專利名稱：一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子封裝連接材料領(lǐng)域。特別涉及一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠。
背景技術(shù)：
Pb/Sn焊料具有成本低、熔點(diǎn)低、強(qiáng)度高、加工塑性好、浸潤性好等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在電子、家電、航天航空、能源、汽車等領(lǐng)域中。但Pb/Sn焊料自身的特點(diǎn)限制了其在現(xiàn)代電子技術(shù)中的應(yīng)用，如焊料密度大，無法適應(yīng)現(xiàn)代電子產(chǎn)品向輕便型發(fā)展的要求；焊點(diǎn)體積大，無法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間距小于0.65mm的引線連接；鉛是有毒金屬，不符合環(huán)保需要。導(dǎo)電膠和無鉛焊料逐漸成為Pb/Sn焊料的替代品。導(dǎo)電膠具有以下優(yōu)點(diǎn)固化溫度低；分辨率高；熱機(jī)械性能好，韌性比合金焊料高；接點(diǎn)抗熱疲勞性能高；無鉛污染。自90年代以來，導(dǎo)電膠的研究已經(jīng)形成熱點(diǎn)，AT&T、Philips、Siemens、IBM、Motorola等大公司和許多高校紛紛開展相關(guān)課題的研究，取得了很好的應(yīng)用效果，部分導(dǎo)電膠產(chǎn)品已經(jīng)商品化。
目前已公開許多導(dǎo)電膠制備技術(shù)、新體系、提高抗氧化性能等專利技術(shù)[United States Patent5,818,105，Kouda Tsunenobu；United States Patent6,583,834，Uchiyama Kenji；United States Patent Application0020070048，Kumakura，Hiroyuki；United States Patent Application0030100654，Chheang，Theary]，并有大量文獻(xiàn)報(bào)道導(dǎo)電膠的研究工作[Wong C.P.，Lu D.Developmentof solder replacement isotropically adhesives，Electronics PackagingTechnology Conference，2000214-221；Bouguettaya M.，Vedie N.，CherrotC.New conductive adhesive based on Poly(3，4-ethylene dioxythiophene)，Synthetic Metals，1999，1021428-1431；Liong S.，Wong C.P.Analternative to epoxy resin for application in isotropically adhesive，International Symposium on Advanced Packaging Materials，200113-18.]，提高導(dǎo)電膠連接強(qiáng)度的方法采用涂覆粘結(jié)劑、使用有機(jī)添加劑對基體膠改性等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠。選用縮水甘油酯環(huán)氧樹脂為導(dǎo)電膠基體，微米級銀粉作為導(dǎo)電填料，二氨基二苯甲烷和間苯二胺等量低熔點(diǎn)的混合物作為固化劑，硅烷偶聯(lián)劑(3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作為分散劑，納米級二氧化硅作為增韌劑。采用中溫?zé)峁袒ㄖ苽涑鲆环N高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠，其特征在于所述導(dǎo)電膠的配比為環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)納米二氧化硅∶硅烷偶聯(lián)劑＝100∶1-10(質(zhì)量比)環(huán)氧樹脂∶納米二氧化硅＝100∶0.5-6(質(zhì)量比)銀粉添加量為體系總重量的50-70％；其具體配制步驟1).按環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)配制導(dǎo)電膠基體；2).二氧化硅納米粒子的改性處理將硅烷偶聯(lián)劑溶解到丙酮與水的體積比為5∶1的丙酮水溶液中，放入二氧化硅納米粒子，硅烷偶聯(lián)劑為二氧化硅納米粒子質(zhì)量的1-10％。超聲分散1小時(shí)后靜置24小時(shí)，使二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)。然后放在真空干燥箱中烘干；3).將硅烷偶聯(lián)劑加入已經(jīng)處理好的環(huán)氧樹脂中，再將銀粉放入，攪拌0.5--1小時(shí)，室溫靜置5--10小時(shí)，使三者充分反應(yīng)。然后放在120℃的烘箱中恒溫1小時(shí)，使樹脂、銀粉、硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)，再將用硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米SiO2粒子加入燒杯中，混合均勻后加入固化劑間苯二胺和二胺基二苯甲烷等量低熔點(diǎn)的混合物，充分混合攪拌后在150℃-180℃的烘箱中恒溫1-2小時(shí)使其完全固化。
本發(fā)明的有益效果是將納米二氧化硅粒子加入到導(dǎo)電膠基體中，加入納米二氧化硅后，與不加入二氧化硅相比，連接強(qiáng)度增加30-50％。在特定使用范圍內(nèi)可以代替焊料和合金的熱固化各向同性導(dǎo)電膠，以滿足電子連接材料日益發(fā)展的要求。
具體實(shí)施例方式
一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠。選用縮水甘油酯環(huán)氧樹脂為導(dǎo)電膠基體，微米級銀粉作為導(dǎo)電填料，二氨基二苯甲烷和間苯二胺等量低熔點(diǎn)的混合物作為固化劑，硅烷偶聯(lián)劑(3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作為分散劑，納米級二氧化硅作為增韌劑。采用中溫?zé)峁袒ㄖ苽涑鲆环N高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠，其特征在于所述導(dǎo)電膠的配比為環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)納米二氧化硅∶硅烷偶聯(lián)劑＝100∶1-10(質(zhì)量比)環(huán)氧樹脂∶納米二氧化硅＝100∶0.5-6(質(zhì)量比)銀粉添加量為體系總重量的50-70％；其具體配制步驟1).按環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)配制導(dǎo)電膠基體；2).二氧化硅納米粒子的改性處理將硅烷偶聯(lián)劑溶解到丙酮與水的體積比為5∶1的丙酮水溶液中，放入二氧化硅納米粒子，硅烷偶聯(lián)劑為二氧化硅納米粒子質(zhì)量的1-10％。超聲分散1小時(shí)后靜置24小時(shí)，使二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)。然后放在真空干燥箱中烘干；3).將硅烷偶聯(lián)劑加入已經(jīng)處理好的環(huán)氧樹脂中，再將銀粉放入，攪拌0.5--1小時(shí)，室溫靜置5--10小時(shí)，使三者充分反應(yīng)。然后放在120℃的烘箱中恒溫1小時(shí)，使樹脂、銀粉、硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)，再將用硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米SiO2粒子加入燒杯中，混合均勻后加入固化劑間苯二胺和二胺基二苯甲烷等量低熔點(diǎn)的混合物，充分混合攪拌后在150℃-180℃的烘箱中恒溫1-2小時(shí)使其完全固化。
上述導(dǎo)電膠基體—縮水甘油酯環(huán)氧樹脂為為841A#環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值0.54，粘度1.6～2.0Pa·s(25℃)；導(dǎo)電填料為銀粉平均直徑為2.9μm，顆粒形狀為球形；納米二氧化硅粒子的平均直徑為30納米；由于納米級二氧化硅粒子比表面積大、表面活性高，表面不飽和鍵多，經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性以后，可以很好地以化學(xué)鍵、化學(xué)吸附的方式與導(dǎo)電膠基體的界面相結(jié)合。當(dāng)導(dǎo)電膠基體受到外力沖擊時(shí)，納米二氧化硅粒子就起到了分散應(yīng)力，阻止裂紋擴(kuò)散的作用。從而達(dá)到了增強(qiáng)的目的。該方法對金Au導(dǎo)電膠同樣適合。
下面舉具體實(shí)施例對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶20(質(zhì)量比)，銀粉添加量為體系總重量的65％，150℃恒溫1小時(shí)固化得到的導(dǎo)電膠連接強(qiáng)度為20MPa，體積電阻率為1.25×10-3Ω·cm。
實(shí)施例2環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶20(質(zhì)量比)，納米二氧化硅∶硅烷偶聯(lián)劑＝100∶4(質(zhì)量比)，環(huán)氧樹脂∶納米二氧化硅＝100∶3(質(zhì)量比)，銀粉添加量為體系總重量的65％，150℃恒溫1小時(shí)固化得到的導(dǎo)電膠連接強(qiáng)度為27MPa，體積電阻率為1.34×10-3Ω·cm。
實(shí)施例3環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10(質(zhì)量比)，納米二氧化硅∶硅烷偶聯(lián)劑＝100∶10(質(zhì)量比)，環(huán)氧樹脂∶納米二氧化硅＝100∶5(質(zhì)量比)，銀粉添加量為體系總重量的70％，175℃恒溫1.5小時(shí)固化得到的導(dǎo)電膠連接強(qiáng)度為30MPa，體積電阻率為1.20×10-3Ω·cm。
從上述實(shí)施例1為原配方，后兩個實(shí)施例為本發(fā)明配方，三個實(shí)施例比較后，導(dǎo)電膠連接強(qiáng)度增加30-50％。
權(quán)利要求
1.一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠，選用縮水甘油酯環(huán)氧樹脂為導(dǎo)電膠基體，微米級銀粉作為導(dǎo)電填料，二氨基二苯甲烷和間苯二胺等量低熔點(diǎn)的混合物作為固化劑，硅烷偶聯(lián)劑(3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作為分散劑，納米級二氧化硅作為增韌劑；采用中溫?zé)峁袒ㄖ苽涑鲆环N高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠，其特征在于所述導(dǎo)電膠的配比為環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)納米二氧化硅∶硅烷偶聯(lián)劑＝100∶1-10(質(zhì)量比)環(huán)氧樹脂∶納米二氧化硅＝100∶0.5-6(質(zhì)量比)銀粉添加量為體系總重量的50-70％；其具體配制步驟1).按環(huán)氧樹脂∶固化劑＝100∶10-25(質(zhì)量比)配制導(dǎo)電膠基體；2).二氧化硅納米粒子的改性處理將硅烷偶聯(lián)劑溶解到丙酮與水的體積比為5∶1的丙酮水溶液中，放入二氧化硅納米粒子，硅烷偶聯(lián)劑為二氧化硅納米粒子質(zhì)量的1-10％。超聲分散1小時(shí)后靜置24小時(shí)，使二氧化硅納米粒子與硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)。然后放在真空干燥箱中烘干；3).將硅烷偶聯(lián)劑加入已經(jīng)處理好的環(huán)氧樹脂中，再將銀粉放入，攪拌0.5--1小時(shí)，室溫靜置5--10小時(shí)，使三者充分反應(yīng)，然后放在120℃的烘箱中恒溫1小時(shí)，使樹脂、銀粉、硅烷偶聯(lián)劑充分反應(yīng)，再將用硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米SiO2粒子加入燒杯中，混合均勻后加入固化劑間苯二胺和二胺基二苯甲烷等量低熔點(diǎn)的混合物，充分混合攪拌后在150℃-180℃的烘箱中恒溫1-2小時(shí)使其完全固化。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于微電子封裝連接材料領(lǐng)域的一種高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠。選用縮水甘油酯環(huán)氧樹脂為導(dǎo)電膠基體，微米級銀粉作為導(dǎo)電填料，二氨基二苯甲烷和間苯二胺作為固化劑，硅烷偶聯(lián)劑(3－縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷)作為分散劑，納米級二氧化硅作為增韌劑，按質(zhì)量比采用中溫?zé)峁袒ㄖ苽涑鲆环N高連接強(qiáng)度的熱固化導(dǎo)電膠。與不加入二氧化硅相比，連接強(qiáng)度增加30－50％。在特定使用范圍內(nèi)可以代替焊料和合金的熱固化各向同性導(dǎo)電膠，以滿足電子連接材料日益發(fā)展的要求。
文檔編號C09J9/00GK1546591SQ20031011709
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者梁彤祥, 王娟, 閆迎輝, 李辰砂 申請人:清華大學(xué)