[发明专利]基于粒子基质涂覆液态金属的各向异性导电胶及制备方法

说明书

本发明是基于粒子基质涂覆液态金属的各向异性导电胶及制备方法，将液态金属涂覆于粒子基质表面，形成以粒子基质为核，液态金属涂层为壳的核壳结构，将表面涂有液态金属的导电填料通过机械搅拌的方法混入胶粘剂中，所得到的液态金属涂层粒子与胶粘剂的混合物除去气泡，储存备用；将除去气泡的液态金属涂层粒子与胶粘剂的混合物涂于带有电极的基板表面，再将另一块带有电极的基板置于混合物上，形成三明治夹层结构。固化成型得到液态金属涂层粒子作为导电填料的各向异性导电胶。根据导电胶的玻璃化温度以及粒子基质的玻璃化温度或熔点设置温度，对导电胶施加外力使得上下两层基板的电极之间形成导电通路，而垂直于压力的各个方向均处于绝缘状态。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种基于粒子基质表面涂覆液态金属层作为导电填料的各向异性导电胶的制备方法和应用。

背景技术

各向异性导电胶(Anisotropic Conductive Adhesives，简称ACAs)具有独特的导电各向异性，即在z轴方向上的形成良好的导电通路，而x轴和y轴方向上则形成良好的绝缘体，通过精确地控制导电填料在胶粘剂基体中的分布,从而达到各向异性这种独特的性质。当导电胶受热和受压之后,胶粘剂基体中的导电填料在上下两基板的焊盘之间在z轴方向上形成良好的导电通路。而基板相邻焊盘之间的区域，胶粘剂基体与其余的导电填料作为绝缘体，防止其他方向上导电通路的形成。各向异性导电胶为各种芯片部件提供z轴方向上的高速互连和导通,包括倒装芯片、小间距覆晶薄膜、柔性印刷电路电缆及各种细间距组件。它们经常被用作在主体应用方面的互连材料，如平板显示器、晶显示器、智能标签、智能卡、相机模块、手机、薄膜太阳能电池、直接访问传感器和半导体封装等。

目前各向异性导电胶由主剂(胶粘剂的主要成分，主导胶粘剂粘接性能)、导电填料和其他助剂(胶粘剂的辅助成分，为了赋予胶粘剂特定的物理化学特征)组成。目前，新型各向异性导电胶将低熔点金属作为导电填料，已被广泛研究。传统各向异性导电胶为了实现导电通路，其操作温度通常是在高温下进行(取决于导电填料的熔点)，且导电胶的固化成型过程和导电通路的形成必须同时进行(导电胶的固化成型速度需严格控制，以保证各向异性导电胶的导电性能)。因此，开发可替代低熔点金属各向异性导电胶的新型高性能各向异性导电胶在电子封装行业中具有重大意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种基于粒子基质涂覆液态金属的各向异性导电胶及制备方法，本发明的另一目的在于提供一种基于粒子基质表面涂覆液态金属层作为导电填料的各向异性导电胶的应用。

技术方案：本发明的一种基于粒子基质涂覆液态金属的各向异性导电胶是一种基于粒子基质表面涂覆液态金属层作为导电填料的各向异性导电胶。

其中；

所述粒子基质包括粒径尺寸为1nm～100μm的聚合物粒子基质、无机粒子基质、金属粒子基质表面，形成以粒子基质为核，液态金属涂层为壳的核壳结构，使用机械搅拌，研磨，声波降解法或溶剂混合方法实现核壳结构的形成。

所述导电填料是表面涂覆有液态金属层的粒子，是以粒子基质为核，液态金属涂层为壳的核壳结构；通过使用不同粒径尺寸的粒子基质以及控制液态金属层的厚度，调控导电填料的粒径，进而调控各向异性导电胶的导电性能。

所述液态金属层为单质镓、或者含镓、铟、锌、铋、镉、锡、铅、镝或铟的一种或多种元素作为辅助成分的共晶型低熔点合金，其熔点均低于100摄氏度。

所述聚合物粒子基质具有稳定的形态结构，通过选择聚合方式和聚合单体，从分子水平上来设计合成和制备，易于控制其粒子的尺寸大小以及均一性，制备出表面物理性质及化学性质各异的聚合物粒子。

所述无机粒子基质包括：碳酸钙纳米粒子、蒙脱土、二氧化硅纳米粒子、氧化铝纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、氧化锌纳米粒子；此类无机粒子基质具有良好的稳定性和均一的粒径1nm～100μm。