[發明專利]一種通過多巴胺制備各向異性導電膠膜用聚合物導電微球的方法

有效

• 申請號: 201410584733.4
• 申請日: 2014-10-26
• 公開（公告）號: CN104480455A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 王文才;李穎穎;鄒華;張立群;郝明正;田明
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C23C18/42
• 分類號: C23C18/42;C09J9/02;B32B1/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明提供一種制備各向異性導電膠膜用聚合物導電微球的方法，具體涉及利用聚多巴胺作用在基體外包覆金元素金屬鍍層，并在鍍層外再包覆絕緣層的制備具有多層結構的導電粒子的方法，尤其涉及通過多巴胺表面功能化制備聚苯乙烯(PS)/金/環氧乙烯基樹脂絕緣層復合材料的方法。

背景技術

各向異性導電膠膜ACF(anisotropic?conductive?film)是一種將導電粒子(金屬粒子或導電復合粒子)均勻地分散到膠黏劑中形成的新型復合粘結材料，其導電性能是通過導電粒子來實現的。碳纖維被用作ACF材料的導電粒子，之后被無鉛焊料及金屬微球取代，例如Ni、Ag、Ni/Au微球等。因為導電粒子與膠黏劑符合后，兩者之間存在較大的密度差異，金屬微球容易發生沉降，從而影響了導電粒子在ACF材料中的均勻分散。制備一種金屬包覆聚合物的導電粒子，其特點是聚合物芯材具有一定的彈性，在加壓進行互連的過程中，不但不會破壞需要互連的電路，而且聚合物微球受壓會產生變形，這樣可以增加電極與導電粒子之間的接觸面積，降低接觸電阻。同時在復合材料外層制備一種玻璃化溫度較高的絕緣層，使導電粒子在粘結熱壓條件下能夠發生絕緣層破裂，內核基體發生塑性變形，形成導電粒子與電極在施壓方向的接觸，最終使各向異性導電膠膜具有在熱壓方向形成導電回路，在其余方向絕緣的電性能。本專利涉及一種通過多巴胺的作用，在基體表面制備金元素金屬鍍層，并且再次利用多巴胺制備環氧樹脂鍍層從而形成環氧乙烯基樹脂絕緣層的制備方法。主要以制備聚苯乙烯(PS)/金/環氧乙烯基樹脂絕緣層導電粒子為實例。

聚苯乙烯(PS)是最為常見的聚合物微球芯材，其能保證良好的導電性，以及導電粒子粒徑應呈現單一分布。該柔性導電微球的優勢在于：首先，柔性導電微球由于核心是高分子的聚苯乙烯，其玻璃化轉變溫度為100℃，一般綁定溫度為150～230℃，在該溫度下，聚苯乙烯為橡膠態，可以發生塑性形變，同時顆粒粒徑均勻，這有助于增大接觸面積，所以這些包覆金屬的聚合物小球課提供較高的連接可靠性。

金元素形成的金屬層較薄，可以解決鍍層分布不均的問題。并且金具有良好的延展性能，能在基體發生塑性形變的條件下充分延展而不發生鍍層破裂，提供較好的導電性能。傳統采用的鍍金方法為現在基體表面采用化學鍍方法鍍鎳，再利用原位還原的方法置換上金鍍層。此方法步驟復雜，并且在制備過程中需要采用有毒性的化學試劑。本發明采用的鍍金方法，利用聚多巴胺層的絡合作用，直接將基體放入鍍金液中具有明顯的優勢。

傳統的ACF一般采用控制導電粒子的尺寸以及填充量來達到各向異性導電性能。但是其存在成膜工藝復雜，各向異性導電性能不穩定的缺點。本發明采用直接在導電粒子外層包覆絕緣層能夠保證優異的各向異性導電性能。環氧乙烯基樹脂具有較高的熱變形溫度，以及絕緣性能，能適用于各向異性導電膠膜粘結熱壓條件。同時其具有比較高的粘附性能，優異的化學穩定性，尺寸穩定性。

發明內容

針對上述存在的技術缺陷，本發明提供了一種通過多巴胺的作用，在基體表面直接制備金元素金屬鍍層，并且再次利用多巴胺制備環氧樹脂鍍層從而形成環氧乙烯基樹脂絕緣層的制備方法。本發明采用的鍍金方法，利用聚多巴胺層的絡合作用，直接將基體放入鍍金液中，形成鍍層，減少了原位還原的步驟，簡便了實驗操作，同時也避免了傳統鍍金液中的有毒成分。同時本發明采用直接在導電粒子外層包覆絕緣層能夠保證優異的各向異性導電性能。因此本發明提供的方法具有制備簡單，無毒害副作用，保證良好的各向異性導電性能的優點。

本發明通過在堿性條件下將多巴胺沉積在基體表面之后，將用多巴胺功能化的基體置于由氯金酸以及配合物形成的鍍金液中，通過高溫攪拌在基體表面形成連續致密的金鍍層。再次在鍍金后的基體表面沉積多巴胺，利用多巴胺作用在基體表面形成環氧樹脂鍍層，此后利用環氧基團與丙烯酸開環酯化形成環氧乙烯基樹脂絕緣層，具體步驟如下：

1)稱取多巴胺粉末，利用去離子水為溶劑，配制質量濃度為2g/L的多巴胺溶液，將基體放置于此溶液中，常溫條件下以60轉/min的攪拌速度反應24小時，得到表面沉積聚多巴胺的基體；

2)配制鍍金液：此鍍金液中氯金酸的質量濃度為10～40g/L，檸檬酸的質量濃度為50～70g/L，磷酸氫二鈉的質量濃度為1～15g/L，氯化銨的質量濃度為20～60g/L，將上述各物質充分混合溶解于去離子水中，制得鍍金液；

3)將步驟1)中制備的表面沉積有聚多巴胺的基體置于步驟2)制備的鍍金液中，在40～60℃攪拌條件下反應5～30分鐘，得到表面覆蓋有血紅色鍍金層的基體；