一种耐老化环氧导电胶及其制备方法与流程

1.本技术涉及环氧导电胶领域，更具体地说，它涉及一种耐老化环氧导电胶及其制备方法。


背景技术：

2.在微电子封装行业中，电子元器件的封装传统中多采用锡焊料或铅焊料进行焊接，而这两种焊料存在温度过高容易损坏器件以及对环境有一定污染等缺点，因此，随着电子元器件向小型化、轻型化方向发展，以及人们对环境问题的日益看重，导电胶逐渐替代传统的锡焊料或铅焊料而被应用于电子、仪表或电气等行业。
3.导电胶一般是以环氧树脂为基体，以金属粉体作为导电填料，通过固化剂固化制得。导电胶固化后具有和金属相近的导电性能，能够将同种或不同种导电材料连接在一起，使被连接的材料间形成导电回路。优良的导电胶应具有较低的体积电阻率和较高的导电性，以适应在实际应用中需要导电胶保持长时间的优异导电性的需求。但在实际应用中，随着时间的延长，导电胶会发生老化，随之会出现体积电阻率显著上升的问题，严重影响了被连接的材料之间的导电。


技术实现要素：

4.为了解决导电胶老化后出现体积电阻率明显上升的问题，本技术提供一种耐老化环氧导电胶及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种耐老化环氧导电胶，采用如下的技术方案：一种耐老化环氧导电胶，由包括以下重量份的原料制成：环氧树脂50
‑
100份，稀释剂10
‑
30份，固化剂5
‑
15份，促进剂1
‑
3份，分散剂2
‑
5份，导电银粉500
‑
600份，偶联剂1
‑
5份，稳定剂1
‑
5份，抗氧剂0.5
‑
2份。
6.通过采用上述技术方案，银粉具有优良的导电性和化学稳定性，将银粉填充在环氧树脂中，可使导电胶具有优良的导电性能，一定程度上也可保持导电胶的稳定性。银粉氧化后仍具有一定的导电性，可使导电胶保持一定程度的导电性能，但在导电胶出现老化后，银粉易被氧化，进而会使导电胶呈现出体积电阻率上升的问题，一定程度上降低了导电胶的导电性能，也影响到了被连接的材料之间的导电。为此，利用稳定剂降低银粉被氧化的可能性，利用抗氧剂增强导电胶的光稳定性，降低光照造成的导电胶老化的可能性，同时利用分散剂促进银粉在环氧树脂中均匀分散，使银粉在环氧树脂中能够形成有效的导电通路，从而降低了导电胶因银粉被氧化而出现体积电阻率上升的可能性，使得导电胶在长时间使用后仍具有较优的导电性能。
7.优选的，所述稳定剂为8
‑
羟基喹啉、水杨酸或二元酸中的一种或多种。
8.通过采用上述技术方案，利用8
‑
羟基喹啉、水杨酸或二元酸与银形成配位反应，从而降低银被氧化的可能性，使得导电胶在老化后仍表现出持久的导电性能。
9.优选的，所述二元酸为丁二酸、戊二酸或己二酸。
10.通过采用上述技术方案，丁二酸、戊二酸和己二酸具有强配位基团羧酸根，能够与银形成稳定的配合物，可有效降低银被氧化的可能性。
11.优选的，所述导电银粉为球状银粉、片状银粉、树枝状银粉或银纳米线中的一种或多种。
12.优选的，所述导电粉体由重量比为（3
‑
2）∶（2
‑
1）∶1的粒径为20
‑
50μm的球状银粉、粒径为5
‑
10μm的球状银粉和银纳米线组成。
13.通过采用上述技术方案，将不同粒径的球状银粉以及银纳米线配合使用，较小粒径的球状银粉可填充在较大粒径的球状银粉之间，从而形成有效的导电通路，同时借助银纳米线在球状银粉之间起到的搭桥作用，进而可形成更多的导电通路，有效提高了导电胶的导电性能。
14.优选的，所述导电粉体由重量比为（2
‑
3）∶1的球状银粉和片状银粉组成。
15.通过采用上述技术方案，利用片状银粉之间的面与面之间的接触，使得片状银粉之间能够形成有效的导电通路，同时球状银粉可填充在片状银粉之间的间隙中，弥补了片状银粉之间因存在间隙而无法形成导电通路的缺陷，从而借助球状银粉和片状银粉之间的协同配合使得导电胶具有优异的导电性能。
16.优选的，所述导电粉体由重量比为（2
‑
3）∶1的球状银粉和树枝状银粉组成。
17.通过采用上述技术方案，树枝状银粉在混合时，相互之间更易交叉接触，形成有效的导电通路，球状银粉可填充在树枝状银粉之间的间隙中，进一步形成导电通路，从而使导电胶表现出优异的导电性能。
18.优选的，所述环氧树脂为双酚a型树脂、双酚f型树脂中的一种或两种。
19.通过采用上述技术方案，环氧树脂作为导电胶的基体，其自身的性能对导电胶的连接强度、电性能以及热老化性等均有一定的影响，双酚a型树脂和双酚f型树脂具有较高的强度、粘结强度、耐腐蚀性、电性能和耐热性，能够赋予导电胶较优的导电性和耐老化性。
20.优选的，所述稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或几种。
21.通过采用上述技术方案，能够降低导电胶体系的粘度，有利于各原料组分的混合，有助于提高导电胶的使用性能。
22.第二方面，本技术提供一种耐老化环氧导电胶的制备方法，采用如下的技术方案：一种耐老化环氧导电胶的制备方法，按配比，准确称取各原料组分，混合，边搅拌边抽真空，混匀后即得耐老化环氧导电胶。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术利用稳定剂与银形成稳定的配合物，降低了导电银粉被氧化的可能性，降低导电胶老化后因导电银粉被氧化而出现体积电阻率上升的问题，使得导电胶在长时间使用后仍具有较优的导电性。
24.2、本技术利用粒径不同的球状银粉和银纳米线之间的配合，使得导电银粉之间能够形成有效的导电通路，确保了导电胶具有较优的导电性。
25.3、本技术利用形状不同的球状银粉和片状银粉之间的配合，以及形状不同的球状银粉和树枝状银粉之间的配合，使得导电银粉之间形成有效的导电通路，从而确保了导电胶具有较优的导电性。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
27.银因具有优良的导电性和化学稳定性而被广泛作为导电填料应用于导电胶中，导电胶中的银粉氧化后仍具有一定的导电性，使得导电胶能够保持一定的导电性能。本技术人发现，导电胶在长时间使用后会发生一定程度的老化，老化后的导电胶中的导电银粉易被氧化，从而使导电胶的体积电阻率具有明显的上升，虽然氧化后的银粉具有一定的导电性，但整体上会显著降低导电胶的导电性能，给被连接的材料之间的导电造成了一定程度的影响。基于此，本技术人研究发现，在导电胶中添加能够与银通过配位反应形成配合物的物质，可降低银粉被氧化的可能性，能够有效解决导电胶老化后由于银粉被氧化而导致导电胶体积电阻率明显上升的问题，本技术正是基于上述发现做出的。
28.本技术中用到的原料组分来源如下：双酚a型树脂购买自河北米阳防腐材料有限公司，牌号为e
‑
44；双酚f型树脂购买自河北水之环实业有限公司，牌号170；稀释剂选用间苯二酚双缩水甘油醚和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，间苯二酚双缩水甘油醚购买自江苏润丰合成科技有限公司，牌号601，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚购买自苏州启航生物科技有限公司，型号99；固化剂选用双氰胺固化剂，购买自广州玖盈化工材料有限公司，货号1400b；促进剂选用有机脲双氰胺促进剂，购买自张家港保税区美成国际贸易有限公司，货号ur500；分散剂购买自广州市斯涂源化工有限公司，型号byk
‑
w969；球状银粉购买自上海肖晃纳米科技有限公司；片状银粉购买自河北益瑞合金焊接材料有限公司，规格15μm；银纳米线购买自北京德科岛金科技有限公司，长度20μm，直径平均20nm；树枝状银粉购买自湖南三六九冶金技术有限公司，规格200目；偶联剂选用3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，购买自苏州启航生物科技有限公司，型号99；抗氧剂选用抗氧剂1010，购买自上海凯茵化工有限公司；8
‑
羟基喹啉购买自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；水杨酸购买自江苏奥福生物科技有限公司；丁二酸购买自江苏裕坤生物科技有限公司。
实施例
29.实施例1一种耐老化环氧导电胶，由以下原料制成：双酚a型树脂50g，间苯二酚双缩水甘油醚10g，双氰胺固化剂5g，有机脲双氰胺促进剂1g，分散剂3g，20μm的球状银粉500g，3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1g，8
‑
羟基喹啉1g和抗氧剂1010 0.5g。稀释剂除了间苯二酚双缩水甘油醚，在其他实施方式中,还可根据实际需求选用常规使用的烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚；偶联剂除了3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷, 在其他实施方式中,还可根据实际需求选用常规使用的3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；抗氧剂除了抗氧剂1010，在其他实施方式中,还可根据实际需求选用常规使用的抗氧剂168、抗氧剂264或抗氧剂1076。
30.耐老化环氧导电胶的制备如下：按配比，准确称取双酚a型树脂、间苯二酚双缩水甘油醚、双氰胺固化剂、有机脲双氰胺促进剂、分散剂、球状银粉、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、8
‑
羟基喹啉和抗氧剂1010，投入搅拌机中，边搅拌边抽真空，混匀后，压料灌装，即得耐老化环氧导电胶。
31.实施例2一种耐老化环氧导电胶，由以下原料制成：双酚a型树脂70g，间苯二酚双缩水甘油醚15g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚15g，双氰胺固化剂10g，有机脲双氰胺促进剂1g，分散剂2g，20μm的球状银粉600g，3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5g，8
‑
羟基喹啉2g和抗氧剂1010 1g。
32.耐老化环氧导电胶的制备如下：按配比，准确称取双酚a型树脂、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、双氰胺固化剂、有机脲双氰胺促进剂、分散剂、球状银粉、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、8
‑
羟基喹啉和抗氧剂1010，投入搅拌机中，边搅拌边抽真空，混匀后，压料灌装，即得耐老化环氧导电胶。
33.实施例3一种耐老化环氧导电胶，由以下原料制成：双酚a型树脂100g，间苯二酚双缩水甘油醚15g，双氰胺固化剂15g，有机脲双氰胺促进剂3g，分散剂5g，20μm的球状银粉550g，3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3g，8
‑
羟基喹啉5g和抗氧剂1010 2g。
34.耐老化环氧导电胶的制备如下：按配比，准确称取双酚a型树脂、间苯二酚双缩水甘油醚、双氰胺固化剂、有机脲双氰胺促进剂、分散剂、球状银粉、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、8
‑
羟基喹啉和抗氧剂1010，投入搅拌机中，边搅拌边抽真空，混匀后，压料灌装，即得耐老化环氧导电胶。
35.针对实施例1
‑
实施例3中的耐老化导电胶进行性能测试，具体如下：分别取实施例1、实施例2和实施例3中的耐老化导电胶，固化冷却制成一定宽度的胶条，测量胶条厚度d，利用南京达明仪器有限公司的dmr
‑
1c型方阻仪测量胶条方阻r，计算出各胶条的体积电阻率（体积电阻率=r*d），各胶条取5个点进行测量并取平均值作为胶条的体积电阻率。
36.将测量出体积电阻率的胶条置于热空气老化箱中，参照gb/t3512
‑
2001标准进行，于温度为85℃、湿度为85%的环境下进行老化72h，然后采用上述方法再次测量各胶条的体积电阻率。
37.表1 实施例1至实施例3中耐老化导电胶的测试结果由表1可知，实施例2中的耐老化导电胶具有较低的体积电阻率，表现出更优的导电性能，且在老化后，仍能够保持较低的体积电阻率，表明在老化后，导电胶体系中的导电银粉仍能够形成有效的导电通路。
38.实施例4
本实施例与实施例2的区别在于，8
‑
羟基喹啉的添加量为1g。
39.实施例5本实施例与实施例2的区别在于，8
‑
羟基喹啉的添加量为3g。
40.实施例6本实施例与实施例2的区别在于，8
‑
羟基喹啉的添加量为5g。
41.实施例7本实施例与实施例2的区别在于，将8
‑
羟基喹啉替换为等量的水杨酸。
42.实施例8本实施例与实施例2的区别在于，将8
‑
羟基喹啉替换为等量的丁二酸。除了丁二酸，在其他实施方式中，可将丁二酸替换为戊二酸或己二酸。
43.实施例9本实施例与实施例2的区别在于，将球状银粉替换为等量的15μm的片状银粉。
44.实施例10本实施例与实施例2的区别在于，将球状银粉替换为等量的规格为200目的树枝状银粉。
45.实施例11本实施例与实施例2的区别在于，将球状银粉替换为等量的银纳米线。
46.实施例12一种耐老化环氧导电胶，由以下原料制成：双酚a型树脂70g，间苯二酚双缩水甘油醚15g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚15g，双氰胺固化剂10g，有机脲双氰胺促进剂1g，分散剂2g，导电银粉600g，3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5g，8
‑
羟基喹啉2g和抗氧剂1010 1g。
47.导电银粉由重量比为3∶2∶1的20μm的球状银粉、5μm的球状银粉和银纳米线组成。
48.耐老化环氧导电胶的制备方法同实施例2。
49.实施例13本实施例与实施例12的区别在于，导电银粉由重量比为2∶1∶1的20μm的球状银粉、5μm的球状银粉和银纳米线组成。
50.实施例14本实施例与实施例12的区别在于，导电银粉由重量比为2∶1的20μm的球状银粉和15μm的片状银粉组成。
51.实施例15本实施例与实施例12的区别在于，导电银粉由重量比为3∶1的20μm的球状银粉和15μm的片状银粉组成。
52.实施例16本实施例与实施例12的区别在于，导电银粉由重量比为3∶1的20μm的球状银粉和树枝状银粉组成。
53.实施例17本实施例与实施例12的区别在于，导电银粉由重量比为2∶1的20μm的球状银粉和树枝状银粉组成。
54.对比例对比例1本对比例1与实施例2的区别在于，将8
‑
羟基喹啉替换为等量的环氧树脂。
55.对比例2本对比例1与实施例2的区别在于，将抗氧剂替换为等量的环氧树脂。
56.性能检测试验针对实施例4
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实施例17、对比例1和对比例2中的耐老化导电胶进行性能测试，具体如下：分别取实施例1、实施例2和实施例3中的耐老化导电胶，固化冷却制成一定宽度的胶条，测量胶条厚度d，利用南京达明仪器有限公司的dmr
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1c型方阻仪测量胶条方阻r，计算出各胶条的体积电阻率（体积电阻率=r*d），各胶条取5个点进行测量并取平均值作为胶条的体积电阻率。
57.将测量出体积电阻率的胶条置于热空气老化箱中，参照gb/t3512
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2001标准进行，于温度为85℃、湿度为85%的环境下进行老化72h，然后采用上述方法再次测量各胶条的体积电阻率。
58.表2 各实施例和各对比例中耐老化导电胶的测试结果
由表2可知，与对比例1相比，添加有8
‑
羟基喹啉、水杨酸和丁二酸的实施例2、实施例7和实施例8中的导电胶表现出更低的体积电阻率，在老化后，仍具有较低的体积电阻率，表明本技术添加的8
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羟基喹啉、水杨酸和丁二酸能够与导电银粉形成配合物，降低导电银粉被氧化的可能性，解决了导电胶老化后因导电银粉易被氧化而使导电胶的体积电阻率明显上升的问题，提高了导电胶导电性能的稳定性。
59.结合实施例2、实施例9、实施例10和实施例11，实施例9、实施例10和实施例11中的导电胶相对于实施例2具有更低的体积电阻率，表明相较于添加单一的球状银粉，片状银粉之间、树枝状银粉之间和银纳米线之间更易相互接触，形成有效的导电通路，有助于提高导电胶的导电性能。而结合实施例12至实施例17，相较于仅添加单一形状的银粉，多种形状银粉之间的复配使用，更有助于银粉之间相互接触，形成有效的导电通路，进一步提高了导电
胶的导电性能和导电性能的稳定性。
60.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。