导电树脂组合物及应用导电树脂组合物的导电层及电路板的制作方法

1.本发明涉及导电树脂组合物技术领域，尤其涉及一种导电树脂组合物及应用该导电树脂组合物的导电层及电路板。


背景技术：

2.导电树脂组合物是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。它可以将多种导电材料连接在一起，使被连接材料间形成电的通路。在电子工业中，导电树脂组合物已成为一种必不可少的新材料。导电树脂组合物用于电子产品的电路连接，主要应用在fpc、ic、pcb、电脑显示器、手机显示屏和液晶显示器的线路板的连接。
3.目前，市场上使用的合金型导电树脂组合物由低熔点金属(锡铋)、高熔点金属(铜、银铜、镍)和树脂组成。其中，锡与铜的界面会产生金属间化合物，该金属间化合物会随温度及时间增生，且其容易脆裂造成接触不良，使导电性能下降。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供能够解决上述技术问题的导电树脂组合物。
5.另，还有必要提供一种应用所述导电树脂组合物的导电层及电路板。
6.一种导电树脂组合物，其包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、10～30份纳米银分散液、100～300份银包铜粉末以及10～15份硬化剂，所述银包铜粉末的形状包括片状和树枝状中的至少一种。
7.进一步地，所述纳米银分散液中的纳米银的粒径为30～100nm，所述银包铜粉末的粒径为3～20μm。
8.进一步地，所述纳米银分散液中的纳米银的粒径为40～60nm，所述银包铜粉末的粒径为5～15μm。
9.进一步地，所述热固性树脂包括羧基丁腈橡胶改性环氧树脂、丁二烯改性环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的至少一种。
10.进一步地，所述热固性树脂包括以下重量份的组分：35～45份丁二烯改性环氧树脂，55～65份双酚f型环氧树脂。
11.进一步地，所述纳米银分散液中的纳米银的形状包括球状和树枝状中的至少一种。
12.进一步地，所述硬化剂为具有核壳结构的硬化剂。
13.一种导电层，其由上述导电树脂组合物加热固化制得。
14.一种电路板，包括第一电路层、第二电路层、夹设于所述第一电路层与所述第二电路层之间的绝缘层以及上述导电层，所述绝缘层上开设有通孔，所述导电层位于所述通孔中并电连接所述第一电路层与所述第二电路层。
15.本发明的导电树脂组合物适用于导电塞孔制程，其经100～130℃低温烧结后，纳米银粒子和银包铜粉末表面的银层烧结，其不会形成合金，也不会形成金属间化合物，提供
了导电的可靠性；且片状或树枝状的银包铜粉末，使得在最少添加量的情况下，可达到最大接触通道。
具体实施方式
16.本发明一实施方式提供一种导电树脂组合物，具有可靠导电性，其加热固化后形成导电层，所述导电层可应用于电路板中用于电连接所述电路板中的多层电路层。所述导电树脂组合物包括以下重量份的组分：90～110份热固性树脂、100～350份导电剂以及10～15份硬化剂。
17.所述热固性树脂具有高可挠性，可将所述导电剂分散于其中。所述热固性树脂包括羧基丁腈橡胶改性环氧树脂、丁二烯改性环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的至少一种。所述羧基丁腈橡胶改性环氧树脂中使用的环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂及它们的氢化物。本实施方式中，所述热固性树脂包括35～45重量份的丁二烯改性环氧树脂和55～65重量份的双酚f型环氧树脂。
18.所述导电剂具有导电性。所述导电剂包括10～30重量份的纳米银分散液和100～300重量份的银包铜粉末。纳米银的形状可以为球状或树枝状，纳米银的粒径为30～100nm。优选的，纳米银的粒径为40～60nm，以适应于所述导电树脂组合物采用低温烧结技术进行固化。
19.所述银包铜粉末的形状可以为片状或树枝状，片状或树枝状的银包铜粉末在相同添加量的情况下，提供的接触点较多，容易形成导电通路。所述银包铜粉末的粒径为3～20μm。优选的，所述银包铜粉末的粒径为5～15μm，以使所述导电树脂组合物能够适用于导电塞孔制程。
20.所述硬化剂为具有核壳结构的硬化剂，用于提高所述导电树脂组合物的室温存储性。所述具有核壳结构的硬化剂的活性官能团只有达到一定反应温度才开始反应，具有很好的储存稳定性；当达到反应温度后，其壳结构破裂，其核结构中的活性官能团与热固性树脂的反应官能团产生交联，引发固化反应。所述硬化剂的反应温度与所述导电树脂组合物进行加热固化的温度一致，优选的，其反应温度为100～130℃。所述具有核壳结构的硬化剂能够避免纳米银粒子促进固化反应影响存放性。
21.进一步地，所述导电树脂组合物还包括消泡剂、分散剂、触变剂、增稠剂等助剂。所述消泡剂、分散剂、触变剂、增稠剂可以为本领域所熟知的任何消泡剂、分散剂、触变剂、增稠剂。
22.本发明的导电树脂组合物适用于导电塞孔制程，其经100～130℃低温烧结后，纳米银粒子和银包铜粉末表面的银层烧结，其不会形成合金，也不会形成金属间化合物，提高了导电的可靠性；且片状或树枝状的银包铜粉末，使得在最少添加量的情况下，可达到最大接触通道。
23.本发明还提供一种由所述导电树脂组合物加热固化形成的导电层。优选的，所述导电层采用瞬间液相烧结(tlps，transient liquid phase sintering)工艺制成，烧结温度为100～130℃。烧结后，纳米银粒子和银包铜粉末之间形成连续相，使所述导电层的导电性能更好。
24.本发明还提供一种应用所述导电层的电路板。所述电路板包括绝缘层、第一电路
层、第二电路层及所述导电层。所述绝缘层包括相对设置的第一表面与第二表面。所述第一电路层设置于所述第一表面，所述第二电路层设置于所述第二表面。所述第一电路层和所述第二电路层均由铜制成。所述绝缘层上开设有贯通所述第一表面与第二表面的通孔。所述导电层位于所述通孔中，并电连接所述第一电路层与所述第二电路层。制备时，将所述导电树脂组合物通过印刷工艺填充于所述通孔中，并通过瞬间烧结工艺与所述绝缘层、第一电路层及第二电路层进行烧结形成所述导电层。
25.下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
26.实施例1
27.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，100份树枝状银包铜粉末，10份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
28.实施例2
29.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，200份树枝状银包铜粉末，10份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
30.实施例3
31.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，300份树枝状银包铜粉末，10份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
32.实施例4
33.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，300份树枝状银包铜粉末，30份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
34.对比例1
35.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，300份树枝状银包铜粉末以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
36.对比例2
37.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，300份球状银包铜粉末，30份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(fxr-1030)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
38.对比例3
39.按重量份数，将60份双酚f型环氧树脂(epolly 8220)，40份丁二烯改性环氧树脂(ge-24)，300份树枝状银包铜粉末，10份纳米银墨水(市售纳米银墨水，其中纳米银含量约
25％，分散剂和粘结剂约6％，其余为醇醚类溶剂)以及12.5份硬化剂(c11z-a)均匀混合制得所述导电树脂组合物。
40.测试实施例1-4和对比例1-3所得导电树脂组合物的室温存储性。其中，室温存储性是将实施例1-4和对比例1-3所得导电树脂组合物放置于室温环境(25℃)中，测试其性能或状态未发生变化的天数；若其性能或状态在7天内未发生变化，则测试结果为“o”；若其性能或状态在7天内发生变化，则测试结果为“ng”。测试应用实施例1-4和对比例1-3所得导电树脂组合物的电路板未经回流焊组装电子器件时在所述通孔处的阻值(表1中为第一阻值)以及应用实施例1-4和对比例1-3所得导电树脂组合物的电路板经回流焊组装电子器件后在所述通孔处的阻值(表1中为第二阻值)。实施例1-4和对比例1-3的原料成分及测试结果参下表1。
41.表1
[0042][0043][0044]
由实施例1-3可看出，树枝状银包铜粉末的减少，导致在通孔处的阻值变大。由实施例3-4可看出，纳米银墨水的减少，导致在通孔处的阻值变大。由实施例3-4和对比例1可以看出，导电树脂组合物中的纳米银成分对阻值具有较大影响，当不含纳米银墨水时，通孔处的阻值大幅提升。由实施例4和对比例2可看出，相较球状银包铜粉末，采用树枝状银包铜粉末的导电树脂组合物的阻值更小。由实施例3-4和对比例3可以看出，相较咪唑系硬化剂，采用具有核壳结构的硬化剂的导电树脂组合物的阻值更小。
[0045]
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精
神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。