專利名稱：：各向異性導(dǎo)電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料，特別是涉及一種各向異性導(dǎo)電高分子材料組合物。
背景技術(shù)：
：由于科技的日新月異，目前各種消費(fèi)性電子產(chǎn)品皆已朝著輕、薄、短、小的趨勢(shì)發(fā)展，同時(shí)，在消費(fèi)者及消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)于電子產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理速度能夠進(jìn)一步提升的高度期待下，也使得各個(gè)電子產(chǎn)品制造廠商莫不合力提升電子產(chǎn)品中各種電子組件之間連結(jié)的精密度，以提高產(chǎn)品的可靠度及產(chǎn)品良率。傳統(tǒng)連結(jié)電子產(chǎn)品中各種電子組件的方法通常是利用焊接方式，其具有操作容易的優(yōu)點(diǎn)，也具有相當(dāng)程度的可靠度。然而，由于電路組件之間的間距越來(lái)越小，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已無(wú)法滿足需求。在某些特殊場(chǎng)合中，必須另(anisotropicconductivefilm,ACF)、各向異'l"生導(dǎo)電月交(anisotropicconductiveadhesive,ACA)或各向異性導(dǎo)電片(anisotropicconductivesheet,ACS)。其中，各向異性導(dǎo)電膜通常被應(yīng)用在作為兩個(gè)薄電路板之間或者作為集成電路芯片與電路板之間的永久或半永久性連結(jié)。此外，各向異性導(dǎo)電膜也常被應(yīng)用在薄膜晶體管液晶顯示器的制造工藝中，用來(lái)作為不同組件層的電連結(jié)。前述各向異性導(dǎo)電膜的組成通常包括導(dǎo)電顆粒，例如，銀粒子或表面鍍銀的有機(jī)微粒，其分散在熱固型潛固化環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)中。使用時(shí)，前述各向異性導(dǎo)電膜先被放置在兩個(gè)待連結(jié)的基材中間，再利用熱壓合待連結(jié)的基材，樹(shù)脂熔化后，經(jīng)由熱壓的擠壓作用，壓迫熔融樹(shù)脂向邊緣流動(dòng)，迫使兩個(gè)待連結(jié)的基材能夠與各向異性導(dǎo)電膜中的導(dǎo)電顆粒接觸。電的傳導(dǎo)途徑即是通過(guò)這些與基材表面接觸到的導(dǎo)電顆粒來(lái)完成的。由于導(dǎo)電顆粒在各向異性導(dǎo)電膜中是分散的，彼此之間不相接觸，因此電流并不會(huì)沿著薄膜方向橫向傳導(dǎo)。各向異性導(dǎo)電膠的工作原理與各向異性導(dǎo)電膜非常相似。各向異性導(dǎo)電膠組成中同樣具有分散在熱固型高分子基質(zhì)中的導(dǎo)電顆粒，通常利用加熱及加壓，使各向異性導(dǎo)電膠在兩個(gè)待連結(jié)的基材之間形成厚度僅有數(shù)微米的薄膜層，并使得在兩個(gè)待連結(jié)的基材之間僅容得下單層導(dǎo)電顆粒，而這些導(dǎo)電顆粒與兩個(gè)待連結(jié)的基材的導(dǎo)電表面相接觸，但彼此不相接觸，構(gòu)成各向異性電連接，即，電流僅會(huì)透過(guò)導(dǎo)電顆粒通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電表面，而不會(huì)沿著薄膜方向傳導(dǎo)。比較不同的是各向異性導(dǎo)電膠材的表面。相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，如美國(guó)專利第7，077，659號(hào)披露了一種各向異性導(dǎo)電片的制備方法，包括將磁性顆?；烊胍簯B(tài)樹(shù)脂中，然后將該混合樹(shù)脂成分制成連續(xù)片狀，在具有磁場(chǎng)的環(huán)境下固化該片狀薄膜。如此，可以在片狀薄膜中沿著其厚度方向形成具有導(dǎo)電特性的柱狀結(jié)構(gòu)。美國(guó)專利第7,071,722號(hào)披露了一種在含有固化劑的液態(tài)硅橡膠中混合較大的磁性導(dǎo)電顆粒，其平均粒徑為5-50微米，例如，以鐵、鎳、鈷或復(fù)合材料為核心，外面鍍以金或銀。最后再利用片材模塑(sheet-moulding)法，在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中加壓形成各向異性導(dǎo)電橡膠片。美國(guó)專利第6,849,335號(hào)則披露了一種模塑料，其具有較小的磁性導(dǎo)電顆粒，粒徑分布為1-10微米，以及液態(tài)硅橡膠，同樣利用片材模塑法，在磁場(chǎng)中加熱形成各向異性導(dǎo)電橡膠片。美國(guó)專利第6,669,869號(hào)披露了另一種各向異性導(dǎo)電片的形成方法，主要的步驟是先將外覆有高分子絕緣材的銅線巻繞成數(shù)圈，然后裁切成薄片狀。美國(guó)專利第6,878,435號(hào)披露了一種三層結(jié)構(gòu)的各向異性導(dǎo)電膠膜，該專利同樣采用分散的導(dǎo)電顆粒。為增加各向異性導(dǎo)電膠膜的粘附性，在各向異性導(dǎo)電膠膜的中間主要材料層的上、下面覆以粘附性增強(qiáng)層。其中，各向異性導(dǎo)電膠膜的中間主要材料層的厚度為25-50微米，具有重量百分比為5-20%且粒徑為3-10微米的導(dǎo)電顆粒。粘附性增強(qiáng)層的厚度則為l-10微米，含有重量百分比為5-10%的導(dǎo)電顆粒。美國(guó)專利第6,939,431號(hào)披露了一種各向異性導(dǎo)電膏的組成，其所例示的導(dǎo)電顆粒包括金、鎳、銀、鉑等貴金屬以及外覆鎳或金的有機(jī)細(xì)粉微粒。該專利教導(dǎo)的高分子基質(zhì)包括酸酐、作為固化劑的酚醛樹(shù)脂及環(huán)氧樹(shù)脂所組成的熱固型樹(shù)脂、適當(dāng)?shù)拇呋瘎?、消泡劑及其它必要的添加劑。此外，還進(jìn)一步添加有高軟度的丙烯酸酯類及有機(jī)硅彈性體顆粒。該專利教導(dǎo)的導(dǎo)電顆粒的重量百分比為2-15%,而在其所舉的大部分例子中，導(dǎo)電顆粒的重量百分比為5%。美國(guó)專利第6,838,022號(hào)披露了一種各向異性導(dǎo)電化合物(compound),其包含磁性導(dǎo)電顆粒如鎳、混合熱固型環(huán)氧樹(shù)脂。該專利教導(dǎo)的各向異性導(dǎo)電化合物須在磁場(chǎng)中進(jìn)行固化。此外，由于必須另以可UV固化的樹(shù)脂進(jìn)行預(yù)密封(pre-sealing)，使其制程繁雜而不實(shí)用。美國(guó)專利第6，827，880號(hào)披露了一種各向異性導(dǎo)電膠，其具有由過(guò)氧化物處理過(guò)的乙烯基酯樹(shù)脂以及導(dǎo)電顆粒，其宣稱具有較佳的粘附性、環(huán)境穩(wěn)定性和耐久性。美國(guó)專利第6，812,065號(hào)披露了一種各向異性導(dǎo)電膏，其成分包括具有特殊尺寸的導(dǎo)電顆粒、熱固型環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠顆粒以及高軟度高分子顆粒。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種新型高分子材料組合物，其適合用來(lái)加工制成各向異性導(dǎo)電膠、各向異性導(dǎo)電膜或各向異性導(dǎo)電片。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提供一種各向異性導(dǎo)電材料，該各向異性導(dǎo)電材料包含基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)，其包括環(huán)氧樹(shù)脂及搭配的硬化劑；以及具有導(dǎo)電性的絲狀粉末，其分散在該基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)中，其中該具有導(dǎo)電性的絲狀粉末具有三維立體鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其由許多熔接在一起的超細(xì)初級(jí)粒子構(gòu)成。在其它實(shí)施例中，該各向異性導(dǎo)電材料還包含催化劑、消泡劑以及觸變小生^式齊'j(thixotropicreagent)。電顆粒，作為本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料、各向異性導(dǎo)電膜、各向異性導(dǎo)電膠或各向異性導(dǎo)電片的主要成分。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述具有導(dǎo)電性的絲狀粉末分散在熱固型環(huán)氧樹(shù)脂中，重量百分比濃度約為2-50%,可以提高各向異性電導(dǎo)率。不同于目前市面上商業(yè)化的各種各向異性導(dǎo)電膠膜，其在使用時(shí)必須將各向異性導(dǎo)電膠膜的最終膜厚度熱壓到與分散于其中的導(dǎo)電顆粒的粒徑相等，本發(fā)明所提供的各向異性導(dǎo)電材料以及進(jìn)一步加工所形成的膠膜即使在最終的膜厚度大于5微米的情況下，仍然可以保持有極佳的電導(dǎo)率，使得本發(fā)明各向異性導(dǎo)電膠膜可以應(yīng)用在更廣泛的領(lǐng)域，而操作時(shí)也更加方便。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述具有導(dǎo)電性的絲狀粉末為絲狀鎳粉，是由許多極細(xì)粒子單元以燒結(jié)態(tài)樣形成的纖維絲狀凝結(jié)體。前述每一個(gè)極細(xì)粒子單元為表面具有微刺的球體結(jié)構(gòu)，粒徑為0.2-0.5微米，甚至可能更小。該極細(xì)粒子單元相互熔接成具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的海綿狀顆粒，這種海綿狀顆粒形狀及尺寸不規(guī)則，但是可以粗略地估算其大小分布大致為5-50微米。這樣的海綿狀顆粒具有極高的可壓縮性，也正是因?yàn)榇祟悓?dǎo)電顆粒的高前述基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)主要是單一環(huán)氧樹(shù)脂或者是數(shù)種環(huán)氧樹(shù)脂的混合物，再加上適當(dāng)?shù)墓袒到y(tǒng)，包括硬化劑以及催化劑。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，較有效的硬化劑包括酸酐。環(huán)氧樹(shù)脂與酸酐反應(yīng)所得高分子樹(shù)脂具有非常好的化學(xué)、物理特性以及熱穩(wěn)定性，此外，對(duì)于大部分的基材均具有非常優(yōu)異的粘附性。針對(duì)前述環(huán)氧樹(shù)脂-酸酐固化系統(tǒng)，有效的催化劑包括叔胺或季銨例如溴化四丁基銨(TBAB)或者三苯基膦。其它適用于本發(fā)明的有效固化系統(tǒng)還包括以0.2-1.5重量％的對(duì)曱苯磺酸催化的三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂。另一有效的固化系統(tǒng)是以叔胺或季銨例如溴化四丁基銨或者三苯基膦催化的酚醛樹(shù)脂。此外，多種咪唑可以同時(shí)兼具硬化劑及催化劑的功能，也可以作為有效的固化系統(tǒng)。此外，其它常見(jiàn)的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑如脲醛樹(shù)脂(urea-formaldehyde)、多硫化物(polysulfide)、胺、聚酰胺、聚酰胺-胺(polyamidoamine)、雙氰胺皆可針對(duì)不同的使用需求，構(gòu)成有效的環(huán)氧樹(shù)脂固化系統(tǒng)。為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明了易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施方式，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。然而如下優(yōu)選實(shí)施方式與圖式僅供參考與說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。圖l繪示了各向異性導(dǎo)電膠膜中導(dǎo)電顆粒的顆粒大小分布不均勻在兩個(gè)平行導(dǎo)電面之間所產(chǎn)生的問(wèn)題。圖2所繪示的為球體半徑為2r的單個(gè)導(dǎo)電球狀顆粒，其粒徑為4r，被6夾在兩個(gè)平行的導(dǎo)電面中間的示意圖。圖3所繪示的為球體半徑為r的八個(gè)導(dǎo)電球狀顆粒，其粒徑為2r，被夾在兩個(gè)平行的導(dǎo)電面中間的示意圖。圖4所繪示的為兩個(gè)導(dǎo)電基材、凸塊、各向異性導(dǎo)電膠膜及球體導(dǎo)電顆粒的示意圖，要說(shuō)明的是當(dāng)間隙不固定時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題。圖5繪示的是絲狀鎳粉中的單纖維絲狀凝結(jié)體的外觀示意圖。圖6繪示的是雙層的單纖維絲狀凝結(jié)體，其由八個(gè)超細(xì)初級(jí)粒子構(gòu)成。圖7繪示的是待接合的基材面A與待接合的基材面B之間的空隙、凸塊的位置以及各向異性電傳導(dǎo)方向。圖8繪示的是本發(fā)明的絲狀鎳粉的高壓縮度類似爆玉米花，其可以在應(yīng)力或外力下容易地變形與擠壓，而絲狀鎳粉的不規(guī)則外形能在導(dǎo)電面間產(chǎn)生更多的接觸點(diǎn)。主要組件符號(hào)說(shuō)明1-5球體導(dǎo)電顆粒10、20導(dǎo)電面70凸塊100上層基材101-103凸塊200下層基材201-203凸塊300各向異性導(dǎo)電膠膜302球體導(dǎo)電顆粒400纖維絲狀凝結(jié)體600雙層球體凝結(jié)體具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種獨(dú)特的各向異性導(dǎo)電材料組合物，其可用來(lái)將兩個(gè)電子構(gòu)件或者兩個(gè)導(dǎo)電面接合在一起。參照?qǐng)D7，本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電材料(圖中未示出)填滿待接合的基材面A及待接合的基材面B之間的空隙，而待接合的基材面A及待接合的基材面B上可以設(shè)有凸塊70,這樣的結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于薄膜晶體管液晶顯示器領(lǐng)域中。本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電材料可以容許Z方向或者厚度方向上的電傳導(dǎo)，而不會(huì)造成x方向或y方向上的電傳導(dǎo)(x方向或y方向與待接合的基材面實(shí)質(zhì)上是平行的，而z方向垂直于待接合的基材面)。本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電材料的基質(zhì)成分為熱固型環(huán)氧樹(shù)脂，其中混合分散有特殊的絲狀鎳粉。由本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料的主要基質(zhì)成分可以再加工衍生形成具有各種功能的各向異性導(dǎo)電成品，例如，各向異性導(dǎo)電膜及各向異性導(dǎo)電膠等，可以應(yīng)用在不同的場(chǎng)合。例如，本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料可被加工形成各向異性導(dǎo)電膠，用來(lái)永久地接合電子構(gòu)件?；蛘?，本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料可被配制成單組分潛固化系統(tǒng)(one-componentlatentcuringsystem),涂布在離型月莫上，然后再力口以干燥，形成熱固型各向異性導(dǎo)電膜。當(dāng)該各向異性導(dǎo)電膜熱固化后，可轉(zhuǎn)變成較硬的各向異性導(dǎo)電片目前，各向異性導(dǎo)電膠膜在薄膜晶體管液晶顯示器工業(yè)中已被廣泛使的大部分已商業(yè)化的各向異性導(dǎo)電膠膜的成分大致包括潛固化熱固型環(huán)氧樹(shù)脂以及粒徑為2-5微米的導(dǎo)電顆粒。前述這些導(dǎo)電顆粒通常由外覆鎳金屬的高分子球?；蛘呤羌兊逆嚽驑?gòu)成。在某些例子中，也可能是多層的球體結(jié)構(gòu)，例如，在外覆鎳金屬的高分子球粒的外表面再披覆一層薄的絕緣高分子。然而，前述這種外覆鎳金屬的高分子球粒價(jià)格十分昂貴。為了使各向異性導(dǎo)電膠膜的導(dǎo)電功能可以正常發(fā)揮，其中導(dǎo)電顆粒的顆粒大小分布必須達(dá)到非常高的均勻度，通常，業(yè)界規(guī)范是要求各向異性導(dǎo)電膠膜中的導(dǎo)電顆粒之間的粒徑差異必須控制在十分之幾微米以內(nèi)，否則，粒徑過(guò)大的結(jié)果將容易導(dǎo)致各向異性導(dǎo)電膠膜中的某些導(dǎo)電顆粒無(wú)法被有效地利用到，從而降低電的傳導(dǎo)能力。圖l繪示出如上所述各向異性導(dǎo)電膠膜中導(dǎo)電顆粒的顆粒大小分布不均勻所產(chǎn)生的問(wèn)題。如圖1所示，在兩個(gè)大致平行的上層導(dǎo)電面IO及下層導(dǎo)電面20中間填滿有各向異性導(dǎo)電膠膜，其具有許多粒徑大小不一的球體導(dǎo)電顆粒1-5，它們被夾在上層導(dǎo)電面IO及下層導(dǎo)電面20之間，其中，粒徑較小的導(dǎo)電顆粒2及導(dǎo)電顆粒4無(wú)法成功地電連接上層導(dǎo)電面10及下層導(dǎo)電面20，因而導(dǎo)致電傳導(dǎo)能力的降低。此外，前述這些無(wú)效的、粒徑過(guò)小的導(dǎo)電顆粒也會(huì)容易造成電流沿著基材面方向傳導(dǎo)(前述的基材面方向指的是與厚度方向垂直的方向，參考圖7),而這樣的情形并不希望見(jiàn)到。由此可知，使各向異性導(dǎo)電膠膜中導(dǎo)電顆粒的顆粒大小一致這件事非常重要，唯有這樣才能夠確保電流能夠順利地沿著基材的厚度方向傳導(dǎo)。然而，要使各向異性導(dǎo)電膠膜中導(dǎo)電顆粒的顆粒大小一致的困難度非常高，因?yàn)檫@樣高的加工精密度非常難以達(dá)到。除了如上所述對(duì)于粒徑分布的嚴(yán)格要求之外，導(dǎo)電顆粒本身的粒徑大小也在各向異性電傳導(dǎo)能力上扮演著重要的角色。這點(diǎn)可從圖2以及圖3看出端倪，其中圖2繪示出單個(gè)導(dǎo)電球狀顆粒，其球體半徑為2r，而粒徑為4r，被夾在兩個(gè)平行的導(dǎo)電面10及20中間。如圖2所示，單個(gè)球體導(dǎo)電顆粒與兩個(gè)平行的導(dǎo)電面10及20共產(chǎn)生兩個(gè)接觸點(diǎn)(假設(shè)其為剛性)。假設(shè)圖2的單個(gè)球體導(dǎo)電顆粒被等分成八個(gè)較小的導(dǎo)電顆粒，如圖3所示，每顆較小的導(dǎo)電顆粒的粒徑為2r，且這八個(gè)較小的導(dǎo)電顆粒的體積總和大致等于圖2的單個(gè)球體導(dǎo)電顆粒，結(jié)果是這八個(gè)較小的導(dǎo)電顆粒能夠與兩個(gè)平行的導(dǎo)電面10及20共同產(chǎn)生出16個(gè)接觸點(diǎn)，這意味著導(dǎo)電顆粒的粒徑若相對(duì)較小，則可以提高各向異性導(dǎo)電膠膜的電傳導(dǎo)能力。雖然圖3中所示的八個(gè)較小的導(dǎo)電顆粒的體積總和大致等于圖2的單個(gè)球體導(dǎo)電顆粒的體積，然而，這些較小的導(dǎo)電顆粒卻能與兩個(gè)平行的導(dǎo)電面創(chuàng)造出更較多的接觸點(diǎn)，其電傳導(dǎo)能力理論上應(yīng)該是單個(gè)較大球體導(dǎo)電顆粒的八倍。當(dāng)然，這樣的計(jì)算并非經(jīng)過(guò)精密計(jì)算，而是稍微夸張，這是因?yàn)閷?shí)際上顆粒本身在被擠壓時(shí)的彎曲程度并未被考慮進(jìn)來(lái)。且在真實(shí)情況中，較大的顆粒，因?yàn)榫哂休^小的曲率，應(yīng)該可以與導(dǎo)電面形成較大的接觸面積。但是可以確定的是，電導(dǎo)率應(yīng)可預(yù)期與導(dǎo)電顆粒的比表面積成正比，而與粒徑成反比，這樣的關(guān)系可利用下列數(shù)學(xué)式表示GoC4《D—1(數(shù)學(xué)式l)G:電導(dǎo)率As:導(dǎo)電顆粒的比表面積D:導(dǎo)電顆粒的粒徑顯然，使用粒徑較小的導(dǎo)電顆?？梢詭椭岣吒飨虍愋詫?dǎo)電膠膜的電導(dǎo)率，不過(guò)卻也產(chǎn)生另一個(gè)問(wèn)題，即粒徑較小的導(dǎo)電顆粒意味著兩個(gè)平行的導(dǎo)電面之間的間隙也要越小，若兩個(gè)平行的導(dǎo)電面之間的間隙可以維持固定，9可能就不會(huì)有問(wèn)題，但是實(shí)際上要達(dá)到固定的間隙非常困難，此時(shí)，間隙變小就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。如前所述，即使粒徑較大的導(dǎo)電顆?？赡芘c導(dǎo)電面有稍大的接觸面積，但是采用粒徑較小的導(dǎo)電顆粒卻能夠增加接觸點(diǎn)而理論上可以得出更佳的電導(dǎo)率。以圖2及圖3中的導(dǎo)電顆粒作為例子，若改而采用較小粒徑的導(dǎo)電顆粒，則兩個(gè)平行的導(dǎo)電面之間的間隙將由距離4r縮減到只有2r。從另一角度來(lái)看，當(dāng)間隙不固定時(shí)，兩個(gè)平行的導(dǎo)電面之間的間隙縮減就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，這樣的問(wèn)題繪示在圖4中。如圖4所示，兩個(gè)待接合的基材100及200,例如ITO基材或者玻璃基材，其間設(shè)有相對(duì)應(yīng)的凸塊101、102、103、201、202、203，在待接合的基材100及200之間填滿各向異性導(dǎo)電膠膜300,而在各向異性導(dǎo)電膠膜300中具有分散的球體導(dǎo)電顆粒302。從圖4中可看出，由于位于中央的兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的凸塊102及202之間的間隙較大，造成球體導(dǎo)電顆粒302無(wú)法成功地電連接相對(duì)應(yīng)的凸塊102及202。這兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的凸塊102及202無(wú)法成功地被連接在一起的原因是凸塊202的上表面稍低于周圍其它的凸塊上表面，使得兩相對(duì)應(yīng)凸塊102及202之間的間隙較大，最后導(dǎo)致無(wú)效的電傳導(dǎo)缺陷點(diǎn)。因此，使用粒徑較小的導(dǎo)電顆粒雖然可以增加電導(dǎo)率，但是相對(duì)地也有增加電傳導(dǎo)缺陷點(diǎn)的可能性。為了克服上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種特別的絲狀鎳粉，以取代傳統(tǒng)各向異性導(dǎo)電膠膜中的球型導(dǎo)電顆粒，作為本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料的主要成分。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，前述的絲狀鎳粉分散在熱固型環(huán)氧樹(shù)脂中，重量百分比濃度約為2-50%。本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料可以提高電導(dǎo)率，而不會(huì)有如現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述絲狀鎳粉為具有三維立體鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超微細(xì)粉粒，更明確地說(shuō)，前述絲狀鎳粉是由許多極細(xì)粒子單元以燒結(jié)態(tài)樣形成的纖維絲狀凝結(jié)體。前述每一個(gè)極細(xì)粒子單元的表面為刺狀，且為球體結(jié)構(gòu)，粒徑為0.2-0.5微米，甚至可能更小。前述的纖維絲狀凝結(jié)體的尺寸大小則較難以精確地估算，這是由于這種纖維絲狀凝結(jié)體具有不規(guī)則的物理外觀及輪廓，但是可以粗略地估算其大小分布大致上為5-50微米。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述絲狀鎳粉可以是Inco公司所生產(chǎn)的210型、210H型、240型或255型超細(xì)鎳粉(Inco⑧nickelpowerType210、210H、240和255)，4旦不限于此。參照?qǐng)D5,其繪示的是前述絲狀鎳粉中的單纖維絲狀凝結(jié)體400的外觀示意圖。如圖5所示，纖維絲狀凝結(jié)體400由許多熔接在一起的極細(xì)粒子單元402構(gòu)成，這些極細(xì)粒子單元402又可被稱作為初級(jí)粒子，其粒徑約為十分之幾微米或更小。纖維絲狀凝結(jié)體400，或者稱為次級(jí)粒子粉末，其大小至少為數(shù)微米。纖維絲狀凝結(jié)體400內(nèi)部可以有孔洞結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到熱壓等應(yīng)力時(shí)，由于有這些孔洞結(jié)構(gòu)的存在，纖維絲狀凝結(jié)體400可以被擠碎而改變其結(jié)構(gòu)，而與導(dǎo)電面之間產(chǎn)生更好的電連接效果，也因此可以提高電導(dǎo)率以及具有較低的電阻特性。不同于目前市面上商業(yè)化的各種各向異性導(dǎo)電膠膜，其在使用時(shí)必須要將各向異性導(dǎo)電膠膜的最終膜厚度熱壓到與分散于其中的導(dǎo)電顆粒的粒徑相等，本發(fā)明所提供的各向異性導(dǎo)電材料以及進(jìn)一步加工所形成的膠膜，即使在最終的膜厚度大于5微米的情況下，仍然可以保持有極佳的電導(dǎo)率，使便。如前所述，本發(fā)明絲狀鎳粉是由許多極細(xì)的純鎳初級(jí)粒子燒結(jié)融合在一起所形成的，其具有三維立體鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。每一個(gè)極細(xì)的純鎳初級(jí)粒子具有刺狀球體外觀，粒徑為0.2-0.5微米。極細(xì)的純鎳初級(jí)粒子燒結(jié)融合后構(gòu)成不規(guī)則外觀及大小的纖維絲狀凝結(jié)體(次級(jí)粒子粉末)。這些纖維絲狀凝結(jié)體本質(zhì)上是多孔的，使其在外力下可以被壓縮變形。本發(fā)明絲狀鎳粉的另一主要特征在于其具有極高的可壓縮性，使其與其它類型的用在各向異性導(dǎo)電膠膜中的導(dǎo)電顆粒有明顯的差異。雖然，有些外鍍金屬的高分子球體導(dǎo)電顆粒也有某些程度的壓縮度，但是它們都無(wú)法與本發(fā)明的絲狀鎳粉相比。外觀上，本發(fā)明絲狀鎳粉的高壓縮度有些類似爆玉米花，如圖8所示，其可以在應(yīng)力或外力下容易地變形與擠壓，而絲狀鎳粉的不規(guī)則外形能在導(dǎo)電面IO與導(dǎo)電面20之間產(chǎn)生更多的接觸點(diǎn)，從而4是高電導(dǎo)率。圖8例示絲狀鎳粉的纖維絲狀凝結(jié)體400在導(dǎo)電面IO與導(dǎo)電面20壓合前后的情形。從圖8可看出，分散在各向異性導(dǎo)電膠膜中的纖維絲狀凝結(jié)體400的最初外形及大小并不會(huì)影響導(dǎo)電性，因?yàn)檫@些纖維絲狀凝結(jié)體400可以被壓縮變形而配合不同的間隙。本發(fā)明的絲狀鎳粉能夠提高各向異性電導(dǎo)率的另一因素在于其具有相l(xiāng)i對(duì)較小的初級(jí)粒子。由于絲狀鎳粉的初級(jí)粒子的粒徑相對(duì)較小(為0.2-0.5凝:米左右，傳統(tǒng)球體導(dǎo)電顆粒的粒徑為2-5微米)，使得本發(fā)明的絲狀鎳粉的比表面積至少為傳統(tǒng)球體導(dǎo)電顆粒的比表面積的十倍左右。因此，從前述數(shù)學(xué)關(guān)系式可知，本發(fā)明的絲狀鎳粉的電導(dǎo)率也應(yīng)該有傳統(tǒng)球體導(dǎo)電顆粒電導(dǎo)率的十倍。此外，本發(fā)明所提供及采用的絲狀鎳粉為已經(jīng)商業(yè)化的產(chǎn)品，可以容易地獲得并且成本上相對(duì)便宜許多。如前所述，優(yōu)選的絲狀鎳粉為例如Inco公司生產(chǎn)的210型、210H型、240型或255型超細(xì)鎳粉。本發(fā)明由于采用特別的絲狀鎳粉作為各向異性導(dǎo)電材料的主要成分，因此可以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。通過(guò)采用這種特別的絲狀鎳粉作為各向異性導(dǎo)電材料的主要成分，本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電材料加工所形成的各向異性導(dǎo)電即使兩個(gè)基材之間的間隙非常小也可以使用，更重要的是可以提供較高的電導(dǎo)率。參照?qǐng)D6，延續(xù)圖2及圖3的例子，本發(fā)明在間隙不變的情況下也能夠增加其電導(dǎo)率。如圖6所示，在兩個(gè)導(dǎo)電面10及20之間為一雙層球體凝結(jié)體600,假設(shè)其由八個(gè)初級(jí)粒子構(gòu)成(一層四個(gè))，理論上，雙層球體凝結(jié)體600可以分別與導(dǎo)電面10及20分別產(chǎn)生四個(gè)接觸點(diǎn)，因此，結(jié)果是在間距不變的情況下(間距仍然為4r,同圖2)，電導(dǎo)率增加為4倍。如前所述，電導(dǎo)率與導(dǎo)電顆粒的比表面積成正比，而與粒徑成反比。較大的導(dǎo)電顆粒比表面積表示導(dǎo)電顆粒與導(dǎo)電面接觸的幾率也會(huì)增加。因此，釆用較小的初級(jí)粒子可以得到較大的比表面積，因而提高電導(dǎo)率。在兩個(gè)待接合的基材之間的有效間隙距離只會(huì)受到絲狀鎳粉中的纖維絲狀凝結(jié)體或次級(jí)粒子粉末大小的影響。采用較大的纖維絲狀凝結(jié)體或次級(jí)粒子粉末，由于相對(duì)而言每一個(gè)纖維絲狀凝結(jié)體或次級(jí)粒子粉末具有更多的初級(jí)粒子單元，使得各向異性電導(dǎo)率可以增加，而無(wú)需縮減兩個(gè)待接合的基材之間的間隙距離。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，各向異性導(dǎo)電材料的主要成分為熱固型環(huán)氧樹(shù)脂，其主要是單一環(huán)氧樹(shù)脂或者數(shù)種環(huán)氧樹(shù)脂的混合物，再加上適當(dāng)?shù)墓袒到y(tǒng)，包括硬化劑以及催化劑。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，有效的硬化劑包括酸酐。環(huán)氧樹(shù)脂與酸酐反應(yīng)所得高分子樹(shù)脂具有非常好的化學(xué)、物理特性以及熱穩(wěn)定性。此外，對(duì)于大部分的基材均具有非常優(yōu)異的粘附性。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，針對(duì)前述環(huán)氧樹(shù)脂-酸酐固化系統(tǒng)，有效的催化劑包括叔胺或季銨例如溴化四丁基銨(TBAB)或者三苯基膦。其它適用于本發(fā)明的有效固化系統(tǒng)還包括以0.2-1.5重量％的對(duì)曱苯磺酸催化的三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂。另一有效的固化系統(tǒng)是以7k胺或季銨例如溴化四丁基銨或者三苯基膦催化的酚醛樹(shù)脂。此外，多種咪唑可以同時(shí)兼具硬化劑及催化劑的功能，也可以作為有效的固化系統(tǒng)。本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電材料可包含選自以下的一種硬化劑酸酐、三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、多石克化物、胺、聚酰胺、聚酰胺-胺、雙氰胺、咪哇及改性胺。從本發(fā)明各向異性導(dǎo)電材料的主要基質(zhì)成分可以再加工衍生形成具有各種功能的各向異性導(dǎo)電成品，例如，各向異性導(dǎo)電膜、各向異性導(dǎo)電片及各向異性導(dǎo)電膠等，可以應(yīng)用在不同的場(chǎng)合。在許多種類的各向異性導(dǎo)電材料中，顯然各向異性導(dǎo)電片的制備困難度較高，但是其概念也是最簡(jiǎn)單的。各向異性導(dǎo)電片經(jīng)常用在暫時(shí)電連接方面，例如，在IC測(cè)試時(shí)，IC芯片與測(cè)試電贈(zèng)^反之間的暫時(shí)電連4姿。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，各向異性導(dǎo)電材料的另一主要成分為具有導(dǎo)電性的絲狀粉末，例如絲狀鎳粉，優(yōu)選為例如由Inco公司生產(chǎn)的210型、210H型、240型或255型超細(xì)鎳粉。前述絲狀鎳粉需分散在前述熱固型環(huán)氧樹(shù)脂中，所占比重約為整體混合物的重量的2-50%。本發(fā)明的熱固型環(huán)氧樹(shù)脂除了包括一種或多種環(huán)氧樹(shù)脂、硬化劑及適當(dāng)?shù)拇呋瘎┲?，還可以包括其它的添加劑，例如，消泡劑、觸變性試劑，例如熱解二氧化硅(flimedsilica)等。前述環(huán)氧樹(shù)脂可選擇雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、鄰曱酚醛樹(shù)脂(o-cresolnovolacresin)、以脂肪族化合物改性的軟性環(huán)氧樹(shù)脂、或其它經(jīng)改性的環(huán)氧樹(shù)脂。此外，以二聚酸加成的軟性環(huán)氧樹(shù)脂由于可以促成較佳的粘度，因此特別適合在本發(fā)明中使用，商品例子有CVCSpecialtyChemicalsInc.的HyPoxDA323(—種二聚酸加成的雙酚A型軟性環(huán)氧樹(shù)脂)以及DowChemicals的XZ92466.00或XZ92465.00。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在各種針對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的硬化劑中，酸酐是較為適合的硬化劑選擇，而且特別有效。酸酐與環(huán)氧樹(shù)脂的反應(yīng)和緩而不劇烈，因此可以促進(jìn)粘度。特別合適的酸酐包括有曱基四氫鄰苯二曱酸酐、曱基六氬鄰苯二曱酸酐、六氫鄰苯二曱酸酐以及琥珀酸酐等。其中，又以琥珀酸酐為較佳選擇，這是因?yàn)殓晁狒姆肿犹匦员举|(zhì)上較為彈性，可以促進(jìn)粘度。針對(duì)前述環(huán)氧樹(shù)脂-酸酐固化系統(tǒng)，有效的催化劑包括叔胺或季銨例如溴化四丁基銨(TBAB)或者三苯基膦。表1列出了本發(fā)明的各向異性導(dǎo)電膠的四個(gè)可行的實(shí)例配方(例1至例4)及其各組合物的濃度，其中這些實(shí)例配方皆使用了絲狀鎳粉以及以酸酐固化的環(huán)氧樹(shù)脂，而各組合物的濃度單位均為phr(份每一百份(partsperhundredparts))。表1歹'j出四個(gè)實(shí)例配方的目的在于說(shuō)明本發(fā)明的基本概念以及可行的優(yōu)選實(shí)施例，而不應(yīng)該用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。在表l中，組合物第l-7號(hào)成分在秤重、混合后，以三輥磨(3-rollmi11)輥壓。組合物第8-9號(hào)成分在組合物第1-7號(hào)成分以三輥磨輥壓過(guò)后才添加，然后以高速攪拌器分散。組合物第10-11號(hào)成分為酸酐硬化劑，建議在使用前才力口入。如前所述，除了酸酐之外，其它的環(huán)氧樹(shù)脂硬化劑，如三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、咪唑及改性胺等也皆已被證實(shí)可以成功地作為本發(fā)明各向異性導(dǎo)電膠的成分。其中，由于三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂具有極佳的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，因此特別適合用在單體潛固化系統(tǒng)的配方中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>單位按重量計(jì)，份每一百份(phr)*CVCSpecialtyChemicals的二聚酸加成的環(huán)氧化雙酚A樹(shù)脂**基于有機(jī)硅的消泡劑GE-Toshiba***CytecIndustries的N-丁醇醚化氨基樹(shù)脂以上所述僅為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明^l利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。權(quán)利要求1.一種各向異性導(dǎo)電材料，其包含基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)；以及具有導(dǎo)電性的絲狀粉末，其分散在該基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)中，其中該具有導(dǎo)電性的絲狀粉末具有三維立體鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其由許多熔接在一起的超細(xì)初級(jí)粒子構(gòu)成。2.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該具有導(dǎo)電性的絲狀粉末為絲狀鎳粉。3.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該超細(xì)初級(jí)粒子的粒徑為0.2-0.5微米。4.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該超細(xì)初級(jí)粒子的重量百分比濃度為2-50%。5.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該基質(zhì)樹(shù)脂系統(tǒng)為熱固型環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)、酚醛樹(shù)脂和/或鄰甲酚醛樹(shù)脂，該熱固型環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)包含選自以下的一種或多種樹(shù)脂雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、以脂肪族化合物改性的軟性環(huán)氧樹(shù)脂、二聚酸加成的雙酚A型軟性環(huán)氧樹(shù)脂。6.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該各向異性導(dǎo)電材料還包含選自以下的一種硬化劑酸酐、三聚氰胺-曱醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、多硫化物、胺、聚酰胺、聚酰胺-胺、雙氰胺、咪唑及改性胺。7.權(quán)利要求1的各向異性導(dǎo)電材料，其中該各向異性導(dǎo)電材料還包含催化劑、消泡劑以及觸變性試劑。全文摘要本發(fā)明提供一種各向異性導(dǎo)電材料，其基本成分包括熱固型環(huán)氧樹(shù)脂以及混合在熱固型環(huán)氧樹(shù)脂中的極細(xì)絲狀鎳粉。這種極細(xì)絲狀鎳粉具有獨(dú)特的三維鏈狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以被分散在環(huán)氧樹(shù)脂等高分子薄膜中，使高分子薄膜具有各向異性導(dǎo)電特性。文檔編號(hào)C08K3/08GK101671473SQ20081021379公開(kāi)日2010年3月17日申請(qǐng)日期2008年9月8日優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日發(fā)明者葉嗣韜申請(qǐng)人:冠品化學(xué)股份有限公司