適用於導電塞孔制程，且加熱固化後的可撓性較好。

另，還有必要提供一種應用所述導電組合物的導電層及電路板。

一種導電組合物，包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、900~1100份導電劑、10~15份硬化劑以及0~50份搖變劑。

進一步地，所述熱固性樹脂包括羧基丁腈橡膠改性環氧樹脂、丁二烯改性環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂中的至少一種。

進一步地，所述熱固性樹脂包括以下重量百分数的組分：0~35%的羧基丁腈改性環氧樹脂，35~38%的丁二烯改性環氧樹脂，30~60%的雙酚F型環氧樹脂。

進一步地，所述導電劑包括熔點小於180℃的低熔點金屬粉末及熔點大於800℃的高熔點金屬粉末，所述高熔點金屬粉末與所述低熔點金屬粉末的重量比為1：6~2：3。

進一步地，所述高熔點金屬粉末包括具有不同形狀的金屬粉末。

進一步地，所述硬化劑為含OH基的高溫硬化劑或具有核殼結構的常溫穩定硬化劑。

進一步地，所述搖變劑包括具有高比表面積的金屬粉，所述具有高比表面積的金屬粉的比表面積為0.3~0.7m²/g。

進一步地，所述具有高比表面積的金屬粉為樹枝狀金屬粉。

本發明的導電組合物適用於導電塞孔制程，其包含的熱固性樹脂具有高可撓性，其包含的加熱固化劑具有室溫存放穩定性，且其包含的搖變劑具有高導電性及搖變匹配性。

本發明提供一種導電組合物，具有高導電性、可撓性及室溫存放穩定性，其加熱固化後形成導電層，所述導電層可應用於電路板中用於電連接所述電路板中的多層電路層。所述導電組合物包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、900~1000份導電劑、10~15份硬化劑以及0~50份搖變劑。

所述熱固性樹脂具有高可撓性，可將所述導電劑分散於其中。優選的，所述熱固性樹脂包括羧基丁腈橡膠改性環氧樹脂、丁二烯改性環氧樹脂、 雙酚F型環氧樹脂中的至少一種。所述羧基丁腈橡膠改性環氧樹脂中使用的環氧樹脂包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂及它們的氫化物。優選的，所述熱固性樹脂中，所述羧基丁腈改性環氧樹脂的含量為0~35%(重量比)，所述丁二烯改性環氧樹脂的含量為35~38%(重量比)，所述雙酚F型環氧樹脂的含量為30~65%(重量比)。

所述導電劑具有導電性。優選的，所述導電劑包括低熔點金屬粉末及高熔點金屬粉末。所述低熔點金屬粉末的熔點小於180℃，例如為錫粉、錫鉍合金粉等。所述高熔點金屬粉末的熔點大於800℃。優選的，所述高熔點金屬粉末包括具有不同形狀的金屬粉末，例如球狀銀包銅粉末、樹枝狀銀包銅粉末等。所述高熔點金屬粉末與所述低熔點金屬粉末的重量比為1：6~2：3。

優選的，所述硬化劑為含OH基的高溫硬化劑或具有核殼結構的常溫穩定硬化劑，用於提高所述導電組合物的室溫存儲性。所述含OH基的高溫硬化劑在高溫處理下充當硬化劑，優選為咪唑系硬化劑，例如2-甲基咪唑、2-乙基-4甲基咪唑等。所述具有核殼結構的常溫穩定硬化劑的活性官能團只有達到一定反應溫度才開始反應，具有很好的儲存穩定性；當達到反應溫度後，其活性官能團與所述熱固性樹脂的反應官能團產生交聯，優選為日本ASAHI KASEI公司的NOVACURE HX-3088、HX-3741或日本富士化成公司Fujicure FXR-1030、FXR-1081中的任意一種。所述硬化劑的反應溫度與所述導電組合物進行加熱固化的溫度一致，優選的，其反應溫度為120~205℃。

所述搖變劑，用於提高所述導電組合物的搖變性。優選的，所述搖變劑包括具有高比表面積的金屬粉，其能提高所述導電組合物的搖變性，並同時兼具導電性。所述導電組合物的搖變性為3~5(2rpm/20rpm)。所述具有高比表面積的金屬粉的比表面積為0.3~0.7m²/g，其振實密度為1.05~1.7g/cm³，其粒徑為7~15um。所述搖變劑優選為樹枝狀銀包銅粉末。

進一步地，所述導電組合物還包括密著促進劑、助焊劑及無溶劑活性稀釋劑。所述密著促進劑可以為本領域所熟知的任何密著促進劑，包括但 不限於：矽烷偶聯劑；芳香環或雜環化合物；磷酸酯類化合物；多價金屬鹽或酯類，例如鈦酸酯或鋯酸酯；有機聚合物樹脂，例如環氧樹酯或聚酯樹酯；或氯化聚烯烴等。所述助焊劑可以為本領域所熟知的任何助焊劑。所述無溶劑活性稀釋劑用於調整所述導電組合物的黏度，其可以為本領域所熟知的任何無溶劑活性稀釋劑。

本發明的導電組合物適用於導電塞孔制程，其包含的熱固性樹脂具有高可撓性，其包含的加熱固化劑具有室溫存放穩定性，且其包含的搖變劑具有高導電性及搖變匹配性。

本發明還提供一種由所述導電組合物加熱固化形成的導電層。優選的，所述導電層採用瞬間液相燒結(TLPS，Transient Liquid Phase Sintering)工藝製成。燒結後，低熔點金屬粉末及高熔點金屬粉末之間形成連續相，使所述導電層的導電性能更好。

本發明還提供一種應用所述導電層的電路板。所述電路板包括絕緣層、第一電路層、第二電路層及所述導電層。所述絕緣層包括相對設置的第一表面與第二表面。所述第一電路層設置於所述第一表面，所述第二電路層設置於所述第二表面。所述第一電路層由銅製成。所述絕緣層上開設有貫通所述第一表面與第二表面的通孔。所述導電層容置於所述通孔中，並電連接所述第一電路層與所述第二電路層。製備時，將所述導電組合物通過印刷工藝填充於所述通孔中，並通過瞬間燒結工藝與所述絕緣層、第一電路層及第二電路層進行燒結形成所述導電層。

下面藉由實施例來對本發明進行具體說明。

實施例1

按重量份數，將62.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，20份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例2

按重量份數，將62.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例3

按重量份數，將32.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美國CVC)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，20份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例4

按重量份數，將32.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美國CVC)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，100份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，20份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例5

按重量份數，將32.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美國CVC)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，50份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例6

按重量份數，將32.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美國CVC)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，0.5份BYK410(BYK-Chmie GmbH)樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例7

按重量份數，將32.5份EPOLLY 8220(美國CVC Thermoset Specialties)，30份RA840(美國CVC)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，20份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份非核殼硬化劑C11Z-A(日本四國化成Shikoku)均勻混合製得所述導電組合物。

實施例8

按重量份數，將32.5份雙酚A型環氧樹脂EPON 828(HEXION)，37.5份GE-24(美國CVC Thermoset Specialties)，400份球狀銀包銅粉末，600份錫鉍合金粉末，20份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份Fujicure FXR-1030(日本富士化成)均勻混合製得所述導電組合物。

比較例1

採用市售導電組合物1作為對比例，其包括以下重量份的組分：100份樹脂、200份銅粉、800份錫粉、10份硬化劑。

比較例2

採用市售導電組合物2作為對比例，其包括以下重量份的組分：100份樹脂、200份銅粉、800份錫粉、20份硬化劑。

測試實施例1-8及對比例1-2所得導電組合物的搖變性及室溫存儲性。其中，搖變性是將實施例1-8及對比例1-2所得樣品放入玻璃瓶後放置於23℃的水槽約1小時後，使用B型回轉黏度計測定2rpm時及20rpm時的黏度，並以2rpm時的黏度除以20rpm時的黏度所得到的值。室溫存儲性是將實施例1-8及對比例1-2所得導電組合物放置於室溫環境(25℃)中，測試其性能或狀態未發生變化的天數；若其性能或狀態發生變化，則測試結果為“NG”。測試應用實 施例1-8及對比例1-2所得導電組合物的電路板未進行彎折時在所述通孔處的阻值，彎折180°後在所述通孔處的阻值。測試由實施例1-8及對比例1-2所得導電組合物製備形成的導電層與電路板的絕緣層之間的密著性(LCP密著)，以及導電層與電路層之間的密著性(銅面密著)，若密著性較好，則測試結果為“O”，若密著性不好，則測試結果為“△”。測試結果參下表1。

由表1可以看出，相較於應用比較例1-2的導電組合物製備得到的導電層的電路板，應用本發明實施例1-8的導電組合物製備得到的導電層的電路板，彎折180°後，其在通孔處的阻值變化較小。由實施例2可以看出，搖變劑的減少，導致導電組合物的搖變性降低。另外，對比例1-2的室溫存儲性不好，對比例1的導電組合物適合在5℃的環境中進行存放，對比例2的導電組合物適合在0℃的環境中進行存放，實施例1-6及8的導電組合物可在室溫環境中存放7天。由實施例6可以看出，採用非具有高比表面積的金屬粉作為搖變劑，所述電路板在所述通孔處的阻值增大。由實施例7可以看出，採用非含OH基的高溫硬化劑或具有核殼結構的常溫穩定硬化劑，所述導電組合物在室溫環境中易發生反應，存放性不好，其適合在5℃的環境中進行存放。由實施例8可以看出，使用雙酚A型環氧樹脂作為熱固性樹脂的導電組合物，其應用的電路板在彎折180°後，通孔處的阻值上升較大。

另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍內。

Claims (8)

1. 一種導電組合物，其改良在於，所述導電組合物包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、900~1100份導電劑、10~15份硬化劑以及0~50份搖變劑，所述導電劑包括熔點小於180℃的低熔點金屬粉末及熔點大於800℃的高熔點金屬粉末，所述高熔點金屬粉末包括球狀銀包銅粉末和樹枝狀銀包銅粉，所述搖變劑為樹枝狀銀包銅粉末。
2. 如請求項1所述的導電組合物，其中，所述熱固性樹脂包括羧基丁腈橡膠改性環氧樹脂、丁二烯改性環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂中的至少一種。
3. 如請求項2所述的導電組合物，其中，所述熱固性樹脂包括以下重量百分数的組分：0~35%的羧基丁腈改性環氧樹脂，35~38%的丁二烯改性環氧樹脂，30~60%的雙酚F型環氧樹脂。
4. 如請求項1所述的導電組合物，其中，所述高熔點金屬粉末與所述低熔點金屬粉末的重量比為1：6~2：3。
5. 如請求項1所述的導電組合物，其中，所述硬化劑為含OH基的高溫硬化劑或具有核殼結構的常溫穩定硬化劑。
6. 如請求項1所述的導電組合物，其中，所述搖變劑的比表面積為0.3~0.7m²/g。
7. 一種導電層，其改良在於，所述導電層由如請求項1至6任意一項所述的導電組合物加熱固化製得。
8. 一種電路板，包括第一電路層、第二電路層及夾設於所述第一電路層與所述第二電路層之間的絕緣層，其改良在於，所述絕緣層上開設有通孔，所述電路板還包括如申請專利範圍第7項所述的導電層，所述導電層容置於所述通孔中並電連接所述第一電路層與所述第二電路層。