层状复合导电材料及其制备方法、应用

本公开属于新型各向异性导电高分子复合材料，尤其涉及到一种层状复合导电材料及其制备方法，可用于柔性排线的电气互连和电子封装领域。

背景技术：

1、电子封装材料是指用于承载电子元器件及其相互联线，起机械支持，密封环境保护，散失电子元件的热量等作用，并具有良好电绝缘性的基体材料，是集成电路的密封体。

2、随着电子产品精密化、便携化的发展以及工业应用对电子互联技术的要求不断提高，传统的锡铅焊工艺愈发难以满足狭小空间或微小间距互连的需求，广受青睐的各向异性导电胶被认为是最有希望的新型封装材料。各向异性导电胶是一种用于电子元器件封装的导电胶水，具有垂直性导通，平行不导通的导电及胶合固定功能。

3、在相关技术中，众多各向异性导电胶膜均从控制导电填料的体积分数或者通过简单的物理堆叠导电、绝缘材料，来获取各向异性的胶膜，其在实际应用中需要特定的时间和温度固化，这致使材料具有导电性能较差，储存不稳定，生产工序复杂，成本高昂等一系列缺陷。

4、因此，从新机理出发，研发高性能、可实用的各向异性导电材料具有重大意义和广泛的应用前景。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术中的以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种层状复合导电材料，其中，所述层状复合导电材料按以下组分和体积比配制：占总体积分数0.2％～30％的软磁性导电粉末、占总体积分数0％～3％的硬磁性粉末、占总体积分数67％～99.8％的高分子树脂及其对应的固化剂；其中，所述高分子树脂与所述固化剂的质量比为100％～1000％。

2、根据本公开的实施例，层状复合导电材料的结构包括导电层和绝缘层，所述导电层的组分包括所述软磁性导电粉末和所述硬磁性粉末，所述绝缘层的组分包括所述高分子树脂与所述固化剂。其中，软磁性导电粉末和硬磁性粉末通过高分子树脂进行粘合。

3、根据本公开的实施例，导电层的层间距范围为0.025mm～2mm。

4、根据本公开的实施例，所述软磁性导电粉末包括有镀层或无镀层的铁、钴、镍、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、铁钴系合金、镍铁系合金、软磁铁氧体中的任意一种；

5、根据本公开的实施例，硬磁性导电粉末包括有镀层或无镀层的稀土硬磁材料、金属硬磁体、硬磁铁氧体中的任意一种；

6、根据本公开的实施例，高分子树脂包括有机硅橡胶、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂和乙烯类树脂中的任意一种。

7、根据本公开的实施例，镀层材料包括金、银、铜、镍、铝。

8、根据本公开的实施例，软磁性导电粉末的形状为球状、不规则形状、片状中的一种。

9、本公开还提出了一种基于旋转磁场法的上述层状复合导电材料的制备方法，包括：

10、将高分子树脂和固化剂按比例均匀混合，然后加入软磁性导电粉末、硬磁性导电粉末均匀混合得到反应物，将所述反应物真空脱气后密封；

11、将所述密封后的反应物置于旋转磁场中，固化后得到所述层状复合导电材料。

12、根据本公开的实施例，旋转磁场通过电磁铁或磁铁旋转产生，或通过所述反应物在静态磁场中旋转等效获得。

13、根据本公开的实施例，旋转磁场的转速为30～1200rpm，所述旋转磁场的磁场大小为50～1000mt。

14、本公开还提出了一种上述层状复合导电材料的应用的领域，包括电气互连或电子封装。

15、根据本公开的实施例，层状复合导电材料通过旋转磁场法形成，其适宜的组分构成使得内部磁性导电粉末分层聚集，表现出清晰的导电层、绝缘层交替出现的宏观形貌。这种内部结构使得层状复合导电材料具有超高的各向异性导电、导热性能和优异的电磁屏蔽性能。

技术特征：

1.一种层状复合导电材料，其中，所述层状复合导电材料按以下组分和体积比配制：占总体积分数0.2％～30％的软磁性导电粉末、占总体积分数0％～3％的硬磁性粉末、占总体积分数67％～99.8％的高分子树脂和及其对应的固化剂；其中，所述高分子树脂与所述固化剂的质量比为100％～1000％。

2.根据权利要求1所述的层状复合导电材料，其中，所述层状复合导电材料的结构包括导电层和绝缘层，所述导电层的组分包括所述软磁性导电粉末和所述硬磁性粉末，所述绝缘层的组分包括所述高分子树脂和所述固化剂；其中，

3.根据权利要求2所述的层状复合导电材料，其中，所述导电层的层间距范围为0.025mm～2mm。

4.根据权利要求1所述的层状复合导电材料，其中，

5.根据权利要求4所述的层状复合导电材料，其中，所述镀层材料包括金、银、铜、镍、铝。

6.根据权利要求4所述的层状复合导电材料，其中，所述软磁性导电粉末的形状为球状、不规则形状、片状中的一种。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述的层状复合导电材料的制备方法，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述旋转磁场通过电磁铁或磁铁旋转产生，或通过所述反应物在静态磁场中旋转等效获得。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述旋转磁场的转速为30～1200rpm，所述旋转磁场的磁场大小为50～1000mt。

10.一种如权利要求1～6中任一项所述的层状复合导电材料的应用，其中，所述应用的领域包括电气互连或电子封装。

技术总结
本公开提出了一种层状复合导电材料，其中，层状复合导电材料按以下组分和体积比配制：占总体积分数0.2％～30％的软磁性导电粉末、占总体积分数0％～3％的硬磁性粉末、占总体积分数67％～99.8％的高分子树脂及其对应的固化剂；其中，高分子树脂与固化剂的质量比为100％～1000％。本公开还提出了一种基于旋转磁场法的上述层状复合导电材料的制备方法及应用。

技术研发人员：徐航勋,鲍义文,汪韬
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25