各向異性導電材料的製造方法
2023-10-08 19:00:54 1
專利名稱：各向異性導電材料的製造方法
技術領域：
本發明屬於微電子學、電子學及電工學領域，具體地涉及各向異性導電材料的製造方法。
各向異性導電材料可用作連接的板、片上的導電部分的連接件。
所述材料含有由高導電率顆粒所形成的通路。重要的是，為使這些通路有同一樣的電氣參數即具有同樣的導電率，以保證各向異性的導電材料具有高質量。除此之外，材料在加上壓力時應有足夠的彈性，它還應有足夠大的尺寸。
各向異性導電材料的特性及其尺寸在很大程度上與其獲得方法有關。
例如已知的各向異性導電材料的製造方法在於將電氣絕緣的包括聚合物(電介質)及導電顆粒(磁性顆粒例如鐵磁性顆粒)的混合料放在磁場中(JP-B-60-32285)。磁性顆粒的導電通路是在由電磁鐵鐵心端部的幾何外形產生的高磁場強度處在聚合物薄膜中形成的。
此方法僅適用於利用磁性顆粒的場合。在實現這個方法時無論在磁鐵的磁極中央還是沿磁極的邊緣實際上都不能得到同樣的磁場參數，相應地也不能得到導電率相同的通路，因此所得到材料的導電特性很差。此外，這個方法需要消耗的能量很大。由於在技術上不能製造出其兩端的磁極尺寸很大的電磁鐵並同時保證在間隙處有必要的場強量，故所得到的材料的尺寸受到了限制。
在已知的應用電場製造各向異性導電材料的方法請見JournalAppl.Phys.Vol.60，N.4，1968JonesT.B、KraybillJ.P.ActiveFeedback-controlledDielectrophoreticLevitation，p.1247-1252一文。
該方法在於將帶有導電顆粒的液體電介質(電絕緣混合料)放在玻璃容器中，並將該容器放在兩電極之間。然後將電位差加到兩電極上。用光學方法確定導電顆粒或由這些導電顆粒形成的聚集體的垂直位置，並控制電極之間的電位差值，可達到使顆粒在液體電介質中作穩定懸浮，並產生材料的各向異性結構。
因在技術上不能同時實現對排列懸浮通路的分布位置進行連續控制，故用此方法不能得到帶有大量的由導電顆粒形成的通路的材料。此外僅僅加電場來保證所得材料的各向異性結構，大大限制了用這種方法所得到材料的應用。
在本發明的基礎上，提出的任務是發展能夠得到具有高導電率、足夠的彈性和足夠大的尺寸的各向異性導電材料的製造方法。
此任務是這樣完成的，即提出一種各向異性導電材料的製造方法，其中包括將含有帶導電顆粒的電介質的混合料(組成物)放在兩電極之間，在其上加上電位差。其中，根據本發明，還在兩電極和上述混合料之間放上電絕緣的薄膜，其厚度可防止在加電位差時有導電顆粒進入電極，並且每個電極的高度大於所述電絕緣薄膜之間的高度，且至少為其三倍。再使得到的材料固化。
可利用各種能固化的材料如石蠟、聚合物-電介質等作為電介質。
可利用任何導電粒子作導電顆粒。金屬顆粒如銅、鐵、鑭、鈦、鎳等及鍍有金屬層的非金屬顆粒如鍍銅的玻璃粒子都可以是這類顆粒。
任何例如用於高壓設備中的薄膜都可用作電絕緣薄膜。由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯製成的薄膜都可以。
如上所述，每個電極的高度大於絕緣薄膜之間的高度並至少為其三倍。這樣使在電極附近和在遠離電極處，產生在成形的材料上的電壓不同，從而導致將周邊的導電顆粒拉向電極而形成導電顆粒通路。為了加強形成導電通路的過程而增大電極高度和絕緣薄膜間的高度的比值，但其上界受到結構上的可能性的限制。
固化過程的實現方式隨所用的電介質的性質的不同而異。
在用石蠟作電介質時在加電位差之前預先將混合料加熱到60-70℃，並以冷卻的方式實現所得到的材料固化。
在用聚二甲基矽氧烷或環氧樹脂作電介質時要將固化劑加到電絕緣的混合料中。在此情況下材料的固化和其獲得同時發生。
任何的已知用於聚合物的固化劑都是這種固化劑。
在製造各向異性導電材料時，在一系列的情況下都可以至少使用兩對電極。例如當需要有將平片上的兩個導電觸鬚連接起來的電氣連接件時可如此要求。為了將平片上的大量導電觸鬚連接起來，可以需要許多對電極。
按所提出的方法製成的各向異性導電材料包含由導電顆粒形成的通路，該通路沿整個材料有同樣的導電率。此材料有足夠的彈性，且有相當大的尺寸。
獲得各向異性的導電材料的方法在技術上實行起來很簡單，其實現方法如下。
將包括電介質、導電顆粒和固化劑的混合料分層注在電絕緣薄膜上，並放在各個下電極的頂面上。並將絕緣材料如有機玻璃、環氧樹脂放在各下電極之間。
在混合料層的上表面上放另一個電絕緣薄膜。為此，為了防止混合料的流散而將提供的封閉件放在下電絕緣薄膜上，且其高度等於電絕緣薄膜之間的高度。在上電絕緣薄膜的上面放置上電極，在各個上電極之間還放有絕緣材料。上下電極都加以固定。
將電位差加到電極上。在混合料固化結束後去掉電位差即得到製備好的各向異性導電材料。
在利用石蠟作電介質的情況下，首先將由石蠟和導電顆粒組成的混合料預先加熱到所需溫度。除去所得到的材料的固化是通過冷卻方式實現者外，接著的技術手段皆如上所述。其後去掉電位差。
為了更好地理解本發明而舉出如下的具體實例。
實例1將聚二甲基矽氧烷與銅顆粒相混合。在混合後加入由辛酸錫和四乙氧基甲矽烷組成的固化劑。並將所得到的混合料放到由PET製成的電絕緣薄膜上。薄膜的厚度為16微米。
在混合料層的上表面上放上同樣厚度的電絕緣薄膜。電絕緣薄膜之間的高度為1mm。混合料放到配置在下電絕緣薄膜上的封閉件中。在下電絕緣薄膜的下方和上電絕緣薄膜的上方都固定有電極(一對)，電極的高度為6毫米，電極上加有等於4千伏的電位差，10分鐘後去掉電位差。
製成的材料的導電顆粒通路的電阻，當在材料面積(0.5×0.5)mm2上有0.5牛頓機械外壓力時為0.2歐姆。
實例2除去用兩對電極外，按實例1所述的方法製備各向異性導電材料。上、下各電極都配置成相互之間的距離為1.25毫米(用環氧樹脂來絕緣)。
所獲得的材料具有下列特性，即按實例1所得到的材料可用作平板上的兩導電區的連接件。
實例3除使用256對電極外，按實例1所述方法製備各向異性導電材料。上下電極之間的距離為1.25毫米。
製備成的材料大小為20×20mm2。
實例4
除去電極高度為3毫米並使用256對電極外按實例1所述的方法製備各向異性導電材料。上下電極之間的距離為1.25毫米。
製備的材料的導電顆粒通路電阻，當在材料面積(0.5×0.5)mm2上加0.5牛頓(H)機械外壓力時，為0.8歐姆。
實例5除去使用由鐵製成的顆粒為導電顆粒之外，按實例1所述的方法製備各向異性導電材料。
製成材料的導電通路電阻為1.2歐姆。
實例6除去使用由鐵製成導電顆粒、且每個電極的高度為3毫米外，按實例1所述的方法製備各向異性導電材料。
製成材料的導電顆粒通路電阻為6歐姆。
實例7除去利用環氧樹脂作電介質並取多乙烯多胺為固化劑外，按實例1所述的方法製備各向異性導電材料。
製成材料的導電顆粒通路電阻為0.5歐姆。
實例8將石蠟加熱到60℃並加入由鑭製成的導電顆粒。除去所得到的材料的固化是通過空氣冷卻進行者外，按實例1所述的方法從獲得的混合料中得到各向異性導電材料。其後去掉電位差。
製成材料的導電顆粒通路的電阻為1.4歐姆。
權利要求
1.一種製造各向異性導電材料的方法，包括將含帶有導電顆粒的電介質的混合料放到兩個電極之間，並在其上加上電位差，其特徵在於在各電極和混合料之間放置其厚度可防止在加上電位差時使導電顆粒到達電極的電絕緣薄膜，且每個電極的高度比所述電絕緣薄膜之間的高度大，且至少為其三倍，再使所得到的材料固化。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於至少使用兩對電極。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於在使用石蠟作電介質的場合，在加電位差之前事先將混合料加熱到60-70℃，並通過冷卻使所得到的材料固化。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於使用聚二甲基矽氧烷或環氧樹脂作電介質時在電絕緣的混合料中添加硬化劑。
全文摘要
一種製造各向異性導電材料的方法在於將含帶有導電顆粒的電介質的混合料放到兩個電極之間，並在其上加電位差。在各電極和混合料之間放置電絕緣薄膜，其所用厚度可防止在加上電位差時有導電顆粒到達電極。每個電極的高度大於所述絕緣的電絕緣薄膜之間的高度，且至少為其三倍。再將所得到的材料固化。
文檔編號B29K63/00GK1044360SQ9010030
公開日1990年8月1日 申請日期1990年1月18日 優先權日1989年1月19日
發明者贊姆布朗斯·阿道夫斯·佩特拉, 根納迪·阿萊克賽埃維奇·莫開洛夫, 普朗克斯·安納託利埃斯·斯泰帕納, 安納託利·依萬諾維奇·別德尤克, 拜齊泰爾斯·拉孟斯·卡爾拉 申請人:佩特拉·斯託克卡斯·拉脫維亞斯·伐爾斯茲大學