三维导电粘合剂膜转让专利

申请号 : CN201380023513.8

文献号 : CN104284928B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : L.舍夫T.克拉温克尔A.费希尔

申请人 : 德莎欧洲公司

摘要 :

本发明涉及一种粘合剂膜,其包括一层粘合剂化合物和添加到该粘合剂化合物中的导电粒子,其特征在于所述导电粒子的一部分是纤维状的和所述粒子的一部分是树枝状结构形式。

权利要求 :

1.一种粘合剂片材,其包括一层粘合剂和与该粘合剂混合的导电粒子,其特征在于所述导电粒子的一些是纤维状的并且所述粒子的一些是树枝状结构形式。

2.权利要求1的粘合剂片材,其特征在于使用的粘合剂是可热活化粘结的粘合剂。

3.前述权利要求中任一项的粘合剂片材,其特征在于使用的纤维状导电粒子是金属纤维和/或金属化的纤维。

4.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于使用的树枝状导电粒子是金属粒子和/或金属化的粒子。

5.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子的表面和所述树枝状导电粒子的表面由相同的材料组成。

6.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于使用的树枝状导电粒子是镀银的铜粒子,和使用的纤维状导电粒子是镀银的玻璃纤维。

7.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子的最大长度不大于所述粘合剂片材的厚度的10倍。

8.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于所述粘合剂片材中的导电粒子的总分数为

40至90wt%。

9.权利要求1或2的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子与所述树枝状导电粒子的重量比V为10:1至1:10。

10.权利要求1的粘合剂片材,其是不加背衬的胶带,在三维上是导电的。

11.权利要求1的粘合剂片材,其是单层的和无背衬的。

12.权利要求2的粘合剂片材,其中所述可热活化粘结的粘合剂选自热塑性可热活化的粘合剂和反应性可热活化的粘合剂。

13.权利要求12的粘合剂片材,其中所述反应性可热活化的粘合剂是通过弹性体/反应性树脂系统实现的。

14.权利要求12或13的粘合剂片材,其中所述反应性可热活化的粘合剂的基础聚合物选自:聚烯烃,腈橡胶,聚氯丁二烯,聚乙烯-乙酸乙烯酯,聚乙烯-乙烯基醇,苯乙烯-丁二烯橡胶,聚酯,聚氨酯和/或聚酰胺。

15.权利要求14的粘合剂片材,其中所述聚烯烃选自:聚-α-烯烃,聚异戊二烯,或者聚丁二烯。

16.权利要求15的粘合剂片材,其中所述聚-α-烯烃为聚异丁烯或者无定形聚丙烯。

17.权利要求14的粘合剂片材,其中所述聚氨酯是热塑性聚氨酯,其是聚酯醇或聚醚醇和有机二异氰酸酯的反应产物。

18.权利要求13的粘合剂片材,其中作为该可热活化的粘合剂的一部分的该反应性树脂的分数为30至75wt%,基于弹性体和反应性树脂的混合物的质量。

19.权利要求13的粘合剂片材,其中所述反应性树脂选自环氧树脂,线性酚醛清漆树脂,三聚氰胺树脂,萜烯-酚醛树脂,酚醛树脂,甲阶酚醛树脂,和聚异氰酸酯。

20.权利要求2的粘合剂片材,其中所述粘合剂混合有增粘剂树脂。

21.权利要求13的粘合剂片材,其中所述粘合剂添加有交联剂。

22.权利要求21的粘合剂片材,其中所述交联剂为化学交联剂。

23.权利要求21的粘合剂片材,其中所述交联剂能够与至少一种所述反应性树脂反应。

24.权利要求4的粘合剂片材,其特征在于所述树枝状导电粒子由锌,铁,铋,铜,银或金制备。

25.权利要求4的粘合剂片材,其特征在于所述树枝状导电粒子是镀银的铜树枝状物质。

26.权利要求25的粘合剂片材,其特征在于铜完全被银层覆盖。

27.权利要求1的粘合剂片材,其中选择所述树枝状粒子的平均尺寸从而使得它们最大的广度对应于粘合剂片材的厚度。

28.权利要求1的粘合剂片材,其中所述树枝状粒子的平均最大广度为20至100μm。

29.权利要求1的粘合剂片材,其中所述树枝状粒子的平均最大广度为40至80μm。

30.权利要求1的粘合剂片材,其中所述纤维状粒子具有在一个优选方向上的广度,其显著大于在垂直于该优选方向的任何广度。

31.权利要求1的粘合剂片材,其中所述纤维状粒子的最大广度是垂直于该最大广度的方向的广度最大值的至少三倍大。

32.权利要求7的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子的最大长度不大于所述粘合剂片材的厚度的5倍。

33.权利要求7的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子的最大长度不大于所述粘合剂片材的厚度的1.5倍。

34.权利要求9的粘合剂片材,其特征在于所述纤维状导电粒子与所述树枝状导电粒子的重量比V为1:1。

35.权利要求8的粘合剂片材,其特征在于所述粘合剂片材中的导电粒子的总分数为50至80wt%。

36.权利要求8的粘合剂片材,其特征在于所述粘合剂片材中的导电粒子的总分数为55至70wt%。

37.权利要求1的粘合剂片材,其特征在于所述粘合剂片材的厚度为30至100μm。

38.权利要求1的粘合剂片材,其特征在于所述粘合剂片材的厚度为40至50μm。

39.权利要求1-38中任一项的粘合剂片材用于两个制品的永久粘结的用途。

40.权利要求1-38中任一项的粘合剂片材用于粘结电子导体轨迹的用途。

说明书 :

三维导电粘合剂膜

[0001] 本发明描述一种粘合剂膜,其是在三维上导电的,并且意图用于两个制品的永久粘结。
[0002] 由于电子组件正变得越来越小,相应地增加了它们的加工难度,这些部件的焊接常常不再可能是容易和廉价的。结果,增加了通过粘合剂的导电层粘结电气和电子组件的重要性。为此,将导电性的颜料例如炭黑,金属粉末,离子化合物等用于粘合剂中。在市场上有许多胶带,它们要么仅在z-方向上传导,换句话说通过胶带传导,或在z-和x-和y-方向上都传导,换句话说在胶带的平面上传导。为了获得这种导电性存在一系列的不同的可能性。
[0003] 一种可能性是使用导电性的背衬,意味着该粘合剂仅需要在z-方向上是导电性的,但是该胶带作为整体在x,y-方向上也是导电性的。电流通过粘合剂传导至背衬,然后在x,y-方向上分布,并通过粘合剂在z-方向上再次传导至表面。
[0004] 没有背衬,更加难以获得x,y-方向上的导电性,换句话说使用称为粘合剂转移带的胶带难以获得x,y-方向上的导电性。
[0005] 在一些部门,尤其是电子工业的那些部门,需要使用薄胶带获得非常高的粘结强度。在这些情况下,例如在粘结柔性导体轨迹时,例如,通常使用未加背衬的胶带,结果,由于任何背衬会使得粘合剂的层太薄而不能获得优良的粘结强度。由于在这些应用中,该胶带也经受非常高的温度,例如在焊剂接触组件的情况下高达288℃,也仅有少量的背衬能够被使用而不熔融。
[0006] 仅在z-方向上传导的粘合剂转移带的实例从文献上是已知的。例如3,475,213描述了统计上分布的球形粒子,其完全由导电金属组成,或者涂覆有导电金属层。该粒子在某种程度上是小于该粘合剂的层的。US 4,113,981中描述了胶带,其含有导电的球形粒子,该粒子的尺寸大约与胶带的厚度相同,这些粒子存在于粘合剂中的比例为不大于30vol%。其它具体的实施方式和应用描述于例如US 4,606,962或US 5,300,340中。此外,当使用球形粒子获得在x-和y-方向上的导电性时,需要使用非常大量的粒子,这是因为这些粒子必须彼此接触。
[0007] 描述的所有的这些胶带都基于自粘-粘合剂或可热活化的丙烯酸酯类粘合剂,其是压敏粘合剂,并且因此,不能够以许多应用所要求的强度接合两种基底。尤其是,经受高拉伸、剪切或扭矩载荷的粘结在短时间之后显示出脱离的迹象。
[0008] 以至多30vol%的量添加导电粒子将这些压敏粘合剂已经总体上低的粘结强度进一步降低。粘合强度不足以确保永久粘结经受机械应力的电子开关。
[0009] 因为该粒子从表面突出至一定的程度,尤其是如果需要高的导电性,该粒子用作粘合剂和待粘合的基底之间的间隔剂,由此进一步降低粘结性能。
[0010] 所述的方法具有其他缺点,即该粘结能够重新进行,因此容许篡改。
[0011] 特别柔性的组件例如柔性导体轨迹经受高的柔性应力,因此特别易于遭受粘性失效。
[0012] DE 199 12 628 A描述了基于热塑性聚合物的胶带,其与在热条件下提供交联的环氧树脂和增粘树脂共混。提及的导电粒子只有银粒子或者镀银的玻璃珠。但是,描述的这种胶带仅在z-方向上,即,垂直于粘合剂的层具有导电性。
[0013] 在三维上导电性的粘合剂片材是使用球形粒子非常难以获得的,这是因为需要大量的粒子,由于它们需要彼此接触,以便获得在平面上的导电性。使用这种高度填充的导电粒子,大大损害了粘结强度。
[0014] 因此,常常使用树枝状的粒子代替球形粒子,对于给定的体积来说树枝状的粒子具有大得多的表面积因此能够给出使用少量的导电粒子获得导电性的可能性。但是,尤其是如果从溶液产生,在这种情况下的粘合剂的表面是非常粗糙的,这是因为树枝的单个的“小枝(armlets)”从粘合剂伸出;与球形粒子不同,树枝状粒子不能够全都具有恰好相同的尺寸。这些显著限制了粘合剂的层合能力。
[0015] 因此,本发明的目的是克服现有技术的缺点,并且开发出不加背衬的胶带,其在三维上是导电的,用于以良好的层合能力和粘结强度进行两个粘接物(adherends)的永久粘结。
[0016] 该目的通过权利要求中更加详细地表征的粘合剂片材实现。
[0017] 因此本发明涉及粘合剂片材,其包括一层粘合剂和与该粘合剂混合的导电粒子,其中所述导电粒子的一些是纤维状的,并且所述粒子的一些是树枝状结构形式。这种片材优选是粘合剂转移片材,换句话说是单层,不加背衬的粘合剂片材,其由一层含有粒子的粘合剂组成。
[0018] 使用的粘合剂优选是可交联的粘合剂,更具体地为优选在暴露于热时会交联的那些粘合剂。
[0019] 因此,根据本发明优选的是可热活化的热交联的粘合剂片材。
[0020] 粘合剂
[0021] 本发明的粘合剂片材包括粘合剂基质,其结合有根据本发明使用的导电粒子,其优选呈均匀分布。
[0022] 可使用的粘合剂的实例包括本身具有已知组成的压敏粘合剂。但是,根据本发明非常有利的粘合剂片材具有由可热活化粘结的(heat-activatedly bondable)粘合剂构成的基质。可热活化粘结的粘合剂(在文献中也称为–并且在本申请的上下文中–也称为“热可活化的粘合剂”和“可热活化的粘合剂”)通常在室温缺乏自粘合性质,或者仅有弱的自-粘合性,但是在一些情况下可以已经具有显著的固有初粘性(tack)。但是,应用所需的粘合剂品质仅在施用之后通过施加热能而活化。然后冷却带来粘结,导致所需的粘结强度。
[0023] 用于本申请目的的可热活化的(粘合剂)片材或可热活化的(粘合剂)带是双面粘合剂片材或胶带,其中该粘合剂层通过可热活化粘结的粘合剂实现。即使在被施用于待粘结的基底之前,可热活化的片材和带也是二维设计,并且原则上能够是单层(称为粘合剂转移带)或多层系统,后者具有或者不具有背衬或载体层。本发明的导电性粘合剂片材是单层的和无背衬的。
[0024] 为了施用,将该可热活化的片材或带例如在室温或在升高的温度施用到待粘结的基底上,或者引入到多个待粘结的基底之间。施用之后进行活化以便带来最终的粘结。
[0025] 也适合于作为本发明粘合剂片材的基质的可热活化的粘合剂类型在本质上可以区分成两种类型–即,热塑性可热活化的粘合剂和反应性可热活化的粘合剂。
[0026] a)热塑性可热活化的粘合剂
[0027] 这些粘合剂在室温缺乏自-粘合性,或者具有弱的自-粘合性。该粘合剂仅通过热变为活化的,并且同时变为自-粘合性的。对此负责的是在粘合剂部分上相应的高玻璃化转变温度,这意味着获得充分的初粘的活化温度–通常从几十至一百摄氏度–高于室温。粘合效果甚至在组合物固化之前就出现了,这是由于自-粘合性质导致的。在冷却的过程中,在接合粘结配对物之后,该热塑性可热活化的粘合剂固化,随着固化,物理上(在使用合适的热塑性物质作为粘合剂组合物时,通常导致可逆的粘结),以及可能地在化学上(当使用合适的热塑性反应性物质作为粘合剂组合物时,通常导致可逆的粘结)固化,从而使得达到冷却状态的粘结效果,此时已经产生了实际的粘结强度。
[0028] 用于粘结的热、压力和/或时间的量越大,通常要粘结的两种物质的接合越强。这意味着常常可能在技术上容易加工的条件下实现最大的组合强度。
[0029] 热塑性物质是 (在线版本;2008版,文档号RD-20-01271)中定义的那类化合物。
[0030] b)反应性可热活化的粘合剂
[0031] 这个题目涵盖这种类型的聚合物系统,其具有官能团,从而使得在施加热时,发生化学反应,同时粘合剂发生化学固化并由此带来粘合效果。反应性可热活化的粘合剂通常在施加热时不会变得自粘性,因此仅在发生固化之后才能确保粘合效果。在许多情况下,反应性可热活化的粘合剂不是热塑性的,而是通过弹性体/反应性树脂系统实现的(但是,与通过热塑性-反应性物质实现的可热活化的膜可比,参见上文)。
[0032] 玻璃化转变温度对于反应性系统的功能是没有意义的。
[0033] 粘合剂原则上由一种或多种聚合物(基础聚合物组分,为简单起见称为基础聚合物)构成,另外的组分通常混合用于微细调节性质(例如树脂(增粘树脂和/或反应性树脂),增塑剂,等),还任选地可能混合另外的添加剂,有利地影响粘合剂的性质(例如,诸如填料,或者与本发明相关的导电粒子)。
[0034] 可用作本发明的粘合剂–尤其是反应性可热活化的粘合剂–的基础聚合物的合适的弹性体可优选选自涵盖以下物质的组:聚烯烃–例如,聚-α-烯烃,聚异丁烯,聚异戊二烯,聚丁二烯,或者无定形聚丙烯–,腈橡胶,聚氯丁二烯,聚乙烯-乙酸乙烯酯,聚乙烯-乙烯基醇,苯乙烯-丁二烯橡胶,聚酯,聚氨酯和/或聚酰胺。特别优选的是使用腈橡胶。
[0035] 聚氨酯的组中特别合适的是热塑性聚氨酯(TPU),其已知是聚酯醇(polyesterols)或聚醚醇和有机二异氰酸酯的反应产物。这些物质可以用作热塑性物质,也可以用作热塑性-反应性可热活化的系统。
[0036] 所述的聚合物各自可以单独使用和以(与一种或多种另外的聚合物)混合物使用。
[0037] 尤其是,对于热塑性-反应性可热活化的粘合剂片材和对于反应性可热活化的粘合剂片材(即,基于弹性体的那些),将所述基础聚合物与一种或多种反应性树脂混合。该树脂的分数作为该可热活化的粘合剂的比例优选为30至75wt%,基于基础聚合物和反应性树脂的混合物的质量(没有添加导电粒子)。
[0038] 作为反应性树脂,根据本发明可以优选彼此独立地从下组中选择一种或多种树脂,下组中涵盖了使用短横线所列的树脂:
[0039] -环氧树脂;有利地平均分子量Mw(重均)为100g/mol至高达最大10 000g/mol的那些。在上限分子量范围中可使用的反应性树脂包括例如聚合的环氧树脂。
[0040] 可有利地使用的环氧树脂包括例如双酚A和表氯醇的反应产物,表氯醇,缩水甘油基酯,表氯醇和对-氨基苯酚的反应产物。
[0041] 优选的商业实例是例如来自Ciba Geigy的AralditeTM 6010,CY-281TM,ECNTM 1273,ECNTM 1280,MY 720,RD-2,来自Dow Chemical的DERTM 331,DERTM 732,DERTM 736,DENTM 432,DENTM 438,DENTM 485,来自Shell Chemical的EponTM 812,825,826,828,830,
834,836,871,872,1001,1004,1031,等,和来自Shell Chemical的HPTTM 1071,HPTTM 1079,等。
[0042] 商业脂族环氧树脂的实例是例如乙烯基环己烷二氧化物,例如来自Union Carbide Corp的ERL-4206,ERL-4221,ERL 4201,ERL-4289or ERL-0400。
[0043] -线性酚醛清漆树脂。在这一组中,可使用以下物质,例如:来自Celanese的Epi-RezTM 5132,来自Sumitomo Chemical的ESCN-001,来自Ciba Geigy的CY-281,来自Dow TM TMChemical的DEN  431,DEN  438,Quatrex 5010,来自Nippon Kayaku的RE 305S,来自DaiNippon Ink Chemistry的EpiclonTM N673,或来自Shell Chemical的EpicoteTM 152。
[0044] -使用三聚氰胺树脂,如来自Cytec的CymelTM 327and 323。
[0045] -使用萜烯-酚醛树脂,例如来自Arizona Chemical的NIREZTM 2019。
[0046] -酚醛树脂,例如来自Toto Kasei的YP 50,来自Union Carbide Corp.的PKHC,和来自Showa Union Gosei Corp.的BKR 2620。
[0047] -甲阶酚醛树脂(Phenolic resole resins),尤其是也与其它酚醛树脂组合。
[0048] -聚异氰酸酯,例如来自Nippon Polyurethane Ind.的CoronateTM L,来自Bayer的DesmodurTM N3300,或MondurTM 489。
[0049] 为了最优化工艺粘合性和活化范围,粘合剂可任选地与粘合强度-促进树脂(称为增粘剂树脂或者增粘剂)混合。合适的树脂包括松香的氢化和未氢化的衍生物,聚萜烯树脂,优选基于α-蒎烯,萜烯-酚醛树脂,非交联酚醛树脂,酚醛清漆,氢化和未氢化的二环戊二烯的聚合物,氢化和未氢化的优选C-8和C-9芳族化合物的聚合物,氢化C-5/C9聚合物,芳族化合物改性的,选择性氢化的二环戊二烯衍生物,基于纯芳族化合物,例如α-甲基苯乙烯,乙烯基甲苯,或苯乙烯的树脂,和含有不同的芳族单体的混合物的树脂,和香豆酮-茚树脂,其得自煤焦油。
[0050] 前述的增粘剂树脂可单独或者以两种或多种增粘剂树脂的混合物使用。
[0051] 优选选择这些增粘剂树脂使得粘合剂片材在室温仅具有非常小的压敏初粘,或者没有初粘,并且仅在热条件下获得它们的初粘。这种类型的可热活化的片材最好通过选择高熔融树脂获得,尤其是软化点远高于110℃的那些(给出的树脂的软化点的数字是通过类似于DIN EN 1427:2007使用各个树脂代替沥青给出的;在高于150℃的软化温度的情况下,类似地使用来自该说明书的程序8.1b)。也可使用较低熔融树脂,但是有利地仅以少量使用,优选低于30wt%,基于不含导电粒子的总的粘合剂。
[0052] 有利地将可交联粘合剂用于本发明的粘合剂片材,更优选在暴露于热时交联的那些。
[0053] 为了交联的目的,可以向粘合剂添加交联剂(也称为固化剂),更具体地化学交联剂,尤其是能够与至少一种反应性树脂反应的那些。交联剂对于反应来说不是必须的,但是可以具体地添加来清除过量的反应性树脂。当使用环氧树脂作为反应性树脂时,交联剂尤其显示出是有利的。
[0054] 使用的固化剂或者交联剂主要是以下化合物,例如,如US 3,970,608A中更具体地描述的:
[0055] -多官能脂肪族胺例如三亚乙基四胺
[0056] -多官能芳族胺例如异佛尔酮二胺
[0057] -胍例如氰基胍
[0058] -多官能酚
[0059] -多官能醇
[0060] -多官能硫醇
[0061] -多官能羧酸
[0062] -具有一个或多个酐基团的酸酐
[0063] 为了提高在交联反应中的反应速率,可以使用所谓的促进剂。
[0064] 促进剂可为例如以下:
[0065] -叔胺例如苄基二甲基胺,二甲基氨基甲基苯酚,
[0066] -三(二甲基氨基甲基)苯酚
[0067] -三卤化硼/胺络合物
[0068] -取代的咪唑
[0069] -三苯基膦。
[0070] 当使用苯酚树脂(尤其是烷基苯酚树脂)时,可以添加甲醛给体,例如六亚甲基四胺。
[0071] 任选的调节粘合剂,更加尤其是可热活化的粘合剂的期望性质的可能性是添加填料(例如,(尤其是非导电性的)纤维,炭黑,氧化锌,二氧化钛,白垩,实心或中空玻璃球,通过其他材料制备的微球,二氧化硅,硅酸盐),成核剂(nucleators),膨胀剂(expandants),粘合促进添加剂(bonding booster additives),和热塑性物质,混配剂和/或老化抑制剂,其形式为例如伯或仲抗氧化剂或者形式为光稳定剂。
[0072] 通常可以使用的另外的添加剂如下:主抗氧化剂,例如空间受阻的酚,辅助抗氧化剂,例如亚磷酸酯(盐)或硫醚,加工稳定剂(in-process stabilizers),例如C-自由基清除剂,光稳定剂,例如UV吸收剂或者空间受阻胺,抗臭氧剂,金属钝化剂,和加工助剂,等等。
[0073] 已经发现,通过使用树枝状金属粒子和导电性纤维状粒子的混合物,可以相对于仅使用这两种粒子形式中的一种而言获得明显的优点。
[0074] 在仅使用树枝状粒子的情况下,胶带的表面是非常粗糙的,大部分的粒子从粘合剂突出并且阻止有效流动。
[0075] 当从溶液生产胶带时纤维状粒子采取取向,并且优选在幅面方向上取向。因此在该方向上的导电性远远高于其垂直方向。此外,在z-方向上的导电性远远小于使用树枝状粒子的情况。
[0076] 出乎意料的是,已经发现,对于这些粒子的混合物,能够获得的性能远远好于仅使用一种粒子种类(纤维状或树枝状)时的性能,即使导电粒子的总量没有增加时也是如此。一方面,z-方向的导电性仍然是极好的,并且与使用纯树枝状粒子相比不变化。x,y-方向的导电性仍然与使用纯纤维相比同样好,并且幅面方向和与其垂直的方向之间的差别仍然仅是非常小的。但是,作为减少树枝状物质的分数的结果,现在粘合剂具有好得多的层合能力和好得多的粘结强度。
[0077] 实际上能够多少降低粒子的总含量,而不显著降低x-方向的导电性。
[0078] 混合到本发明的粘合剂片材的一种类型的导电粒子是这样的粒子,其结构显示出各向异性,多支化的形态,其中较小的侧支链(第二臂)来自于主链(trunk)(主臂),并且进而可以具有侧支链(第三臂)。此处该支链可为直链或弯曲的,并且在每种情况下又可以分支,类似于杉树的结构。这些类型的粒子在文献中–并且也对于本说明书的目的–称为“树枝状物质(dendrites)”,“树枝状粒子”,“具有树枝状形式的粒子”,以及“具有树枝状结构的粒子”。在一个方向上的广度(extent)通常大于在至少一个其它方向上的,更特别地大于其它两个方向上的广度。
[0079] 根据本发明使用的树枝状粒子是这样的粒子,其具有至少第二臂,优选也具有至少第三臂的那些。
[0080] 可用作树枝状粒子的优选是树枝状金属粒子,例如其由以下金属制备:锌,铁,铋,铜,银或金等。根据环境条件,选择粒子的金属从而使得该粒子不在短时间后由于氧化而失效。优选使用铜或银树枝状物质。金也是可以同样地出色使用的,但是它非常昂贵。为了使用高导电性和良好氧化稳定性的银而不使成本太高,优选使用镀银的铜树枝状物质,其中铜优选完全被银层覆盖。取决于粒子的尺寸,使用不同量的银来将铜完全覆盖。在30至40μm的粒子的情况下,这个数字是约20%的银。
[0081] 优选选择树枝状物质的平均尺寸从而使得它们最大的广度(extent)大约对应于粘合剂片材的厚度。因此,非常优选树枝状粒子,其平均最大广度为20至100μm,优选为40至80μm。
[0082] 添加到本发明的粘合剂片材的第二种导电粒子具有纤维状结构。纤维状粒子具有在一个优选方向上的广度,其显著大于在垂直于该最优方向的任何广度。非常优选作为纤维使用的是这样的粒子,其最大(maximum)广度比垂直于该最大(maximum)广度的方向的广度最大值大至少三倍。
[0083] 应该选择小的纤维尺寸,并且纤维的长度(该纤维粒子的最大广度)应该不大于粘合剂的层的厚度的10倍。优选使用长度不大于粘合剂的层厚度的5倍的粒子,更优选该长度不大于两倍的那些,基于粘合剂的层厚度,非常优选长度为粘合剂层厚度的1.5倍。纤维越短,粘合剂的溶液的可涂覆性越实用。
[0084] 使用的该纤维状粒子可或者直接由金属组成,或者优选由金属化的纤维组成,或者特别是由金属化的玻璃纤维组成。金属化的碳纤维也是合适的。在这种情况下,金属层优选覆盖内部材料的表面的主要部分,非常优选内部材料的整个表面。
[0085] 理想地使用纤维状粒子,其在它们的外侧(换句话说,在它们的表面的至少主要部分上)含有与在树枝状物质表面的至少主要部分上相同的金属,从而不产生元电池(electrical local element),元电池可能会导致金属断裂。
[0086] 优选在镀银的玻璃纤维的混合物中使用镀银的铜树枝状物质。
[0087] 树枝状物质与纤维的比例可以波动,但是两种粒子任一种的存在都不应该大于10倍的过量,基于导电粒子的总重量。纤维和树枝状物质非常有利地以相等的重量比例使用。
[0088] 导电粒子(树枝状物质和纤维一起)的分数为40至90wt%,基于包含粒子的粘合剂的总重量;该量优选为50至80wt%,更优选为55至70wt%。
[0089] 本发明的粘合剂片材可出色地用于在电子部门的粘结,例如用于粘结电子导体轨迹(electronic conductor tracks)。
[0090] 本发明的粘合剂片材的厚度非常优选为30至100μm,优选40至50μm。
[0091] 实验部分:
[0092] 用生产的胶带粘结FCCLs
[0093] 将Pyralux LF9110R(1oz Cu/)+(25μm粘合剂)+(25μm Kapton)FCCL(柔性铜覆层层合体(Flexible Copper Clad Laminate))粘结至钢制刚性元件,在每种情况下使用根据实施例制得的胶带。对于此操作,将宽度为1.5cm的胶带在100℃层合到聚酰亚胺膜/铜箔FCCL层合体的聚酰亚胺膜上,其中该胶带稍微短于待粘结的FCCL,以便后来具有握持部(grip tab)。然后将该FCCL和胶带的组合体在100℃层合到钢制刚性元件上,并将整个组合体在可加热的Bürkle压机在180℃在1.3MPa的压力压制20分钟。
[0094] 采用FCCL/刚性元件组合体进行的L-剥离试验[IPC-TM-650No.2.4.9]
[0095] 使用来自Zwick的拉伸试验机,将通过上述方法制备的FCCL和钢的组合体的FCCL从刚性元件以90°角以50mm/min的速率剥离,并记录所需要的以N/cm计的力。
[0096] 电阻
[0097] 测量根据军用标准MIL-DTL-83528C进行。
[0098] z-方向的电阻
[0099] 粘合剂片材的样品不含任何可能存在的隔离片材或隔离纸,切出测量尺寸为5×5cm2的小片。然后将这种小片置于两个圆筒形镀金的电极之间,事先使用乙醇清洗,各自具有1英寸2的环形接触面积(在每种情况下为相应圆筒形电极的一个端面),其连接至电流/电压源,并且连接至灵敏的欧姆计。然后在每个类似的水平接触区域之间将该粘合剂片材水平对齐。电极的下端位于固体表面上,它的端面远离粘合剂片材。然后将5kg重物置于上部电极的远离该粘合剂片材的端面上,以便最优化粘合剂片材的接触。在23℃和50%rh进行测量。电阻以欧姆测得。
[0100] x,y-方向的电阻(表面电阻)
[0101] 非交联的粘合剂片材的样品不含任何可能存在的隔离膜或者隔离纸,并且切出尺寸为5×5cm2的切片。测量设备如图1中所述使用。参考符号具有以下含义:
[0102]
[0103] 在用乙醇清理之后,将电极置于样品上。电极的两个部件之间的面积精确地为1英寸2,6.45mm2。再次在23℃和50%rh进行测量。电极系统(电极和绝缘体)的重量为240g。
[0104] 测量的值以欧姆给出。
[0105] 为了区分优选的方向,将样品在x-方向测量一次,这是进行涂覆的方向,并且在横跨涂覆方向的y-方向测量一次。实施例
[0106] 实施例1:
[0107] 在捏合设备中制备66.5wt%Breon N41H80(来自Zeon的腈橡胶,具有41%丙烯腈),33wt%Epiclon 660(来自DIC的线性酚醛清漆树脂),和0.5wt%2-苯基咪唑(基于固体;以在丁酮中30%的浓度使用)的悬浮液。捏合时间为20小时。
[0108] 接着基于每30份(在每种情况下都基于重量)的粘合剂固体成分,向悬浮液中添加35份来自Potters的树枝状镀银的铜粒子(SC25D20S)和35份最大长度为40μm来自Nanotechnologies的镀银的玻璃纤维(STAR SHIELD AG 5512FI)。
[0109] 接着将该可热活化的组合物涂覆到有机硅化的PET膜上并在100℃干燥,从而得到一层40μm厚的粘合剂。
[0110] 对比例2:
[0111] 添加70份树枝状物质代替纤维和树枝状物质的混合物。
[0112] 对比例3:
[0113] 添加70份纤维代替纤维和树枝状物质的混合物。
[0114] 结果:
[0115]
[0116] 对比例2的显著特征(striking feature)是它非常差的在FCCL上的层合性。这种层合对于实施例1要容易得多。尽管如此,导电性的品质类似,这与实施例3不同。
[0117] 实施例4:
[0118] 在捏合装置中制备66.5wt%Breon N41H80(来自Zeon的腈橡胶,其具有41%丙烯腈),33wt%Epiclon 660(来自DIC的线性酚醛清漆树脂),和0.5wt%2-苯基咪唑(基于固体;以在丁酮中30%的浓度使用)的悬浮液。捏合时间为20小时。
[0119] 接着,基于每40份粘合剂的固体组分,向悬浮液中添加30份来自Potters的树枝状镀银的铜粒子(SC25D20S)和30份最大长度为40μm来自Nanotechnologies的镀银的玻璃纤维(STAR SHIELD AG 5512FI)。
[0120] 接着将该可热活化的组合物涂覆到有机硅化的PET膜上,并在100℃干燥,从而得到一层40μm厚的粘合剂。
[0121] 对比例5:
[0122] 添加60份树枝状物质代替纤维和树枝状物质的混合物。
[0123] 对比例6:
[0124] 添加60份纤维代替纤维和树枝状物质的混合物。
[0125] 结果:
[0126]
[0127] 尤其是当使用较小分数的粒子时,可以看出树枝状物质和纤维的混合物是非常有利的,这是由于仅使用组合仍然可能在所有三个方向上获得高的导电性和低的电阻。