WO2021142752A1 - 一种有机硅树脂导电胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Abstract

本发明公开了一种有机硅树脂导电胶,按总重量100份计,包括以下重量份的组分:导电颗粒40~84份,有机硅树脂10~25份,硅油5.5~20份,硅烷偶联剂0.2~3.0份,催化剂0.01~1份,抑制剂0.005~0.05份;导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的导电颗粒。本发明还保护上述有机硅树脂导电胶的制备方法以及在半导体元件中的应用。本发明通过应用具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,使导电颗粒之间的接触为多点接触,从而形成导电网络,使其接触电阻大大降低,导电性能大幅度提高;同时本发明得到的导电胶具有能够快速固化并且在室温环境下长时间操作使用的优点,且制备方法简单,条件温和,适用于工业化生产。

Description

一种有机硅树脂导电胶及其制备方法和应用 技术领域
本发明属于半导体材料技术领域,具体涉及一种有机硅树脂导电胶及其制备方法和应用。
背景技术
导电胶作为一种干燥或固化后具有一定导电性的胶黏剂,被广泛用于电子设备、集成电路、半导体器件、无源元件、太阳能电池、太阳能组件和/或发光二极管的制造和组装中。导电胶在两个表面元器件之间提供机械结合和电导通,所以导电胶必须具备良好的机械性能和低电阻电导通性能。通常,导电胶配方由导电颗粒和聚合物树脂以及助剂组成,其中树脂通常提供两种元器件之间的机械结合,而导电颗粒通常提供所需的电导通连接。
首先,传统的导电胶使用球状、类球状、和片状银颗粒或者球状、类球状、和片状银包铜颗粒,不管是两个球状导电颗粒,还是两个片状导电颗粒,其两个导电颗粒之间的接触是一个点接触,导电性能较低;因此,为了提高其导电胶的导电性能,就必须增加导电颗粒数量或者用量,以提高其导电性能,从而导致成本增加。其次,传统的导电胶在点胶或者印刷操作使用过程中容易变干,在室温环境下一般暴露不超过8小时,如果超过8小时,没有使用完的导电胶变得难以使用,导致使用过程中的不方便和浪费。再次,传统的导电胶固化时间长,一般要求30min或者更长的时间,导致生产周期增加,生产能力下降。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种有机硅树脂导电胶,通过使用具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,以及对导电胶的配方的调整,使导电胶的导电性能高、附着力好、固化时间短,可操作性时间长,解决了现有导电胶为提高导电性而增加成本、操作时间短、固化时间长而增加生产周期的问题。
本发明的另一个目的是提供上述有机硅树脂导电胶的制备方法,该制备方法操作简单,条件温和,易于实现。
本发明还提供上述有机硅树脂导电胶在半导体元件中的应用。
本发明所采用的技术方案是:
一种有机硅树脂导电胶,按总重量100份计,该导电胶包括以下重量份的组分;
导电颗粒40~84份,有机硅树脂10~25份,硅油5.5~20份,硅烷偶联剂0.2~3.0份,催化剂0.01~1份,抑制剂0.005~0.05份;
其中,所述导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的导电颗粒。
这样,导电颗粒之间的接触为多点接触,形成导电网络,不同于常规球状导电颗粒、片状导电颗粒或者类球状导电颗粒混合时相互之间的一个点接触,从而使其接触电阻大大降低,导电性能大幅度提高;另外,通过多点接触,在使用较少的导电颗粒时即可达到导电效果,从而降低导电颗粒的使用量,降低成本,提高导电胶的使用性能。
优选地,所述具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g。
这样,所述具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,在保证具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的导电性的同时, 也保证其印刷性能;当比表面积超过3.5m 2/g时,得到的导电胶印刷比较困难,难以大规模使用。
优选地,所述具有三维树枝状微观结构的导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银颗粒或者具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒。
这样,在具体实施例中,本发明的导电颗粒可以包括具有三维树枝状微观结构的银颗粒,以及球状银颗粒、片状银颗粒或类球状银颗粒中的一种或多种;
在具体实施例中,本发明的导电颗粒可以包括具有三维树枝状微观结构的银颗粒,以及球状银颗粒、片状银颗粒或类球状银颗粒中的一种或多种;
在具体实施例中,本发明的导电颗粒可以包括具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒,以及球状银颗粒、片状银颗粒或类球状银颗粒中的一种或多种;
在具体实施例中,本发明的导电颗粒可以包括具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒,以及球状银包铜颗粒、片状银包铜颗粒或类球状银包铜颗粒中的一种或多种。
优选地,所述导电颗粒为球状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述导电颗粒为球状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述导电颗粒为片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述导电颗粒为片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述导电颗粒为片状银包铜颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述导电颗粒为球状银包铜颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
优选地,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
这样,单纯的具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的印刷透墨性弱于球状颗粒、片状颗粒或者类球状颗粒,将具有三维树枝状微观结构的导电颗粒与上述形貌颗粒混合时,能保留双方的优点,即既提高导电颗粒的导电性,又克服单纯具有三维树枝状微观结构导电颗粒印刷透墨性不好的问题。
本发明的具体实施例不仅限于上述具有三维树枝状微观结构的银颗粒或者具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与球状银颗粒、片状银颗粒、球状银包铜颗粒或者片状银包铜颗粒的具体配比。本发明的具体实施例可以为具有三维树枝状微观结构的银颗粒与球状银颗粒、片状银颗粒、类球状银颗粒、球状银包铜颗粒、片状银包铜颗粒、类球状银包铜颗粒中的一种或多种,也可以为具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与球状银颗粒、片状银颗粒、类球状银颗粒、球状银包铜颗粒、片状银包铜颗粒、类球状银包铜颗粒中的一种或多种。
其中,所述具有三维树枝状微观结构的颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1。
这样,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的颗粒或者其与其他形貌导电颗粒的混合物,且具有三维树枝状机构的颗粒的质量占导电颗粒总质量的5~100%,更优选为5~95%,同时具有三维树枝状微观结构的导电颗粒、球状颗粒、片状颗粒或者类球状颗粒的尺寸均为0.1~50μm。因此,具有三维树枝状微观结构的导电颗粒与片状、球状或者类球状常规导电颗粒混合时,导电颗粒之间也为多点接触,导电性能好。
优选地,所述导电颗粒为银颗粒或者银包铜颗粒,其中具有三维树枝状微观结构的包铜颗粒中银的包覆重量为5~40%。
优选地,所述有机硅树脂是甲基聚硅氧烷、甲基氢基聚硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷中的至少一种。
优选地,所述硅油是甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油和羟基含氢硅油中的至少一种。
优选地,所述硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和异丁基三乙氧基硅中的至少一种。
这样,硅烷偶联剂在导电胶和需要粘结的半导体元件如芯片之间架起“分子桥”,即把两种性质悬殊的材料连接在一起增加其粘接强度。
优选地,所述催化剂为铂金催化剂。
优选地,所述抑制剂是3-甲基-1-丁炔-3-醇,1-乙炔环己醇,3,5-二甲基-1-己炔-3-醇,吡啶,丙烯腈,2-乙烯基异丙醇,苯并三氮唑,有机膦化合物和马来酸二烯丙酯中的至少一种。
这样,导电胶由导电颗粒、有机硅树脂、硅烷偶联剂、硅油、抑制剂、和催化剂组成,得到的导电胶为热固化型导电胶,可以一次性热固化,也可以两次性热固化。导电胶一次性热固化可优选于50~170℃范围内在15~300s内固化,一次性固化操作适应于返修率不高的产品;两次性固化操作适应于返修率高的产品,第一次固化可于50~170℃下在15~20s内预固化,固化后的导电胶和基材具有足够的附着力,足以测试半导体元件的性能,但是又容易返修,第二次固化可于50~170℃下在15~300s实现固化。
无论选择一次固化还是两次固化,所述导电胶固化后均具有粘附性好、电阻率低的特点;同时所述导电胶可以在22~25℃的室温条件下操作使用48小时以上,足以在各种电子装配和太阳能光伏组件操作条件下长期使用,所述导电胶暴露在室温环境下24hrs其粘度上升不超过20%,暴露在室温环境下48hrs其粘度上升不超过50%;所述导电胶适用于以点胶的方式操作使用,所述导电胶也适用于以印刷的方式操作使用。而且本发明所述的导电胶能够在两种基板或者元器件与基板之间形成导电键,可用于电子设备、集成电路、半导体器件、无源元件、太阳能光伏组件的制造和组装。
本发明还保护上述有机硅树脂导电胶的制备方法,包括以下步骤:
S1、按照以下重量份称取各组分:导电颗粒40~84份,有机硅树脂10~25份,硅油5.5~20份,硅烷偶联剂0.2~3.0份,催化剂0.01~1份,抑制剂0.005~0.05份,其中,所述导电颗粒包括具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,备用;
S2、将所述S1称取的所述有机硅树脂、所述硅油、所述硅烷偶联剂、所述催化剂和所述引发剂置于反应器中,搅拌均匀,加入所述导电颗粒,搅拌均匀,得到混合料;搅拌混合过程可以是机械搅拌混合、研磨混合或者两者的结合。
S3、对所述混合料研磨,得到有机硅树脂导电胶。
本发明还保护上述有机硅树脂导电剂在半导体元件中的应用。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过应用具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,使导电颗粒之间的接触为多点接触,从而形成导电网络,使其接触电阻大大降低,导电性能大幅度提高;同时也降低了导电颗粒的用量,有效降低成本;
2、本发明通过将具有三维树枝状微观结构的导电颗粒与片状、球状或类球状导电颗粒的混合使用,既保持了具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的高导电性的优点,又利用了片状、球状或类球状导电颗粒较好的透墨性,克服了单纯使用具有三维树枝状微观结构的导电颗粒印刷透墨性不好的缺点;
3、本发明通过采用由甲基聚硅氧烷、甲基氢基聚硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基硅油、甲基含氢硅油、甲基乙烯基硅油、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅、3-甲基-1-丁炔-3-醇、2-乙烯基异丙醇和铂金催化 剂按照特定比例组成的有机体系,使得到的导电胶具有能够快速固化并且在室温环境下长时间操作使用的优点;
4、本发明的制备方法简单,条件温和,适用于工业化生产。
附图说明
图1是现有的两个球状导电颗粒之间的接触示意图;其中001代表球状导电颗粒,0011a代表两个球状导电颗粒之间的接触点;
图2是具有三维树枝状微观结构的银颗粒的一个视觉角度的SEM图;
图3是具有三维树枝状微观结构的银颗粒另一个视觉角度的SEM图;
图4是具有三维树枝状微观结构的导电颗粒与球状导电颗粒的接触示意图;其中,002代表具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,001代表球状导电颗粒;0012a为接触点;
图5是具有三维树枝状微观结构的导电颗粒与具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的接触示意图;其中,002a和002b均代表具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,002ab代表接触点;
图6是粘接强度测试试验拉伸示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下实施例所使用的具有三维树枝状微观结构的银颗粒、具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒、球状银颗粒、片状银颗粒、类球状银颗粒、球状银包铜颗粒、片状银包铜颗粒和类球状银包铜颗粒均是通过购买得到。
实施例1
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒包括球状银颗粒20份和具有三维树枝状微观结构的银颗粒52份;球状银颗粒的尺寸即粒径D 50为1.5μm,比表面积为0.3m 2/g,具有三维树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为4.0μm,比表面积为0.69m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例还提供上述导电胶的制备方法,包括以下步骤:
S1、按照以下重量份数称取各组分:具有三维树枝状微观结构的银颗粒52份,球状银颗粒20份,甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份,甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份,乙烯基三乙氧基硅烷括0.55份,乙烯基三甲氧基硅烷0.30份,铂金催化剂0.01份,3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份,备用;
S2、将所述S1称取的甲基聚硅氧烷、甲基氢基聚硅氧烷、甲基乙烯基 聚硅氧烷、甲基硅油、甲基含氢硅油、甲基乙烯基硅油、乙烯基三乙氧基硅烷括、乙烯基三甲氧基硅烷、铂金催化剂、3-甲基-1-丁炔-3-醇和2-乙烯基异丙醇依次放入到不锈钢容器中,进行搅拌混合,然后加入具有三维树枝状微观结构的银颗粒和球状银颗粒,得到混合料;
S3、将所述混合料在三辊研磨机上进一步研磨混合,得到200g有机硅树脂导电胶。
实施例2
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒包括片状银颗粒20份和具有三维树枝状微观结构的银颗粒52份;片状银颗粒的尺寸即粒径D 50为1.5μm,比表面积为0.3m 2/g,具有三维树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为4.0μm,比表面积为0.69m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的相同。
实施例3
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒包括片状银颗粒20份和具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒52份;片状银颗粒的尺寸即粒径D 50为1.5μm,比表面积为0.35m 2/g,具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的粒径D 50为6.5μm,比表面积为0.49m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例4
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银颗粒72份,具有三维 树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为4.0μm,比表面积为0.69m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例5
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒65份,有机硅树脂22份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银颗粒65份,具有三维树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为4.0μm,比表面积为0.69m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷18.5份,甲基氢基聚硅氧烷2.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例6
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒72份,具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的粒径D 50为6.5μm,比表面积为0.49m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例7
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒65份,有机硅树脂22份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒65份,具有 三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的粒径D 50为6.5μm,比表面积为0.49m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷18.5份,甲基氢基聚硅氧烷2.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例8
本实施例提供一种有机硅树脂导电胶,按照其总重量为100份计,包括以下重量份的原料:
导电颗粒72份,有机硅树脂15份,硅油12.07份,硅烷偶联剂0.85份,抑制剂0.07份,铂金催化剂0.01份。
其中,导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银颗粒72份,具有三维树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为2.0μm,比表面积为3.5m 2/g;
有机硅树脂包括甲基聚硅氧烷10.5份,甲基氢基聚硅氧烷3.5份,甲基乙烯基聚硅氧烷1.0份;
硅油包括甲基硅油9.4份,甲基含氢硅油1.77份,甲基乙烯基硅油0.90份;
硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷0.55份和乙烯基三甲氧基硅烷0.30份;
抑制剂包括3-甲基-1-丁炔-3-醇0.04份和2-乙烯基异丙醇0.03份。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同。
对比例1
与实施例4的配方和制备方法相同,不同的是具有三维树枝状微观结构的银颗粒的粒径D 50为1.7μm,比表面积为4.19m 2/g。
对比例2
与实施例1的配方和制备方法相同,不同的是导电颗粒为球状银颗粒72份,所述球状银颗粒的粒径D 50为1.5μm,比表面为0.3m 2/g。
对比例3
与实施例1的配方和制备方法相同,不同的是导电颗粒为片状银颗粒72份,所述球状银颗粒的粒径D 50为1.5μm,比表面为0.3m 2/g。
本发明实施例1~实施例8的导电胶均具有较好的性能,我们对实施例1~实施例8的导电胶样品以及对比例1~对比例3的导电胶样品进行了性能测试,包括粘度性能测试、热膨胀系数测试、玻璃化转变温度测试、固化温度和时间测试、体电阻率测试、剪切强度测试以及粘度变化测试等。
其中,导电胶的粘度通过在25℃下使用粘度计进行测试,热膨胀系数通过TMA方法测试;玻璃化转变温度通过DSC方法测试;固化时间温度和时间通过在链式加热炉中进行测试;
导电胶的体电阻率测试过程为:将导电胶样品印刷到一个玻璃片上,然后进行固化,固化温度为1500℃,固化时间为15s;固化后的导电胶宽度为5mm,高度为42um,长度为70mm;然后测试其电阻并按照以下公式计算其导电胶的体电阻率:
Figure PCTCN2020072639-appb-000001
式中:L、b、d分别为导电胶样品的长度、宽度和厚度(cm),R为导电胶样品的电阻(Ω),ρ为导电胶样品的体积电阻率(Ω·cm)。
导电胶的剪切强度测试过程为:将导电胶样品参照国标GB/T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)方法测量其粘接强度;图6是测量示意图,测量时拉力机以200mm/min的速度以180度的方向拉伸两个铝片直到导电胶层破坏为止,记下试验机刻度盘上的破坏负荷,取6个拉伸样品测试,并按下式计算剪切强度(W):
W=P/S
式中:W为剪切强度,P为破坏负荷,S为搭接面积。
导电胶的粘度变化测试过程为:将导电胶样品使用粘度计Brookfield HBT在10rpm SC4-14/6R 25℃的条件下测试其粘度,然后将所述的导电胶暴露在25℃室温环境下48hrs再测试其粘度,并按照以下公式计算其粘度变化:
Figure PCTCN2020072639-appb-000002
表1导电胶样品的性能数据表
Item 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 对比例1 对比例2 对比例3
体积电阻率(Ω.cm) 2.3x10 -3 2.3x10 -3 2.4x10 -3 2.0x10 -3 2.3x10 -3 2.1x10 -3 2.3x10 -3 2.5x10 -3 8.9x10 -3 8.5x10 -3 8.4x10 -3
剪切强度(MPa) 2.2 2.1 2.2 1.9 1.8 1.9 1.7 1.9 1.9 2.3 2.3
印刷性能 印刷良好 印刷良好 印刷良好 可接受 可接受 可接受 可接受 可接受 印刷困难 印刷良好 印刷良好
粘度@26℃,Pa.s 40±15 40±15 40±15 40±15 40±15 40±15 40±15 49±15 69±15 36±15 38±15
48hrs暴露粘度变化(%) <50% <50% <50% <50% <50% <50% <50% <50% <50% <50% <50%
热膨胀系数(ppm) 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20 156±20
玻璃化转变温度(℃) -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10 -35±10
表1为实施例1~实施例8以及对比例1~对比例3的导电胶样品的性能 数据表,从表1可以看出:
(1)实施例1~实施例8的样品的体电阻率明显低于对比例1~对比例3的样品;
实施例1~实施例3的导电胶分别使用了球状银颗粒或者片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒以及具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒混合的导电颗粒,结果显示实施例1~实施例3的体电阻率比对比例低45%以上;
实施例4和实施例5均使用了100%具有三维树枝状微观结构的银颗粒的导电胶的体电阻率明显低于对比例1~对比例2,特别是实施例7的导电颗粒使用量减少到65%,其体电阻率仍然明显低于对比例1~对比例2;同时结果显示使用了具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的导电胶,其体电阻率也明显低于对比例1~对比例3。
因为对比例2和对比例3中导电颗粒为球状银颗粒或者片状银颗粒,如图1所示,两个球状银颗粒之间的接触是点接触,接触面积较小;而实施例的导电胶样品中导电颗粒为具有三维树枝状结构的导电颗粒或者具有三维树枝状结构的导电颗粒与球状、片状或者类球状颗粒的混合,其中图2和图3为具有三维树枝状微观结构的银颗粒在两个视觉角度的SEM图,也就是本发明使用的具有三维树枝状微观结构的银颗粒的典型形貌。将具有三维树枝状结构的导电颗粒混合或者具有三维树枝状结构的导电颗粒与球状、片状或者类球状颗粒的混合时,如图4和图5所示,两个导电颗粒之间的接触为多点接触,建立起网络状的电导通,这样有效减小了导电颗粒之间的接触电阻,其导电性能大幅度提高。
(2)与对比例2~对比例3的样品相比,对比例1体电阻率大幅升高, 印刷性能大幅下降,说明具有三维树枝状微观结构的导电颗粒能够提高导电胶样品的体电阻率,但是对比例1使用的具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积为4.19m 2/g,高于实施例4的比表面积(0.69m 2/g),说明具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积不能太高,否则印刷性能降低,难以大规模批量使用。
(3)实施例4~实施例8样品的印刷性能低于对比例2和对比例3样品的印刷性能,实施例1~实施例3样品的印刷性能优于实施例4~实施例8的样品,这是由于导电颗粒独特的三维树枝状微观结构导致了其印刷透墨性能不如球状银颗粒或者片状银颗粒,球状银颗粒或者片状银颗粒具有印刷透墨性能好的优点,但是其导电性能比具有三维树枝状微观结构的银颗粒或者银包铜颗粒差,将球状银颗粒或者片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒或者银包铜颗粒混合使用,既保持了其三维树枝状微观结构的高导电性能的优点,又克服了其印刷透墨性能不好的缺点,所制作的导电胶具有导电性能好,印刷透墨性能优越的特点。
(4)实施例1~实施例8的样品与对比例1~对比例3的样品于48hrs暴露粘度变化情况相当,是由于实施例的样品和对比例的样品采用的有机体系均为甲基聚硅氧烷、甲基氢基聚硅氧烷、甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基硅油、甲基含氢硅油、甲基乙烯基硅油、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅、3-甲基-1-丁炔-3-醇、2-乙烯基异丙醇和铂金催化剂按照特定比例组成,其特定有机材料组成使其制作的导电胶具有能够快速固化并且在室温环境下长时间操作使用的优点。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可 轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

  1. 一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,按总重量100份计,该导电胶包括以下重量份的组分;
    导电颗粒40~84份,有机硅树脂10~25份,硅油5.5~20份,硅烷偶联剂0.2~3.0份,催化剂0.01~1份,抑制剂0.005~0.05份;
    其中,所述导电颗粒包括具有三维树枝状微观结构的导电颗粒。
  2. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述具有三维树枝状微观结构的导电颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g。
  3. 根据权利要求2所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述具有三维树枝状微观结构的导电颗粒为具有三维树枝状微观结构的银颗粒或具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒。
  4. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为球状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  5. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为球状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  6. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银颗粒的混合,所述具 有三维树枝状微观结构的银颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  7. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为片状银颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  8. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为片状银包铜颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述片状银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  9. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述导电颗粒为球状银包铜颗粒与具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的混合,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒与所述导电颗粒总的质量比为(0.05~0.95):1,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的比表面积为0.2~3.5m 2/g,所述球状银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  10. 根据权利要求2、4或6所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述具有三维树枝状微观结构的银颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  11. 根据权利要求3、5、7或8所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述具有三维树枝状微观结构的银包铜颗粒的尺寸为0.1~50μm。
  12. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述 有机硅树脂是甲基聚硅氧烷、甲基氢基聚硅氧烷和甲基乙烯基聚硅氧烷中的至少一种。
  13. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述硅油是甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油和羟基含氢硅油中的至少一种。
  14. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷,乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷和异丁基三乙氧基硅中的至少一种。
  15. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述催化剂为铂金催化剂。
  16. 根据权利要求1所述的一种有机硅树脂导电胶,其特征在于,所述抑制剂是3-甲基-1-丁炔-3-醇,1-乙炔环己醇,3,5-二甲基-1-己炔-3-醇,吡啶,丙烯腈,2-乙烯基异丙醇,苯并三氮唑,有机膦化合物和马来酸二烯丙酯中的至少一种。
  17. 根据权利要求1~16任一项所述的一种有机硅树脂导电胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
    S1、按照以下重量份称取各组分:导电颗粒40~84份,有机硅树脂10~25份,硅油5.5~20份,硅烷偶联剂0.2~3.0份,催化剂0.01~1份,抑制剂0.005~0.05份;其中,所述导电颗粒包括具有三维树枝状微观结构的导电颗粒,备用;
    S2、将所述S1称取的所述有机硅树脂、所述硅油、所述硅烷偶联剂、所述催化剂和所述引发剂置于反应器中,搅拌均匀,加入所述导电颗粒,搅 拌均匀,得到混合料;
    S3、对所述混合料研磨,得到有机硅树脂导电胶。
  18. 一种根据权利要求1~16任一项所述的有机硅树脂导电胶在半导体元件中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103400637A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 清华大学深圳研究生院 一种导电浆料及其制备方法以及印刷线路材料
WO2015184597A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Dow Global Technologies Llc Solid polymer electrolyte and compound used for thereof
WO2016151859A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 住友金属鉱山株式会社 銀コート銅粉及びそれを用いた導電性ペースト、導電性塗料、導電性シート
CN106573303A (zh) * 2014-08-26 2017-04-19 住友金属矿山株式会社 银包覆铜粉及使用银包覆铜粉的导电膏、导电涂料、导电片
EP3162466A1 (en) * 2014-06-25 2017-05-03 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Copper powder, and copper paste, electrically conductive coating material and electrically conductive sheet each produced using said copper powder
EP3192597A1 (en) * 2014-09-12 2017-07-19 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Silver-coated copper powder, and conductive paste, conductive coating material and conductive sheet, each of which uses said silver-coated copper powder

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130045326A (ko) * 2010-07-30 2013-05-03 다이요 홀딩스 가부시키가이샤 오프셋 인쇄용 도전성 페이스트

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103400637A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 清华大学深圳研究生院 一种导电浆料及其制备方法以及印刷线路材料
WO2015184597A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Dow Global Technologies Llc Solid polymer electrolyte and compound used for thereof
EP3162466A1 (en) * 2014-06-25 2017-05-03 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Copper powder, and copper paste, electrically conductive coating material and electrically conductive sheet each produced using said copper powder
CN106573303A (zh) * 2014-08-26 2017-04-19 住友金属矿山株式会社 银包覆铜粉及使用银包覆铜粉的导电膏、导电涂料、导电片
EP3192597A1 (en) * 2014-09-12 2017-07-19 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Silver-coated copper powder, and conductive paste, conductive coating material and conductive sheet, each of which uses said silver-coated copper powder
WO2016151859A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 住友金属鉱山株式会社 銀コート銅粉及びそれを用いた導電性ペースト、導電性塗料、導電性シート

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