[发明专利]一种环保型的导电复合微球制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电材料，特别是一种环保型的导电复合微球制备方法。

背景技术

导电材料在电子设备微电极之间的电连接领域广泛应用，其主要导电连接是经由导电复合微球构成，导电复合微球可直接使用，如分布在平面显示器上下二边框线路微电极之间；导电复合微球也可先分散在绝缘树脂粘结剂中形成各向异性导电材料，然后用于粘结及导电连接电子设备的微电极。随着市场需求的变化，微电极逐渐缩小而平面显示器显示面积逐渐增大，对导电复合微球的要求也逐渐增加。

适于导电材料的复合微球一般由绝缘高分子树脂内核和导电金属外壳组成，为要使导电金属层能均匀的形成在绝缘的内核表面，导电金属层是由溶于溶液中的导电金属离子在附着于绝缘内核表面的催化金属作用下，经过氧化还原化学反应成为导电金属附着在绝缘内核微球的表面，即通称的化学镀工艺，不同于传统工艺使用外加电流经过正负二个电极将金属形成在平板材料或其它形状物件表面的电镀。

复合微球的绝缘树脂内核通常为疏水性，在形成导电金属外壳如进行化学镀金属的氧化还原反应前，必须要对内核表面进行粗化或亲水化处理。使用高浓度酸性强的氧化剂、强碱溶液或高能量放射线辐照进行聚合物微球表面蚀刻，即粗化，粗化处理的同时会产生亲水性的极性功能团；或将微球进行表面化学处理，使聚合物微球表面能亲和溶于水溶液中的金属离子；然后将经过表面处理或粗化后的聚合物微球浸在如氯化亚锡等具有还原作用的溶液中使微球表面具有还原作用，即敏化。当敏化后吸附有氯化亚锡的微球在下一步接触到氯化钯的催化剂溶液时，钯离子被氯化亚锡还原成为微小钯金属颗粒，并在微球表面形成催化氧化还原反应的中心，此步骤也称为活化，活化后的聚合物微球即可经由氧化还原反应进行化学镀导电金属。

近年来敏化用的氯化亚锡和活化用的氯化钯也可混合配成钯离子溶液或胶体钯，将敏化及活化合并为一个步骤，但是树脂微球仍然需要上述的粗化预处理，才能进行吸附钯离子溶液或胶体钯，然后再用还原剂使钯离子还原或进行解胶才能使钯金属成为催化剂。

化学镀过程中催化金属的作用非常重要，尤其是催化金属必须适当附着或被吸附在树脂微球的表面，游离溶液中的催化金属使得导电金属形成在溶液中,而不是在树脂微球的表面。适用的有效催化金属如钯、银等均是贵金属，而且催化金属不需要完全包覆树脂微球的表面，少许适量的纳米或更小粒径的催化金属微颗粒均匀散布在树脂微球表面，即可有效地催化氧化还原反应，形成导电金属层在绝缘内核微球的表面，因此如何使少量的催化金属微颗粒均匀附着在绝缘内核微球的表面是化学镀制作高质量导电微球的关键步骤。

为了提高金属层和树脂内核的结合，在粗化过程中作为增加接合性的手段，通常都是使用高浓度的铬酸、硫酸、高锰酸等强酸性氧化剂或氢氧化钠、氢氧化钾等强碱溶液，甚至用高能量放射线辐照。而若对微球进行表面化学处理，则需要使用不同种类的化学试剂。例如，中国专利CN 1473207A公开了一种无电电镀金属的方法，将非导电基体表面用铬酸根溶液浸泡，接着用含亚锡离子的银胶活化，再用促进液除去锡化合物，然后再镀镍，方法非常复杂。中国专利CN 101736330A公开了一种聚酰亚胺表面金属化的方法，该方法包括对聚酰亚胺树脂材料用氢氧化钠等强碱进行粗化处理、活化处理和还原处理，然后才能进行对聚酰亚胺表面金属化。中国专利CN 101736330A公开了一种制备金属化基底材料的方法，在基底材料上用放射线进行处理，使化学接枝聚合物能够螯合金属离子，然后还原金属离子形成金属。

这些强酸氧化剂、强碱及其他化学试剂和高能放射线对环境影响很大，增加环境负荷，造成自然环境污染，不适合在制作工艺中使用。即使在镀金属的过程中有还原清洗和回收的步骤，重金属如铬或锰在被镀金属成品中的残留会减少，但是要想完全除去也非常的困难。因此如何能在树脂微球化学镀金属层的过程中避免使用污染环境的物质和方法、并将复杂制作步骤简单化是个非常重要的问题。