导电银胶及其制备方法与流程

本公开涉及半导体材料技术领域，更具体地，涉及一种导电银胶及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着电子行业的高速发展，导电银胶由于其可流动性、高线分辨率以及绿色环保等特点受到了广泛的关注和应用。在电子产品的封装中，导电银胶可应用于芯片的贴装以及电子元器件之间的电磁屏蔽。

在现有的导电银胶中，为了获得理想的电导率，导电填料如银粉的添加量往往要大于80wt％。如此高的填料含量，一方面增加了导电银胶的生产成本，另一方面则因为高填料含量严重降低了树脂的力学性能，对电子产品的封装可靠性带来极大的不利影响。综合国内外研究来看，填料的空间维度特征和尺寸对导电复合材料的导电性能有着至关重要的影响。零维材料如银粉、炭黑颗粒等，由于空间维度的不足，在构筑导电网络的过程中效率较为低下，这是造成现有导电银胶中填料添加量过高的原因之一。

有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种导电银胶及其制备方法的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种导电银胶的制备方法，所述方法包括：

将碳纳米管和银片进行混料搅拌并得到第一混料；将所述第一混料和稀释剂添加到树脂基体中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料；在所述第二混料中添加固化剂进行混料搅拌并得到第三混料；对所述第三混料在真空烘箱中进行脱泡处理，即成。

可选地，所述树脂基体为双酚类树脂。

可选地，所述固化剂包括甲基纳迪克酸酐。

可选地，所述超声分散的功率为150w～250w，所述超声分散的时间为20-40分钟。

可选地，在所述第二混料中还添加有促进剂及偶联剂进行混料搅拌。

可选地，所述真空烘箱的真空度为0.08-0.09mpa，所述脱泡处理的时间为10-20分钟。

可选地，所述混料搅拌的转速为2000r/min～3000r/min，所述混料搅拌的时间为3-8分钟。

根据本公开的第二方面，提供了一种导电银胶，其采用如第一方面所述的方法制得，所述导电银胶包括：

树脂基体，所述树脂基体中填充有银片，所述银片之间布设有碳纳米管。

可选地，所述碳纳米管在所述导电银胶中所占的质量比为3％～15％。

可选地，所述银片在所述导电银胶中所占的质量比为30％～40％。

采用本公开实施例的方法制得的导电银胶具有低填料含量、高导电性能以及电磁屏蔽效能优异的特征，并且其生产成本较低。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1为本公开实施例提供的制备方法的流程图；

图2为本公开实施例提供的导电银胶中碳纳米管对银片的填充效应示意图；

图3为本公开实施例提供的导电银胶中碳纳米管对银片的桥接效应示意图；

图4为各实施例与各对比例所制得的导电银胶的体积电阻率对比示意图；

图5为实施例4与对比例2所制得的导电银胶的电磁屏蔽效能对比示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本公开实施例提供了一种导电银胶的制备方法，参照图1所示，所述方法包括：

s1、将碳纳米管和银片进行混料搅拌并得到第一混料；

s2、将所述第一混料和稀释剂添加到树脂基体中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料；

s3、在所述第二混料中添加固化剂进行混料搅拌并得到第三混料；

s4、对所述第三混料在真空烘箱中进行脱泡处理，即成。

采用本公开实施例提供的制备方法所制得的导电银胶，其利用一维碳纳米管和二维银片，通过在树脂基体内构筑三维导电网络，可使导电银胶在较低的填料含量下获得优异的导电性能。碳纳米管作为一种一维碳纳米材料，其具有质量轻、电导率高、长径比大的特点。参照图2所示，碳纳米管2可以在垂直方向上层叠排布的银片1之间起到填充的作用；参照图3所示，碳纳米管2还可以在水平方向上并列排布的银片1之间起到桥接的作用。因此，在配合银片构筑导电网络的过程中，碳纳米管凭借对银片的填充效应(如图2所示)和桥接效应(如图3所示)可以大大提高导电网络的构筑效率，进而有效降低导电填料之间的接触电阻，从而最终获得一种低填料含量、高导电特征的高效导电银胶，同时表现出优异的电磁屏蔽效能，并且还能够降低产品的生产成本。

在一个实施例中，所述树脂基体为双酚类树脂。

进一步具体地，所述树脂基体为双酚a型环氧树脂；再进一步具体地，所述树脂基体为双酚a环氧树脂e-51。本实施例选用的树脂基体具有黏着力强、力学强度高、电绝缘性好、耐腐蚀等特点；此外，该树脂基体可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩小。同时本实施例选用的树脂基体在超声分散的过程中可以达到比较均匀的分散效果。

在一个实施例中，所述固化剂包括甲基纳迪克酸酐。

在该具体的例子中，甲基纳迪克酸酐是一种潜伏性固化剂，即该固化剂和树脂混合后能在室温条件下保存较长的一段时间，有利于导电银胶的后期储存和使用，并且该固化剂在加热的条件下能立刻发生固化反应。

在一个实施例中，所述超声分散的功率为150w～250w，所述超声分散的时间为20-40分钟。

在上述功率范围及时间范围内，超声分散能够达到较好的分散效果，确保各组分混合均匀。

在一个实施例中，在所述第二混料中还添加有促进剂及偶联剂进行混料搅拌。

在该具体的例子中，促进剂与固化剂并用，可以提高反应速率；在一个具体的例子中，选择1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑作为促进剂。而偶联剂的添加则可以改善碳纳米管和银片与树脂基体的结合力，进而提高材料的力学性能，在一个具体的例子中，选择kh-570硅烷偶联剂。

在一个实施例中，所述真空烘箱的真空度为0.08-0.09mpa，所述脱泡处理的时间为10-20mpa。

在一个实施例中，所述混料搅拌的转速为2000r/min～3000r/min，所述混料搅拌的时间为3-8分钟。

本公开实施例还提供了一种导电银胶，其采用如上所述的方法制得，所述导电银胶包括：

树脂基体，所述树脂基体中填充有银片，所述银片之间布设有碳纳米管。

如上所述，该导电银胶具有低填料含量、高导电性能以及电磁屏蔽效能优异的特征。

在一个实施例中，进一步地，所述碳纳米管在所述导电银胶中所占的质量比为3％～15％。

在此质量比范围内，所添加的碳纳米管能够较好地配合银片构筑出三维导电网络。若碳纳米管的含量过低，则不足以对银片进行填充和桥接；若碳纳米管的含量过高，则会由于纳米材料的团聚效应造成分散困难，从而影响导电性能。

在一个实施例中，进一步地，得益于一维碳纳米管对二维银片的填充和桥接效应，所述银片在所述导电银胶中所占的质量比仅需30％～40％。

实施例1：

按照质量比，将10份碳纳米管和100份银片在混料机中进行混料搅拌并得到第一混料，其中，混料搅拌的转速为2000r/min，混料搅拌的时间为8分钟；

将所述第一混料和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料，其中，超声分散的功率为200w，超声分散的时间为30分钟；混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

在所述第二混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第三混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第三混料在真空度为0.08mpa的真空烘箱中进行脱泡处理20分钟，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

实施例2：

按照质量比，将20份碳纳米管和100份银片在混料机中进行混料搅拌并得到第一混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

将所述第一混料和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料，其中，超声分散的功率为150w，超声分散的时间为40分钟；混料搅拌的转速为3000r/min，混料搅拌的时间为3分钟；

在所述第二混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第三混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第三混料在真空度为0.09mpa的真空烘箱中进行脱泡处理10分钟，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

实施例3：

按照质量比，将30份碳纳米管和100份银片在混料机中进行混料搅拌并得到第一混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

将所述第一混料和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料，其中，超声分散的功率为250w，超声分散的时间为20分钟；混料搅拌的转速为2000r/min，混料搅拌的时间为8分钟；

在所述第二混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第三混料，其中，混料搅拌的转速为3000r/min，混料搅拌的时间为3分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第三混料在真空度为0.09mpa的真空烘箱中进行脱泡处理10分钟，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

实施例4：

按照质量比，将40份碳纳米管和100份银片在混料机中进行混料搅拌并得到第一混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

将所述第一混料和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第二混料，其中，超声分散的功率为200w，超声分散的时间为30分钟；混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

在所述第二混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第三混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第三混料在真空度为0.85mpa的真空烘箱中进行脱泡处理15分钟，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

对比例1：

按照质量比，将100份银片和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第四混料，其中，超声分散的功率为200w，超声分散的时间为30分钟；混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

在所述第四混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第五混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第五混料在真空烘箱中进行脱泡处理，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

对比例2：

按照质量比，将450份银片和8.2份1,4-丁二醇二缩水甘油醚添加到100份双酚a环氧树脂e-51中先进行超声分散再进行混料搅拌并得到第四混料，其中，超声分散的功率为200w，超声分散的时间为30分钟；混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟；

在所述第四混料中添加50份甲基纳迪克酸酐、0.6份1-氰基-2-乙基-4-甲基咪唑、1份kh-570硅烷偶联剂进行混料搅拌并得到第五混料，其中，混料搅拌的转速为2500r/min，混料搅拌的时间为5分钟，使得各组分混合均匀；

对所述第五混料在真空烘箱中进行脱泡处理，即制得所述导电银胶，最后，将制得的所述导电银胶通过真空灌装机注入到储存容器中。

将上述实施例1-实施例4以及对比例1-对比例2用两个表格总结表达如下：

表1：导电银胶中各组分的占比：

表2：导电填料(银片及碳纳米管)在导电银胶中的质量分数：

参照图4及图5所示，在银片的添加量不变的情况下，碳纳米管的添加显著降低了材料的体积电阻率。如图4所示，实施例4(添加34.4wt％的银片和13.8wt％的碳纳米管)所制得的导电银胶的体积电阻率比对比例2(添加75wt％的银片)所制得的导电银胶的体积电阻率还要小。此外，如图5所示，采用本公开的制备方法所制得的导电银胶同时表现出优异的电磁屏蔽效能，在该导电银胶固化后的试样厚度为100μm时，实施例4所制得的导电银胶的电磁屏蔽效能在x波段可以达到38.8db，高于对比例2的32.7db。所以，通过不同维度尺寸填料的协同增强，采用本公开的制备方法所制得的导电银胶表现出显著的低填料含量、高导电特征。

相对于目前现有技术中的导电银胶普遍具有的高填料含量特征，本公开在极大程度上降低填料含量的同时，所制得的导电银胶表现出优异的导电性能，并且还能够提供满足电子产品所需的电磁屏蔽效能。此外，低填料含量有利于提高银胶固化后的力学性能、保障电子封装产品的可靠性，并且降低生产成本。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本公开的范围由所附权利要求来限定。