[发明专利]具有各向异性导电性能的胶粘剂及其制造和使用方法

说明书

本发明是关于一种具有导电性能的胶粘剂，其包括一种粘合性、固化性和非导电性的矩阵材料和一种由导电性碳纳米管制成的分布在矩阵材料中的相位。本发明的另一个方面是这种具有导电性能的胶粘剂的制造和用于粘合两个导电部件的方法，以及对这种粘合方式质量的检验。

很在多应用中，会用到导电胶粘剂。其中一个应用，例如，两个印刷电路板的胶粘，在该印刷电路板上面有多个离散的导体结构，并且这些可导电的结构是通过胶粘剂间隙相互之间产生电接触的。另一个应用是电路基板上电气件之间的胶合以及电路板上有电接触点的元件上形成的电接触点之间的电气连接。

基本上，这种电气连接形成方式的过程和胶粘材料很多都是已知的。而且一些基本要求都是相同的，一方面需要在两个连接的接触点之间建立稳定的电气连接，另一方面这种方式的电气连接在空间上是受限的，很多这种方式的电气连接的形成是不同且相邻的，这使它们之间可以形成电绝缘的连接方式。

在JP 2001 31 66 55A中有一种已知的导电性胶粘剂。这种胶粘材料中含有碳粉末，一种胶粘剂树脂和水，是一种糊状的形式。该胶粘剂的一个缺点是，当人们在有一层薄层的大面积上使用这种胶粘剂时，它的胶粘能力不好。当它被用于围住小结构或用于穿透小结构时，它不会形成空气套，并且需要将高含量的碳粉用作添加剂，以便在胶粘剂层上形成低电阻、操作安全的导电性电路。该胶粘剂另一个已知的缺点在于，在各个接触点各自的制造过程中，胶粘剂间隙内多个电接触点离散分辨率及其相互绝缘的工序在时间上必须依次进行，这样花费太多时间。由此，这种方法一方面必须有一个复杂的连续工序，另一方面，为了形成这样相互绝缘的多个离散接触点，需要花费的时间太多。

在EP 0 748 507 B1中有一种已知的各向异性导电性胶粘剂，其细分布的、导电性粒子包括在薄膜中细致分布的金、镍、镀金的镍、银或涂金的聚苯乙烯球。在这种情况下，电接触是通过一个压模压力的施加实现的，并且系统的加热温度可达到约150至230°C，这样，导电结构就会压进薄膜，并与颗粒相接触。这类胶粘膜的缺点在于，一方面，通过颗粒，在整个由胶粘膜提供的胶粘力和内聚力中，会诱发明显的机械干扰效果，这会导致，一方面，整个粘合连接无法承受高机械力，另外，特别是在电气接触区域，会有一个由颗粒产生的严重干扰位置。如果机械影响对这两个须粘合的部件产生影响的话，那么这个干扰位置可能会导致分层和由此带来的连接断开。这种已知技术的另一个缺点在于，这种胶粘剂的供应是以里面有细分布式颗粒的薄膜形式，而这种形式主要适用于表面平坦的部件中，所以使用范围会受到限制。最后，这种技术的另一个缺点是，为了能提供足够的低电阻电连接，薄膜上的颗粒必须达到一定浓度，而该浓度可能会导致颗粒凝结，然后为了防止颗粒表面的凝结又需要使用间隔剂。一方面，这种间隔剂产生相当的制造技术费用，因为作为颗粒涂它们必须在其它制造工序中制备。另一方面，这种涂层导致电气电阻的增加，在整体上降低胶粘剂的导电性能。最后，在许多应用中，高加工温度对胶粘部件形成无法承受的载荷。

在US 2009/0011232A1中有一种已知的干粘合剂，是用于已经对齐的碳纳米管（CNT）。这种纳米管是以干燥状态位于平行的纵向，并且由于受到压力作用被压在表面，以达到粘合目的。这种干燥材料的缺点，一方面在于，从碳纳米管材料中生产出这种平行结构成本太高，这种高成本是与所要求的碳纳米管长度有关，并且在高承重的粘合中，这种干粘合剂的粘合作用也是不够的。另一方面，尽管除了在机械方面有明显的粘合特征外，在一定程度上，这种干粘合剂也具有一定的导电特征，但是从电路方面看，为了它却无法形成足够稳定的各向异性，而这种各向异性是为了将分散的接触点通过导电粘合层相互之间绝缘连接。

最后是，DE 10 2005 063 403 A1中的一种环氧树脂含有碳纳米纤维胶粘剂，它可以用于导电性胶粘剂的制造中。这种已知胶粘剂的缺点在于，一方面，这种胶粘剂必须在矩阵材料中引入这种百分比很高，以碳材料为基础的纳米纤维材料，以保证足够的导电特征，这样的话，一方面可以得到高粘合度，但是随之而来的是较差的就加工性能和润湿性能，另一方面这种胶粘剂的成本很高。这种胶粘剂的另一个缺点是，当通过粘合层用于接触的导电特征充足时，就无法保证在与胶粘剂的分散间隔内相互间绝缘的导电接触点就无法实现各向异性电连接。