一種異方性導電膠、導電球及其製作方法與流程

2023-05-12 06:51:31

本發明涉及液晶顯示器領域，特別是涉及一種異方性導電膠、導電球及其製作方法。

背景技術：

隨著電子產品朝著輕、薄、短和小化快速發展，以液晶顯示器為顯示面板的電子產品得到廣泛應用，尤其是在計算機、移動終端或數字處理器等產品上，液晶顯示器已經成為重要組成部分。為了完成顯示信號的控制，液晶顯示器必須連動驅動晶片。目前，具有異方性導電作用的導電膠連接ic晶片與基板之間的電極使之導通，同時能夠避免相鄰電極之間導通。

導電膠結構中起導電作用的材料為導電球，通過在膠材中混合導電球，再使導電球在熱壓條件下連接上下基板，實現x、y軸水平方向絕緣，z軸垂直方向導通。同時導電膠材在受熱作用下實現固化，固定導電球位置。目前應用的導電球多以高分子塑料為核心結構，外圍包覆金屬層。高分子核心結構起到支撐與形變作用，金屬層起到導電作用。

目前異方性導電膠中，導電球外圍包覆的金屬主要有金、鎳(ni)、金(au)、鎳上鍍金、銀及錫等合金。國內外鍍金工藝主要採用氰化鍍金技術，但是氰化鍍金毒性很大，生產時要求具備良好的通風設備和廢水處理條件。另外，鍍膜製程耗能較高，工藝較複雜，導致成本居高不下。更重要的是，金屬導電層在受壓發生形變時容易破碎，可形變範圍較小，存在造成基板及晶片被刺穿的風險。同時由於導電球可能發生水平接觸，造成導電膠x、y軸水平方向導通。以上技術問題亟待解決。

技術實現要素：

本發明主要提供一種異方性導電膠、導電球及其製作方法，以解決現有技術中，由金屬導電層包覆絕緣體形成的導電球，在受到熱壓發生形變時，形變範圍小容易發生破碎，以致刺穿基板和晶片的問題。

為解決上述技術問題，本發明採用的一技術方案如下：提供過一種導電球，所述導電球包括第一絕緣球體以及包覆在所述第一絕緣球體的表面上且具有導電性的導電粒子，且所述導電粒子通過化學鍵合方式附著於所述第一絕緣球體的表面上。

可選地，所述導電粒子為具有導電作用的碳納米管。

可選地，所述導電球進一步包括第二絕緣球體，所述第二絕緣球體通過化學鍵合方式附著於所述碳納米管的表面上，其中所述第二絕緣球體的直徑小於所述第一絕緣球體的直徑。

可選地，所述第二絕緣球體部分包覆所述碳納米管，且所述第二絕緣球體在受到第一方向的壓力作用時，能夠相對所述碳納米管表面向第二方向移動，所述第一方向與所述第二方向相垂直。

可選地，所述第一絕緣球體的直徑為3～10μm，所述第二絕緣球體的直徑為所述第一絕緣球體的直徑的十分之一到五十分之一，且在每個所述導電球中，所述第一絕緣球體與所述碳納米管之間的質量比範圍為5:1～100:1，所述第二絕緣球體與所述第一絕緣球體之間的質量比範圍為1：1～5:1。

為解決上述技術問題，本發明採用的另一技術方案如下：提供一種異方性導電膠，其包括膠材以及散布於所述膠材中的如上述任一項所述的導電球。

為解決上述技術問題，本發明採用的又一技術方案如下：提供一種導電球的製作方法，其包括以下步驟：

將碳納米管、第一絕緣球體與第二絕緣球體分別進行表面活化處理，以在三者表面分別形成第一活性基團、第二活性基團和第三活性基團，且所述第二活性基團與所述第三活性基團均可與所述第一活性基團進行鍵合反應；

將所述碳納米管的第一活性基團與所述第一絕緣球體的第二活性基團進行鍵合反應，以使得所述碳納米管包覆所述第一絕緣球體；

將所述第二絕緣球體的第三活性基團與所述碳納米管的第一活性基團進行鍵合反應，使得所述第二絕緣球體部分包覆所述碳納米管，以形成導電球。

可選地，所述第一絕緣球體的直徑為3～10μm，所述第二絕緣球體的直徑為所述第一絕緣球體的直徑的十分之一到五十分之一，且在每個所述鍵合導電球中，所述第一絕緣球體與所述碳納米管之間的質量比範圍為5:1～100:1，所述第二絕緣球體與所述第一絕緣球體之間的質量比範圍為1:1～5:1。

可選地，通過羥基化、羧基化與氨基化中的至少一種方法對所述碳納米管、所述第一絕緣球體與所述第二絕緣球體進行表面活化處理。

可選地，所述碳納米管的第一活性基團與所述第一絕緣球體的第二活性基團的鍵合反應以及所述第二絕緣球體的第三活性基團與所述碳納米管的第一活性基團的鍵合反應均在溶液中進行，且所述碳納米管以粉末形式添加到所述溶液中。

本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明的導電球通過在第一絕緣球體的表面上包覆具有導電性的導電粒子，且該導電粒子通過化學鍵合方式附著於所述第一絕緣球體的表面上，解決了現有技術中，異方性導電膠中的導電球在受到熱壓發生形變時，形變範圍小容易發生破碎，以致刺穿基板和晶片的問題。

附圖說明

圖1是本發明導電球的一實施方式的部分結構示意圖；

圖2是本發明異方性導電膠的一實施方式的部分結構示意圖；

圖3是本發明異方性導電膠在受到熱壓時的一實施方式的部分結構示意圖；

圖4是本發明的導電球的一實施方式的製作步驟的示意圖；

圖5是本發明的碳納米管進行表面活化的示意圖；

圖6是本發明的第一絕緣球體進行表面活化的示意圖；

圖7是本發明的第二絕緣球體進行表面活化的示意圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例提供一種導電球100。

請參閱圖1，圖1是本實施例的導電球100的部分結構示意圖。從圖1可以看到，本發明的一種導電球100，包括第一絕緣球體20以及包覆在所述第一絕緣球體20的表面上且具有導電性的導電粒子，且所述導電粒子通過化學鍵合方式附著於所述第一絕緣球體20的表面上。

在本實施例中，優選所述導電粒子為具有導電作用的碳納米管10。

從圖1可以看到，所述導電球100進一步包括第二絕緣球體30，所述第二絕緣球體30通過化學鍵合方式附著於所述碳納米管10的表面上，其中所述第二絕緣球體30的直徑小於所述第一絕緣球體20的直徑。另外，本實施例優選所述第一絕緣球體20和所述第二絕緣球體30均為樹脂球。

在本實施例中，所述第二絕緣球體30部分包覆所述碳納米管10，且所述第二絕緣球體30在受到第一方向的壓力作用時，能夠相對所述碳納米管10表面向第二方向移動，所述第一方向與所述第二方向相垂直。

在本實施例中，優選所述第一絕緣球體20的直徑為3～10μm，所述第二絕緣球體30的直徑為所述第一絕緣球體20的直徑的十分之一到五十分之一，且在每個所述導電球100中，所述第一絕緣球體20與所述碳納米管10之間的質量比範圍為5:1～100:1，所述第二絕緣球體30與所述第一絕緣球體20之間的質量比範圍為1：1～5:1。

本發明的原理如下：

本發明的碳納米管10是通過化學鍵合方式和第一絕緣球體20鍵合在一起的，包覆在第一絕緣球體20上的碳納米管10不像金屬導電體那樣成一整塊，不容易發生破碎，而且碳納米管10的柔韌性較好，可形變量大，受力時其機構不容易被破壞，可以維持導通。另外，第二絕緣球體30也是通過化學鍵合方式和碳納米管10鍵合在一起，在受到熱壓/壓力時，第二絕緣球體30可以相對於碳納米管10移動垂直於熱壓/壓力的方向，使該垂直於熱壓/壓力的方向絕緣。

本發明的導電球100通過在第一絕緣球體20的表面上包覆具有導電性的碳納米管10，且該碳納米管10通過化學鍵合方式附著於第一絕緣球體20的表面上。另外，通過在第一絕緣球體20表面上部分覆蓋第二絕緣球體30，且該第二絕緣球體30通過化學鍵合方式附著於碳納米管10上，不僅解決了現有技術中，異方性導電膠中的導電球100在受到熱壓發生形變時，形變範圍小容易發生破碎，以致刺穿基板300和晶片的問題，還使得導電球100在受到熱壓時，第二絕緣球體30能夠相對碳納米管10表面向第二方向移動，可以使得導電體在第二方向絕緣，其中所述第一方向與所述第二方向相垂直。

實施例二

本實施例提供一種異方性導電膠，該異方性導電膠包括膠材200以及散布於所述膠材200中的如實施例一所述的導電球100。由於該導電球100已經在實施例一中進行了詳細的說明，在此不再重複說明。

請參閱圖2和圖3，圖2是本發明異方性導電膠的一實施方式的部分結構示意圖，圖3是本發明異方性導電膠在受到熱壓時的一實施方式的部分結構示意圖。從圖2可以看到，膠材200塗布在基板300上，導電球100混合在膠材200中，第二絕緣球體30在碳納米管10的各個方向附著。從圖3可以看到，當受到熱壓/壓力時，第二絕緣球體30就可以相對碳納米管10向與熱壓/壓力方向相垂直的方向移動，既可以使得熱壓/壓力方向上導通，也可以使得與熱壓/壓力方向相垂直的方向絕緣。

本發明的異方性導電膠，其導電球100通過在第一絕緣球體20的表面上包覆具有導電性的碳納米管10，且該碳納米管10通過化學鍵合方式附著於第一絕緣球體20的表面上。另外，通過在第一絕緣球體20表面上部分覆蓋第二絕緣球體30，且該第二絕緣球體30通過化學鍵合方式附著於碳納米管10上，不僅解決了現有技術中，異方性導電膠中的導電球100在受到熱壓發生形變時，形變範圍小容易發生破碎，以致刺穿基板300和晶片的問題，還使得導電球100在受到熱壓時，第二絕緣球體30能夠相對碳納米管10表面向第二方向移動，可以使得導電體在第二方向絕緣，其中所述第一方向與所述第二方向相垂直。

實施例三

本實施例提供一種導電球100的製作方法。

請參閱圖4～7，圖4是本發明的導電球100的一實施方式的製作步驟的示意圖，圖5是本發明的碳納米管10進行表面活化的示意圖，圖6是本發明的第一絕緣球體20進行表面活化的示意圖，圖7是本發明的第二絕緣球體30進行表面活化的示意圖。

從圖4可以看到，本發明的導電球100的製作方法，其包括以下步驟：

步驟s101：將碳納米管10、第一絕緣球體20與第二絕緣球體30分別進行表面活化處理，以在三者表面分別形成第一活性基團、第二活性基團和第三活性基團，且所述第二活性基團與所述第三活性基團均可與所述第一活性基團進行鍵合反應。

其中，所述第一絕緣球體20和所述第二絕緣球體30均優選為樹脂球，包括表面帶有孔狀樹脂球，具有凸起結構樹脂球等等。所述第一絕緣球體20的直徑大於所述第二絕緣球體30的直徑。所述第一活性基團如圖5所示的a基團，所述第二活性基團如圖6所示的b基團，所述第三活性基團如圖7所示的c基團。

在本步驟中，是通過羥基化、羧基化與氨基化中的至少一種方法對所述碳納米管10、所述第一絕緣球體20與所述第二絕緣球體30進行表面活化處理的。

碳納米管10的羥基化可在naoh溶液加熱條件下進行，羧基化可將碳納米管10加入到硝酸與硫酸混合液中進行，碳納米管10氨基化可由碳納米管10醯氯化、醯胺化和消去反應製備，當然，製備條件不受限制。如圖5所示，處理後的碳納米管10表面帶有a基團，即第一活性基團。碳納米管10表面帶有何種基團，需要參考第一絕緣球體20及第二絕緣球體30表面的基團結構。將處理後帶有第一活性基團的碳納米管10進行稀釋離心、洗淨、乾燥處理。

在本步驟中，所述碳納米管10的第一活性基團與所述第一絕緣球體20的第二活性基團的鍵合反應以及所述第二絕緣球體30的第三活性基團與所述碳納米管10的第一活性基團的鍵合反應均在溶液中進行，且所述碳納米管10以粉末形式添加到所述溶液中。

步驟s102：將所述碳納米管10的第一活性基團與所述第一絕緣球體20的第二活性基團進行鍵合反應，以使得所述碳納米管10包覆所述第一絕緣球體20。

在本步驟中，取一定量表面帶有第一活性基團的碳納米管10粉末溶解於去離子水中，向其中加入表面帶有第二活性基團的第一絕緣球體20，超聲震蕩大約10min後得到混合溶液，該階段碳納米管10會對所述第一絕緣球體20進行包覆。

步驟s103：將所述第二絕緣球體30的第三活性基團與所述碳納米管10的第一活性基團進行鍵合反應，使得所述第二絕緣球體30部分包覆所述碳納米管10，以形成所述導電球100。

在本步驟中，是在上一步驟得到的混合溶液中，加入一定量表面帶有第三活性基團的第二絕緣球體30，經過超聲震蕩大約10min後得到混合溶液，該階段第二絕緣球體30表面的第三活性基團會鍵接在碳納米管10表面的第一活性基團上，形成以第一絕緣球體20為核心，外層分別包覆碳納米管10與第二絕緣球體30結構的導電球100。最後將該混合溶液進行稀釋離心、洗淨、乾燥處理。

在本實施例中，優選所述第一絕緣球體20的直徑為3～10μm，所述第二絕緣球體30的直徑為所述第一絕緣球體20的直徑的十分之一到五十分之一，且在每個所述鍵合導電球100中，所述第一絕緣球體20與所述碳納米管10之間的質量比範圍為5:1～100:1，所述第二絕緣球體30與所述第一絕緣球體20之間的質量比範圍為1:1～5:1。

本發明的導電球100的製作方法，通過在第一絕緣球體20的表面上包覆具有導電性的碳納米管10，且該碳納米管10通過化學鍵合方式附著於第一絕緣球體20的表面上。另外，通過在第一絕緣球體20表面上部分覆蓋第二絕緣球體30，且該第二絕緣球體30通過化學鍵合方式附著於碳納米管10上，不僅解決了現有技術中，異方性導電膠中的導電球100在受到熱壓發生形變時，形變範圍小容易發生破碎，以致刺穿基板300和晶片的問題，還使得導電球100在受到熱壓時，第二絕緣球體30能夠相對碳納米管10表面向第二方向移動，可以使得導電體在第二方向絕緣，其中所述第一方向與所述第二方向相垂直。

以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。