本申请涉及导电微球被覆绝缘性材料的领域,尤其是涉及一种绝缘粒子及其制备方法、带有绝缘粒子的导电微球。
背景技术:
1、近年来,随着电子仪器以及电子元件等的小型化,基板等的布线变得更加细微,因此希望可以实现导电微球的微粒化以及提高粒径的精度以确保连接可靠性,为达到高可靠性,必须增加在各向异性导电材料中导电微粒的配合用量,但是在具有细微布线的基板等器件中,相邻的导电微粒间容易引起横向的导通,从而使相邻电极之间发生短路。为了解决该问题,提出了将导电微粒表面利用绝缘材料进行包覆而得到的被覆导电微球的各向异性导电材料。
2、公告号为cn102884590a的专利公开了一种在被覆绝缘粒子的导电微球表面包覆一层防止导电层生锈和绝缘粒子剥落的碳原子数为6~22的烷基化合物覆膜,再用质量浓度为5%的柠檬酸水溶液控制覆膜厚度的方法。
3、针对上述中的相关技术,发明人认为存在有覆膜厚度控制困难的缺陷,进而影响绝缘粒子的剥离和绝缘性导电微球的导通性差的问题。
技术实现思路
1、为了提高绝缘粒子的被覆均一性及粒径的可控性,本申请提供一种绝缘粒子及其制备方法、带有绝缘粒子的导电微球。
2、第一方面,本申请提供的一种绝缘粒子的制备方法,采用如下的技术方案:
3、一种绝缘粒子的制备方法,包括以下步骤:
4、s1、制备分散相:将分散相原料搅拌均匀,获得分散相;
5、s2、制备有机相:将有机相原料搅拌均匀,获得有机相;
6、s3、混合:将分散相和有机相在超声条件下搅拌均匀,获得细化液滴;
7、s4、制备绝缘粒子:将细化液滴在超声条件下,加热搅拌聚合反应6-10h,获得绝缘粒子;
8、s3中的超声采用兆声波,s4中的超声采用低频波;
9、所述绝缘粒子为丙烯酸-苯乙烯共聚物微球。
10、可选的,所述兆声波的频率为1-2mhz。
11、可选的,所述低频波的频率为15-25khz。
12、通过采用上述技术方案,高强度超声分散及细化液滴。参与反应的有机相和分散相分别在超声搅拌下先形成一种均匀分散的状态,然后再在强超声搅拌下混合成一种相对稳定且质地均匀的细微的o/w液滴,该过程让物料有足够的时间去修正分散,对液滴粒径大小和粒径均一性的控制比边搅拌边聚合的方法更为精准,进而大大提高了绝缘粒子的粒径可控性和粒径均一性。
13、同时,由于聚合前已经形成了一种相对稳定的o/w体系,等于间接性隔绝了氧气,所以聚合时不需氮气保护,直接避免了因排氧不充分而导致的粒径不均,降低了绝缘粒子制备的难度。
14、低强度超声液滴聚合,聚合反应是个缓慢的过程,高温、搅拌和超声会加剧液体中残留氧气的溢出,从而进一步提高粒径的均一性,但高温和搅拌也会破坏反应体系的稳定性,特别是反应前期,会导致o/w失去平衡等一些列问题,而低强度超声会让有机相中的亲水基团更多的浮于油与水的界面,增强o/w的稳定性,有效避免这种破坏,让反应在一个相对稳定的环境中进行,保障了聚合过程中粒径的均一性。
15、上述中,聚合时由于超声让更多的亲水基团浮于油与水的界面,相反的疏水基团则更为紧密的相容在一块,这就直接导致固化后的绝缘粒子表面带有更多的亲水基团及内部结构更加致密。实验证明,这些亲水基团恰好是能与金属产生化学键结合的结合性官能团,这些官能团的增加,能让绝缘粒子更容易、更牢固地被覆在金属层表面。同时聚合时由于温度是由外向内传递,这也导致液滴固化是由表及里的一个过程,在表面固化后,超声会使液体填充住固体空隙并固化,再一步提高绝缘粒子的致密度,而致密度的增加则会提高绝缘粒子的耐溶剂性。
16、同时,由于绝缘粒子结合性官能团的增强、粒径均一性的提高、耐溶剂性的提升,这些恰好是绝缘粒子聚合后需冷冻、离心、洗涤、干燥等后处理想要的结果,而超声聚合的绝缘粒子直接达到了这一效果,所以其可直接用于导电微球的被覆,大大降低了绝缘粒子的后处理难度。
17、可选的,所述分散相原料包括去离子水、甲醇、月桂基硫酸三乙醇胺。
18、可选的,所述有机相的原料包括甲醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、4-羟苯基二甲基锍甲磺酸盐。
19、通过采用上述技术方案,绝缘粒子为丙烯酸-苯乙烯共聚物微球,该共聚物主要由丙烯酸类或甲基丙烯酸类单体、苯乙烯类单体及偶氮类引发剂构成,带有环氧基、巯基、眯基等能与多种金属化学键结合的结合性官能团,其中,巯基和环氧基可与au和ag等金属结合,脒基和环氧基可与ni和cu等金属结合。
20、该共聚物控制羧基量为10~30mgkoh/g,这个范围的绝缘粒子绝缘性好,可以耐甲苯溶剂4~8h。后续异方性导电胶(膜)制程中,被覆导电微球会与粘合剂树脂及甲苯等溶剂混合搅拌2~8h,随着在甲苯等溶剂中浸泡时间的延长,绝缘粒子与金属层表面接触的位置会发生轻微溶胀或溶解,从而导致接触的表面积会由起初的20%以内慢慢增大到30%以内,进一步加强了绝缘粒子与导电微球间的结合力,有效的解决了绝缘粒子在粘合剂树脂中的剥落问题。
21、该共聚物微球带正电荷,首先通过静电引力被覆于导电微球表面,然后再通过结合性官能团与金属层化学键结合,从而提高绝缘粒子与导电微粒间的结合力。被覆过程中,会出现绝缘粒子多层被覆于金属层表面的现象,但由于正电荷同性相斥的作用,导致绝缘粒子团聚间的摩擦力不大,且远小于化学结合力,通过一定强度的超声漂洗,多层被覆的绝缘粒子会被漂洗掉,从而形成单层被覆。所以,只要控制好绝缘粒子的粒径大小及导电微球的被覆表面积,就等于控制了被覆导电微球的绝缘层厚度和绝缘性能。
22、第二方面,本申请提供一种绝缘粒子,采用如下技术方案:
23、一种绝缘粒子,所述绝缘粒子的粒径cv值小于1%。
24、第三方面,本申请提供一种被覆有绝缘粒子的导电微球。
25、一种被覆有绝缘粒子的导电微球,按重量份数计,所述绝缘粒子和导电微球的质量比为1:1。
26、通过采用上述技术方案,这个范围能让绝缘粒子在导电微球表面获得更好的包覆性。
27、可选的,被覆方法包括以下步骤:
28、s1、将绝缘粒子、导电金属球、去离子水、溶剂、ph调节剂混合均匀;
29、s2、搅拌3-6h,洗涤干燥。
30、可选的,所述导电金属球采用金球、镍球、银球、铜球中的一种。
31、综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
32、1.提高了绝缘粒子的粒径可控性和粒径均一性;
33、2.降低了绝缘粒子制备的难度;
34、3.降低了绝缘粒子的后处理难度。
1.一种绝缘粒子的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种绝缘粒子的制备方法,其特征在于:所述兆声波的频率为1-2mhz。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘粒子的制备方法,其特征在于:所述低频波的频率为15-25khz。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘粒子的制备方法,其特征在于:所述分散相原料包括去离子水、甲醇、月桂基硫酸三乙醇胺。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘粒子的制备方法,其特征在于:所述有机相的原料包括甲醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、4-羟苯基二甲基锍甲磺酸盐。
6.一种绝缘粒子,其特征在于:利用权利要求1-5任一项所述的制备方法制备获得,所述绝缘粒子的粒径cv值小于1%。
7.一种被覆有权利要求1-5任一项所述的方法制备的绝缘粒子的导电微球,其特征在于:按重量份数计,所述绝缘粒子和导电微球的质量比为1:1。
8.根据权利要求7所述的一种被覆有绝缘粒子的导电微球,其特征在于,被覆方法包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种被覆有绝缘粒子的导电微球,其特征在于:所述导电金属球采用金球、镍球、银球、铜球中的一种。