TWI775201B

TWI775201B - 導電樹脂組合物及應用該導電樹脂組合物的導電層及電路板

Info

Publication number: TWI775201B
Application number: TW109137996A
Authority: TW
Inventors: 顏振鋒; 鍾昇峰; 向首睿
Original assignee: 臻鼎科技股份有限公司
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-08-21
Also published as: TW202216896A

Abstract

一種導電樹脂組合物，其包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、10~30份奈米銀分散液、100~300份銀包銅粉末以及10~15份硬化劑，所述銀包銅粉末的形狀包括片狀和樹枝狀中的至少一種。所述導電樹脂組合物適用於導電塞孔製程，且加熱固化後的導電可靠性較好。另，本發明還提供一種應用所述導電樹脂組合物的導電層及電路板。

Description

導電樹脂組合物及應用該導電樹脂組合物的導電層及電路板

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

導電樹脂組合物是一種固化或乾燥後具有一定導電性的膠粘劑。它可以將多種導電材料連接在一起，使被連接材料間形成電的通路。在電子工業中，導電樹脂組合物已成為一種必不可少的新材料。導電樹脂組合物用於電子產品的電路連接，主要應用在FPC、IC、PCB、電腦顯示器、手機顯示幕和液晶顯示器的線路板的連接。

目前，市場上使用的合金型導電樹脂組合物由低熔點金屬(錫鉍)、高熔點金屬(銅、銀銅、鎳)和樹脂組成。其中，錫與銅的介面會產生金屬間化合物，該金屬間化合物會隨溫度及時間增生，且其容易脆裂造成接觸不良，使導電性能下降。

有鑑於此，有必要提供能夠解決上述技術問題的導電樹脂組合物。

另，還有必要提供一種應用所述導電樹脂組合物的導電層及電路板。

一種導電樹脂組合物，其包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、10~30份奈米銀分散液、100~300份銀包銅粉末以及10~15份硬化劑，所述銀包銅粉末的形狀包括片狀和樹枝狀中的至少一種。

進一步地，所述奈米銀分散液中的奈米銀的粒徑為30~100nm，所述銀包銅粉末的粒徑為3~20μm。

進一步地，所述奈米銀分散液中的奈米銀的粒徑為40~60nm，所述銀包銅粉末的粒徑為5~15μm。

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份的組分：35~45份丁二烯改性環氧樹脂，55~65份雙酚F型環氧樹脂。

進一步地，所述奈米銀分散液中的奈米銀的形狀包括球狀和樹枝狀中的至少一種。

進一步地，所述硬化劑為具有核殼結構的硬化劑。

一種導電層，其由上述導電樹脂組合物加熱固化製得。

一種電路板，包括第一電路層、第二電路層、夾設於所述第一電路層與所述第二電路層之間的絕緣層以及上述導電層，所述絕緣層上開設有通孔，所述導電層位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。

本發明的導電樹脂組合物適用於導電塞孔製程，其經100~130℃低溫燒結後，奈米銀粒子和銀包銅粉末表面的銀層燒結，其不會形成合金，也不會形成金屬間化合物，提供了導電的可靠性；且片狀或樹枝狀的銀包銅粉末，使得在最少添加量的情況下，可達到最大接觸通道。

本發明一實施方式提供一種導電樹脂組合物，具有可靠導電性，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。所述導電樹脂組合物包括以下重量份的組分：90~110份熱固性樹脂、100~350份導電劑以及10~15份硬化劑。

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。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。本實施方式中，所述熱固性樹脂包括35~45重量份的丁二烯改性環氧樹脂和55~65重量份的雙酚F型環氧樹脂。

所述導電劑具有導電性。所述導電劑包括10~30重量份的奈米銀分散液和100~300重量份的銀包銅粉末。奈米銀的形狀可以為球狀或樹枝狀，奈米銀的粒徑為30~100nm。優選的，奈米銀的粒徑為40~60nm，以適應於所述導電樹脂組合物採用低溫燒結技術進行固化。

所述銀包銅粉末的形狀可以為片狀或樹枝狀，片狀或樹枝狀的銀包銅粉末在相同添加量的情況下，提供的接觸點較多，容易形成導電通路。所述銀包銅粉末的粒徑為3~20μm。優選的，所述銀包銅粉末的粒徑為5~15μm，以使所述導電樹脂組合物能夠適用於導電塞孔製程。

所述硬化劑為具有核殼結構的硬化劑，用於提高所述導電樹脂組合物的室溫存儲性。所述具有核殼結構的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，其殼結構破裂，其核結構中的活性官能團與熱固性樹脂的反應官能團產生交聯，引發固化反應。所述硬化劑的反應溫度與所述導電樹脂組合物進行加熱固化的溫度一致，優選的，其反應溫度為100~130℃。所述具有核殼結構的硬化劑能夠避免奈米銀粒子促進固化反應影響存放性。

進一步地，所述導電樹脂組合物還包括消泡劑、分散劑、觸變劑、增稠劑等助劑。所述消泡劑、分散劑、觸變劑、增稠劑可以為本領域所熟知的任何消泡劑、分散劑、觸變劑、增稠劑。

本發明的導電樹脂組合物適用於導電塞孔製程，其經100~130℃低溫燒結後，奈米銀粒子和銀包銅粉末表面的銀層燒結，其不會形成合金，也不會形成金屬間化合物，提高了導電的可靠性；且片狀或樹枝狀的銀包銅粉末，使得在最少添加量的情況下，可達到最大接觸通道。

本發明還提供一種由所述導電樹脂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，燒結溫度為100~130℃。燒結後，奈米銀粒子和銀包銅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。所述第一電路層和所述第二電路層均由銅製成。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。所述導電層位於所述通孔中，並電連接所述第一電路層與所述第二電路層。製備時，將所述導電樹脂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。

下面通過實施例來對本發明進行具體說明。

實施例1

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，100份樹枝狀銀包銅粉末，10份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

實施例2

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，200份樹枝狀銀包銅粉末，10份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

實施例3

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，300份樹枝狀銀包銅粉末，10份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

實施例4

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，300份樹枝狀銀包銅粉末，30份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

對比例1

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，300份樹枝狀銀包銅粉末以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

對比例2

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，300份球狀銀包銅粉末，30份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(FXR-1030)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

對比例3

按重量份數，將60份雙酚F型環氧樹脂(EPOLLY 8220)，40份丁二烯改性環氧樹脂(GE-24)，300份樹枝狀銀包銅粉末，10份奈米銀墨水(市售奈米銀墨水，其中奈米銀含量約25%，分散劑和粘結劑約6%，其餘為醇醚類溶劑)以及12.5份硬化劑(C11Z-A)均勻混合製得所述導電樹脂組合物。

測試實施例1-4和對比例1-3所得導電樹脂組合物的室溫存儲性。其中，室溫存儲性是將實施例1-4和對比例1-3所得導電樹脂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；若其性能或狀態在7天內未發生變化，則測試結果為“O”；若其性能或狀態在7天內發生變化，則測試結果為“NG”。測試應用實施例1-4和對比例1-3所得導電樹脂組合物的電路板未經回流焊組裝電子器件時在所述通孔處的阻值(表1中為第一阻值)以及應用實施例1-4和對比例1-3所得導電樹脂組合物的電路板經回流焊組裝電子器件後在所述通孔處的阻值(表1中為第二阻值)。實施例1-4和對比例1-3的原料成分及測試結果參下表1。

由實施例1-3可看出，樹枝狀銀包銅粉末的減少，導致在通孔處的阻值變大。由實施例3-4可看出，奈米銀墨水的減少，導致在通孔處的阻值變大。由實施例3-4和對比例1可以看出，導電樹脂組合物中的奈米銀成分對阻值具有較大影響，當不含奈米銀墨水時，通孔處的阻值大幅提升。由實施例4和對比例2可看出，相較球狀銀包銅粉末，採用樹枝狀銀包銅粉末的導電樹脂組合物的阻值更小。由實施例3-4和對比例3可以看出，相較咪唑系硬化劑，採用具有核殼結構的硬化劑的導電樹脂組合物的阻值更小。

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

一種導電樹脂組合物，其中，所述導電樹脂組合物由以下重量份的組分組成：90~110份熱固性樹脂、10~30份奈米銀分散液、100~300份銀包銅粉末以及10~15份硬化劑，所述銀包銅粉末的形狀包括片狀和樹枝狀中的至少一種。
如請求項1所述的導電樹脂組合物，其中：所述奈米銀分散液中的奈米銀的粒徑為30~100nm，所述銀包銅粉末的粒徑為3~20μm。
如請求項2所述的導電樹脂組合物，其中，所述奈米銀分散液中的奈米銀的粒徑為40~60nm，所述銀包銅粉末的粒徑為5~15μm。
如請求項1所述的導電樹脂組合物，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。
如請求項4所述的導電樹脂組合物，其中：所述熱固性樹脂包括以下重量份的組分：35~45份丁二烯改性環氧樹脂，55~65份雙酚F型環氧樹脂。
如請求項1所述的導電樹脂組合物，其中：所述奈米銀分散液中的奈米銀的形狀包括球狀和樹枝狀中的至少一種。
如請求項1所述的導電樹脂組合物，其中：所述硬化劑為具有核殼結構的硬化劑。
一種導電層，其中，所述導電層由如請求項1至7任意一項所述的導電樹脂組合物加熱固化製得。
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，其中，所述絕緣層上開設有通孔，所述電路板還包括如請求項8所述的導電層，所述導電層位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。