[发明专利]塑料导电颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料导电(微)颗粒及其制备方法，具体的说是外径为1mm或者更小的塑料导电颗粒的制备方法的改进，包括具有400～550kgf/mm²高压缩弹性模量的塑料芯球的制备，在电镀前采用预处理，其电镀工艺采用旋转角为360°的网孔桶，旋转速度为6～10rpm，或者左、右旋转200°，旋转速度为1～5rpm，制得塑料导电颗粒。

背景技术

为了将集成电路(ICs)或者大规模集成电路(LSIs)连接在电路板上，现行所采用的将独立管脚焊接在印刷线路板(PWB)上的方法生产效率低，且不宜实现高密度的封装。

因而，为了改进连接的可靠性，开发了用于连接芯片至基片或衬底上的球栅列阵(BGA)技术，使用球状焊剂，称为焊球。依照此技术，衬底、芯片，和在衬底上的焊球通过在高温下熔化的过程连接在一起，完成电路在衬底的焊接，满足了高生产效率和高连接可靠性的需求。但是，当使用金属材料时，容易产生由金属粘接性导致的裂化。另外，当金属球的尺寸减少时，预处理过程难以操作，且弹性模量降低，在连接可靠性的评估上发现IC芯片和印刷线路板(PCB)衬底的电子设备之间的封装缝隙依热量循环增进而减少，热应力阻尼低。

进一步，根据最近多层衬底趋向，很难控制IC和PCB衬底之间的缝隙。另外，由于外界环境的变化会引起多层衬底延长或扩展，及衬底自身的收缩。所以，当这种情况发生在IC芯片和PCB衬底之间的连接处时，线路会发生不希望的断裂。

由于现阶段铅(Pb)用于焊球受到了限制，所以减少Pb量或使用无铅材料方法的透彻研究正在进行。

作为解决这一问题较好的手段，用相对高弹性模量球状塑料芯球代替导电金属球，有望增加连接的可靠性。

作为这样塑料芯球，通过使用网架结构(rack type)或压克力桶(acrylbarrel)电镀手段进行大量生产，其外径为1mm或更大。

但是，若将塑料导电颗粒用于1mm或者更小尺寸的小型电气和电子零件，由于塑料导电颗粒密度低而浮在电镀液上，导致电镀效果不好。因而，使用常规摇晃着悬挂的垂悬部件或悬摆的压克力桶类型的电镀工艺不可能电镀出这样的颗粒。即使电镀完成了，也不能有效实现的桶内和桶外之间镀液的循环。因此电镀后的塑料导电颗粒表面粗糙，同时焊接剂层厚度不能电镀到8μm或者更大。

本发明详细透彻的研究实现了制备具有外径为1mm或者更小的塑料导电颗粒，采用本发明可避免相关的现有技术所遇到的问题，本发明塑料导电颗粒：通过制备具有高压缩弹性模量的塑料芯球，预处理该芯球表面，通过化学镀在预先处理的芯球表面形成金属镀层，然后用网孔桶通过电镀形成1～100μm厚的焊接剂层，网孔桶转动角为360°、旋转速度为6～10rpm，或网孔桶旋转式在左、右两个方向转动200°，旋转速度为1～5rpm。这样制备的塑料导电微粒能够维护封装缝隙。

发明内容

解决的技术问题

本发明目的在于提供一种外径为2.5μm～1mm的塑料导电微粒，通过依次镀金属层和Pb焊接剂层或者无Pb焊接剂层于高压缩弹性模量的塑料芯球上获得。

本发明另一目的在于提供一种制备外径为1mm或更小的塑料导电微粒的电镀前预处理方法。

本发明另一目的在于提供一种通过采用网孔桶旋转式转动360°、旋转速度为6～10rpm或网桶孔在左、右两个方向转动200°、旋转速度为1～5rpm的电镀过程制备具有1mm或更小外径的塑料导电颗粒的方法。

技术方案

本发明提供的球形塑料导电颗粒，包括具有400～550kgf/mm²高压缩弹性模量的塑料芯球，所述塑料芯球上形成有厚度为0.1～10μm的镀镍层，在所述镀镍层上形成有厚度为1～100μm的焊接剂层，所述焊接剂层成份使用下列一组中的一种：Sn-Pb，Sn-Ag，Sn，Sn-Cu，Sn-Zn和Sn-Bi。

所述塑料导电颗粒可进一步包括镀铜层，形成在所述镀镍层上，厚度为0.1～10μm，用来提供复数金属镀层。

所述塑料导电颗粒可为球形，外径为2.5μm～1 mm。