[发明专利]导电热活化粘合剂化合物

说明书

本发明涉及导电的热可活化粘合剂和具有突出导电性的粘合剂片材。

对于塑料在电子学和电气工程中的大量应用，要求使用的组分呈现导电性和/或导电磁性和/或导热性，对于使用的塑料部件同样有此要求。现在存在多种与导电填料混合的塑料混配物(plastics compounds)，其覆盖从10¹⁰Ω·cm至10^-1Ω·cm的体积电阻率范围。使用的导电填料例如为炭黑、碳纤维、金属粒子、金属纤维，或者固有导电聚合物。

为了向绝缘体如塑料赋予导电性，借助于导电填料创建通过塑料的导电通路，这意味着，理想的是导电粒子彼此接触。已知的是，塑料中的导电网络最优选通过引入金属纤维或者碳纤维实现。在这种情况中，纤维越长，规定的导电率所需要的纤维的重量分数就越小。然而，随着纤维长度增加，加工也变得更加麻烦，因为混配制剂的粘度急剧增加。钢纤维长度例如为10mm的市场上可得到的混配制剂通过注塑仅可加工至约25%至30%的最大纤维重量分数。在使用较短纤维的情况下，仍可通过注塑加工具有较高纤维重量分数的混配制剂，但是通过与长纤维比较，这不带来体积电阻率的任何减小。对于填充有碳纤维和金属粒子的热塑性塑料发现类似的行为。

另一个问题是，由于膨胀系数的差别，在经填充的热塑性塑料中的粒子或者纤维网络在温度的影响下扩大，从而导致导电通路中断。

向聚合物熔体中添加低熔点金属合金也是已知技术，其涉及这些合金的熔融，以产生聚合物-金属共混物。这种共混物作为注塑或者挤出的导体通道结合至电子元件中。

例如，US4,533,685A披露了聚合物-金属共混物，其通过与低熔点金属合金一起熔融聚合物产生。所述聚合物为多种弹性体、热塑性塑料，和可固化聚合物(热固性塑料)，未进行任何优选选择。在该说明书中没有提及用作粘合剂。

在该说明书中，将聚合物-金属共混物加工成具有约6mm厚度的压缩模制品，或者注塑。还提出一种实施方案，其中将聚氨酯组合物拉成膜，金属区域高度取向，仅得到各向异性导电。

这些系统的缺点是需要与连续金属相形成共混物以实现高度导电。后者仅对于50体积%的金属分数而言才实现。低于此分数时，实际上实现较低导电性，但是需要导电通路的偶然发展，这意味着这些系统相对于粒子填充的系统不提供显著优势。

在存在连续金属相的情况下，所述材料基本上也呈现金属的机械性质，这意味着例如低弹性和变形性。在载荷下，金属结构容易破坏并且导电失败。

为了提高导电性，添加金属填料(粉末、纤维，或者片状物)是通常描述的主题，但是没有做出任何具体选择。

US4,882,227A描述了导电树脂混合物，其结合了低熔点金属合金和导电纤维。然而，树脂浅薄地涂覆在纤维-金属混合物上，然后形成粒料。因此，在相当部分中，混合物的表面不导电。没有产生各向同性导电共混物结构。

本申请使用的聚合物是典型的工程热塑性塑料，对于生产粘合剂，本领域技术人员不会考虑这种材料。

而且，存在公开，大意是在所述树脂中，导电纤维的分数一定不能超过30wt%，因为否则的话，树脂的流动性并因此导致的加工性质将严重劣化。这限制可得到的导电性。

产生的粒料仅在第二步中，其作为母料结合至一种上述聚合物的聚合物熔体中，并分散。导电组分的进一步“稀释”降低总体导电性，这意味着考虑在EMI屏蔽段(针对电磁干扰屏蔽)中的应用，其中10^-2-10²S/cm的导电性是足够的。

US5,554,678A同样描述了组合物，其对于屏蔽目的而言导电性足够且另外包含金属纤维、低熔点金属合金，和碳纤维。这里再次声明，所述聚合物基质包含典型的工程热塑性塑料，对于制造粘合剂而言，本领域技术人员不会考虑这种材料。首先，再次地，制造母料并粒化。优选通过注塑进一步加工。还描述了通过注塑加工以形成片材，随后成形。

EP 942 436 B1披露了导电树脂混配物，其包含基于锌的金属粉末、低熔点金属(选自锡和在成形操作时熔融的锡-金属合金)，和合成树脂材料。这里，与上述说明书相比，金属纤维被粒子替代。为了改善流动性质并因此改善注塑加工能力，这是优选的。这里再次声明，是首先将树脂混配物粒化，然后通过注塑进一步加工。关于这一点，对于制造导电粘合剂的目的，本领域技术人员不会使用该说明书。没有提及粘合剂性质。具体的，所述树脂用于制造模制品。