[发明专利]各向同性导电粘接剂

说明书

一种各向同性导电粘接剂，包括在粘接剂基质8内的涂覆有银的聚合物珠粒12，其中珠粒12的聚合物核的平均直径大于或等于5μm且小于30μm，并且银涂层包括从散布在珠粒表面的分散的成核点上生长出的互连的银沉淀。

发明领域

本发明涉及一种各向同性导电粘接剂及其制造方法。

背景技术

各向同性导电粘接剂(ICA)商业化地作为电子封装领域中的焊接互接器的替代物已经很多年了。ICA通常由填充有导电颗粒的非导电性粘接剂基质构成。ICA的机械强度来自于粘接剂基质，而导电填料则提供了导电性。

电子产业中最常见的ICA由填充有银薄片或银颗粒的环氧树脂构成。图1是示出了用于将组件2连接到基底4的此类ICA的示意图。组件2和基底4都具有电接触件6。利用包括聚合物树脂基质8和银薄片10的ICA来电连接两个接触件6。银薄片10形成能允许所有方向上的导电性的导电网络。在固化粘接剂之前，银薄片(粘接剂中的)在涂覆过程中以及在重力影响下均具有待定向的趋势。这会导致基底平面上的导电性将优于垂直于此平面的导电性，因此粘接剂的导电特性并不是真正的各向同性。传统上，ICA混合物大量地承载银颗粒(通常在25-30体积％(vol％)的范围内(高达80重量％))，以保证在Z方向上同样有足够的导电性。这会导致针对粘接剂的高金属含量。此种高金属颗粒载荷量会引起粘接剂机械特性的显著变化，这包括体积模量的增加、弹性的减小(高脆性响应)和贵金属的过度使用。

涂覆有金属的玻璃珠粒也被提议作为ICA的填料。然而，使用玻璃珠粒会引起珠粒的导热系数与环氧树脂基质的导热系数不匹配，从而当粘接剂进行热循环时会导致导电性的退化和损耗。另外，玻璃珠粒的刚度以及在产生经严格控制的颗粒粒径分布(sizedistribution)上的难度均导致与粘附在一起的表面的接触面积很有限，这进一步限制了导电性。

US6942824公开了一种包括树脂组分、光引发剂和涂覆有金属的聚合物珠粒的导电粘接剂。对树脂进行紫外光固化。珠粒的金属涂层提供了导电性。聚合物珠粒的使用避免了一些与玻璃珠粒相关的缺点。聚合物珠粒的直径在15和30μm之间，且聚合物珠粒涂覆有厚度在20和100nm之间的金或银。金属层为通过“聚合物珠粒壳体金属镀膜”而形成的均匀涂层，所公开的“聚合物珠粒壳体金属镀膜”包括形成均匀的铜层，并随后镀覆附加层或进行电镀，所述“聚合物珠粒壳体金属镀膜”通常涉及使用连续的镍种子层并且随后是金层或银层。因为镍被归类为2B类致癌物(对于人类来说可能是致癌物)并涉及皮肤敏感和过敏，所以不希望使用镍。

发明内容

从第一方面看，本发明提供了一种包括在粘接剂基质内的涂覆有银的聚合物珠粒的各向同性导电粘接剂，其中珠粒的聚合物核的平均直径大于或等于5μm并且小于30μm，并且银涂层包括从散布在珠粒表面的分散的成核点上生长出的互连的银沉淀。

聚合物珠粒为球形或接近于聚合物的球形体。具有本文所使用尺寸的聚合物珠粒通常称为微珠粒或微球。涂覆有银的聚合物珠粒的使用提供了超越银颗粒和涂覆有金属的玻璃珠粒的进步。这能够需要更少的金属及更少的处理来提供所需的导电性，并且相比于玻璃珠粒，聚合物珠粒在机械特性方面能与周围的粘接剂基质的特性(包括热膨胀系数和弹性形变)更紧密地匹配。这使得本可能在循环式热载荷或机械载荷情况下发生的粘接剂退化最小化。