[发明专利]单分散性高性能导电银颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细间距连接的高性能导电银颗粒。

背景技术

随着高密度配线技术的兴起，开始使用电阻率较低的金、银、铜、镍金属粉末作为细间距连接用的具有各向异性的导电填料，随后出现由银、铜、镍作为核心，表面镀金导电颗粒。导电填料主要以球形或者不规则形态分散于基体中，构成各向异性电路导通。常用的填料多为电阻率较低的金、银、铜、镍等金属粉末，电阻率最好的是金粉末，但价格昂贵。

至今，在民用低端领域，对工艺要求不是十分苛刻的细间距连接(比如斑马纸)，一般都采用价格相对低廉的超细镍粉或者铜粉或者采用价格相对较高的超细银粉作为导电填料。但由于以上几种超细金属粉粒径分布宽，颗粒形状各异，而且镍粉、铜粉电阻较大，银粉在电场作用下会产生电迁移现象，价格又较贵，所以斑马纸的生产成本较高，而且颗粒的均一性不够。

发明内容

本发明通过解决上述的主要技术难点，制备一种高性能的导电银颗粒，其主要的目的在于导电颗粒有合适的电导率，既不会像镍粉、铜粉一样电阻率大，也不会像银粉一样电阻率小但是有电迁移现象；而且颗粒为形状均一的球形颗粒，粒径分布呈单分散，而且价格便宜。使用这种导电银颗粒连接细间距电路可以提供更好的连接导通可靠性。

导电填料作为导电复合材料的重要组成部分，其性能、形貌及粒径分布都直接影响着导电复合材料的导电性及其稳定性。铜粉、镍粉在制备及应用过程中易被氧化，使导电复合材料的导电性能减弱，这在很大程度上限制了铜、镍粉的应用。对铜、镍粉表面镀银可提高其的抗氧化性能。但是由于制造工艺的局限性，这两种金属粉的颗粒形状各异(球形、棒形、片形、星形等多种)、粒径分布很宽，即使将镍粉铜粉表面镀银，而使其有优异的导电能力，但依然对细间距连接的可靠性不高。再者，纯镍、铜、银粉等自身密度高，容易沉积，在配胶中不能很好地分散。

本发明设计解决上述的几点技术难点。首先通过晶核溶胀聚合法制备粒径分布极窄的球形聚合物颗粒，再通过一系列表面处理使其表面完整包覆一纳米级镍层，再通过表面镀银的工艺，使其表面再完整的包覆一层银。最终得到单分散的导电银颗粒。

该银颗粒具备上述几种导电金属粉的所有优点，而没有他们的缺点。有银粉的低电阻率，又因为银是镀附在镍层表面，而镍层是附在聚合物球表面，粉末密度低，不会产生导电颗粒沉积现象；同时具有铜粉、镍粉的价格优势，又具有优异的窄的粒径分布；因为金属颗粒质地较硬，在电极的连接过程中金属颗粒与电极的接触面小，导致连接电阻大，而且容易损坏电极，本发明中的导电颗粒基材是热塑性的聚合物，该颗粒质地较软，在电极的连接过程中，颗粒被挤压变扁，增大了与电极的接触面积，导通电阻小，而且不会损坏电极。

该导电银粉的优异性能可以实现高可靠性低电阻率的细间距连接，而且成本低廉。

附图说明

图1是非水沉淀聚合法制备的晶核颗粒的扫描电镜照片。

图2是聚合性单体小分子的量是晶核颗粒的10倍以下时，得到的聚合物微球的扫描电镜照片。

图3是聚合性单体小分子的量是晶核颗粒的10-15倍之间时，得到的聚合物微球的扫描电镜照片。

图4是聚合性单体小分子的量是晶核颗粒的15倍以上时，得到的聚合物微球的扫描电镜照片。

图5是聚合物-镍复合的制备工艺流程图。

图6是聚合物微球在前处理过程中未经过敏化而化学沉积镍的扫描电镜照片。

图7是聚合物微球按照实例4的配方工艺的化学沉积镍的扫描电镜照片。

图8是聚合物微球按照实例5的配方工艺的化学沉积镍的扫描电镜照片。

图9是聚合物微球按照实例6的配方工艺的化学沉积镍的扫描电镜照片。

图10是聚合物微球按照实例7的配方工艺的化学沉积镍的扫描电镜照片。

图11是聚合物微球按照实例8的配方工艺的化学沉积镍的扫描电镜照片。

图12是聚合物-镍复合粒子通过化学液相沉积法制备镀银颗粒的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下为制备高性能导电银颗粒的具体方法

(1)非水沉淀聚合法制备晶核颗粒

首先，以聚合性有机物小分子为原料，制备粒径单分散聚合物微球。聚合性有机物小分子可以是苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、1，3-丁二烯等。

引发剂可以是油溶性的也可以是水溶性的。油溶性引发剂主要使用偶氮类如偶氮二异丁腈(AIBN)和过氧类如过氧化苯甲酰(BPO)；水溶性引发剂主要有过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢，用量单体质量的1-2％。