專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電性粘合劑的制作方法
在許多電子學(xué)應(yīng)用中，為了使兩個(gè)分離的元件正確地接地需要連接兩個(gè)金屬表面。這些元件可以是集成電路芯片，插件，混合元件，多芯片組件，印刷線路板，陶瓷基片，散熱片，底板和外殼。用螺釘或夾子機(jī)械地固定兩個(gè)元件常常是不實(shí)際或不可能的，在此情況下期望使用一種導(dǎo)電性粘合劑。
通常使用高分子導(dǎo)電性粘合劑，例如載有導(dǎo)電性顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂，這些顆粒例如碳或銀或其類(lèi)似物。然而，樹(shù)脂基質(zhì)中的顆粒常常不能達(dá)到良好的導(dǎo)電效率因?yàn)殡S著時(shí)間這些顆粒趨向于在樹(shù)脂基質(zhì)中移動(dòng)而改變導(dǎo)電性。而且，在需要高度導(dǎo)電性的應(yīng)用中，粘合劑中顆粒的量需要很高，例如在一些情況中高達(dá)80%的攙入物。為了確保通過(guò)樹(shù)脂基質(zhì)顆粒與顆粒接觸需要大量的顆粒。該大量的顆粒導(dǎo)致樹(shù)脂/攙入物的結(jié)合變脆弱或粘合強(qiáng)度變?nèi)酢?br> 由于顆粒與顆粒接觸的高的表面電阻，對(duì)需要高導(dǎo)電性的應(yīng)用必須采用銀粒，因?yàn)槠渌饘偬菀仔纬裳趸锒a(chǎn)生較高電阻粘合劑。并且，當(dāng)需要粘合鋁元件并需要高導(dǎo)電性時(shí)，使用銀粒存在一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)殂y與鋁發(fā)生電反應(yīng)而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。
為了克服上面提到的不足，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電性粘合劑，包括一種具有許多延伸穿過(guò)襯底的氣道的多孔襯底，其中限定這些氣道的襯底壁用導(dǎo)電性金屬涂層以提供一種從襯底的一邊到另一邊的連續(xù)層，其中余留的氣道體積用一種粘合劑樹(shù)脂完全填滿(mǎn)。


圖1是本發(fā)明粘合劑薄膜的橫截面。
參閱圖1，在本發(fā)明中提供了一種襯底結(jié)構(gòu)10，其具有從襯底的一邊延伸至另一邊氣道11。該襯底可以是一種織品，一種多孔膜，一種泡沫材料，或其類(lèi)似物。較佳地當(dāng)它用作一種粘合劑襯底時(shí)，應(yīng)該是有彈性的和可壓縮的以提供柔順性。織品可以是一種機(jī)織織品，無(wú)紡織品，針織品或其類(lèi)似物，條件是它具有所需要的氣道。代表性的織品可以是聚酰胺，聚四氟乙烯，聚酯，聚氨酯或聚酰亞胺或其類(lèi)似物。對(duì)于其強(qiáng)度，可壓縮性，耐溫性，阻燃性和化學(xué)惰性尤其佳的襯底為膨脹的多孔聚四氟乙烯(PTFE)，如在美國(guó)專(zhuān)利3，953，566中所敘述的襯底其具有一種在結(jié)點(diǎn)處通過(guò)小纖維相互連接的結(jié)點(diǎn)微結(jié)構(gòu)而且小纖維限定連續(xù)的氣道或氣孔。
襯底一般為0.3到40密耳(mil)厚(7.6微米到1毫米)，雖然開(kāi)頭可與欲待粘合在一起的元件相配，但是一般取薄片的形狀。
氣道的壁粘附著導(dǎo)電性金屬12(見(jiàn)圖1)，其可以通過(guò)一無(wú)電鍍程序形成在壁上。代表性的導(dǎo)電金屬包括銅、鎳、銀、金及其類(lèi)似物。金屬涂層或鍍金屬不填入氣道體積而僅覆蓋限定氣道的材料。
當(dāng)襯底為一高分子織品例如聚酯織品時(shí)，這樣的導(dǎo)電性平板襯底在Monsanto Co.有售，其商品名為Flectron材料。
當(dāng)該襯底為膨脹的多孔PTFE時(shí)，導(dǎo)電性平板襯底一般可按Manniso美國(guó)專(zhuān)利4，557，957中所述的方法制備。
當(dāng)導(dǎo)電性金屬材料置于氣孔壁上時(shí)，余留的氣孔體積用粘合劑13填入(見(jiàn)圖1)。合適的粘合劑包括環(huán)氧樹(shù)脂，丙烯酸樹(shù)脂，聚氨酯樹(shù)脂，硅酮樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂，氰酸酯樹(shù)脂或其類(lèi)似物。將襯底浸在粘合劑溶液中粘合劑方便地吸入氣孔。對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑，合適的溶劑為甲基乙基酮。
如此制備的填有粘合劑的，并具有導(dǎo)電性涂層的襯底作為一種導(dǎo)電性粘合劑是有用的。
該粘合劑可用于將元件粘合在一起。普通的粘合劑是置于兩個(gè)金屬表面之間并加熱及加壓(如果需要)直到形成粘結(jié)。由于導(dǎo)電性涂層從粘合劑的一邊延伸至另一邊，電流也就從一種金屬的表面流向另一種金屬的表面。
實(shí)施例1用W.L.Gore & Associates，Inc.制造的Part Number NC17201-04-1的電鍍多孔PTFE薄片5mil(127微米)厚為襯底制備導(dǎo)電性粘合劑。
該薄片在25℃用環(huán)氧粘合劑樹(shù)脂(Nelco N-4205-2)在甲基乙基酮(MEK)溶劑(以重量計(jì)為20%固體物)中浸漬15秒使之浸透。然后在烘箱中163℃下蒸發(fā)溶劑。該吸入環(huán)氧樹(shù)脂的薄片經(jīng)測(cè)定含有30%(重量)的環(huán)氧樹(shù)脂。
如上制備的粘合劑產(chǎn)品通過(guò)粘合二塊鋁板進(jìn)行測(cè)定。特別地，將二塊未經(jīng)表面化學(xué)處理的直徑為2吋(5.08厘米)的鋁板放入烘箱，其中二塊鋁板之間帶有粘合劑產(chǎn)品的薄片。用1psi(2.88kg/cm2)的壓力在150℃下保持1小時(shí)使之粘合。電流從平板的一邊到另一邊經(jīng)過(guò)該組件。經(jīng)過(guò)鋁和導(dǎo)電性粘合劑的電阻經(jīng)測(cè)定小于0.01歐姆，其包括鋁的表面電阻。
實(shí)施例2用15mil厚的由Monsanto公司制備的無(wú)紡聚酯織品，稱(chēng)作Flectron的無(wú)紡聚酯織品制備導(dǎo)電性粘合劑。Flectron織品為2.5OZ./sq.yd.總重量其中金屬重量最小值為0.64OZ./sq/yd.?？椘飞系慕饘馘儗訛殒囧冇阢~上。
然后已鍍層的聚酯間隙用高溫環(huán)氧粘合劑樹(shù)脂(Nelco N-4205-6)在一種MEK溶劑(按重量20%固體)中25℃下浸漬15秒。在163℃下加熱蒸發(fā)溶劑，剩下的鍍層織品含有30%(重量)的樹(shù)脂。該原料形成導(dǎo)電性粘合劑。
用該導(dǎo)電性粘合劑將兩塊鋁板粘合在一起，直徑為3.0吋。該粘合是在50psi壓力和176℃下在與實(shí)施例1相同的儀器上粘合1.5小時(shí)。測(cè)得通過(guò)鋁和導(dǎo)電性粘合劑的電阻小于0.001歐姆。
實(shí)施例3在本實(shí)施例中，采用由Monsanto公司制造的并稱(chēng)作FlectronH1聚酯塔夫綢的厚度為3.8mil的紡織聚酯織品。該原料用已經(jīng)抗氧化劑處理的銅涂層。內(nèi)涂層不存在鎳。吸入環(huán)氧樹(shù)脂的操作如實(shí)施例1所述。得到的粘合劑含有30%(重量)的環(huán)氧樹(shù)脂和25%(重量)的金屬。該原料，包括樹(shù)脂涂層，鍍金屬，紡織聚酯，形成了導(dǎo)電性粘合劑。
該導(dǎo)電性粘合劑用于將兩塊鋁板粘合在一起，其面積為1.0平方吋。該粘合是在1psi壓力和176℃下粘合一小時(shí)而進(jìn)行的。經(jīng)通過(guò)鋁和導(dǎo)電性粘合劑的電阻小于0.5歐姆。
實(shí)施例4一種普通的商業(yè)上可得到的用環(huán)氧樹(shù)脂和銀粒制備的導(dǎo)電性粘合劑(由Ablestik(National Starch and Chemical Company的一個(gè)部門(mén))制造的Ablefilm ECF-561-003)用于將兩塊鋁板(直徑為2.0吋)粘合在一起，采用如實(shí)施例1所述的同樣類(lèi)型的板和同樣的層壓條件(粘合是在1psi壓力和150℃下持續(xù)1小時(shí)進(jìn)行的)。用一臺(tái)四探針歐姆計(jì)測(cè)量通過(guò)鋁和粘合劑(Ablestik產(chǎn)品和實(shí)施例1中粘合的原料)的電阻。兩個(gè)樣品同時(shí)在同一儀器上測(cè)量。市場(chǎng)上有售的銀粘合劑被測(cè)得的電阻值為291.3毫歐姆而實(shí)施例1中所示的粘合劑的電阻值為8.6毫歐姆。除了實(shí)施例1所顯示的電阻值僅為市售粘合劑的3%，實(shí)施例1所顯示的粘合劑還具有下列優(yōu)點(diǎn)不腐蝕鋁，不需要冷藏，較易處理，以及沒(méi)有會(huì)使相鄰部件短路的自由顆粒。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性粘合劑包括一種多孔襯底其具有許多延伸穿過(guò)該襯底的氣道，其中限定氣道的襯底壁用導(dǎo)電性金屬涂層以提供以多孔襯底的一邊到另一邊連續(xù)的外層，其中余留的氣道體積用一種粘合劑樹(shù)脂完全填滿(mǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中襯底為一種多孔有機(jī)聚合物或一種多孔織品。
3.如權(quán)利要求1所述的粘合劑，其中襯底為一種有機(jī)聚合物，選自聚四氟乙烯，聚酰胺，聚氨酯，聚酯，聚烯烴，和聚酰亞胺。
4.如權(quán)利要求1所述的粘合劑其中襯底為多孔聚四氟乙烯片。
5.如權(quán)利要求1所述的粘合劑其中襯底為一種由有機(jī)纖維制成的織品，這些有機(jī)纖維選自聚四氟乙烯，聚酰胺，聚氨酯，聚酯，聚烯烴，和聚酰亞胺。
6.如權(quán)利要求1或3所述粘合劑其中導(dǎo)電性金屬為銅或鎳，或二者的序列。
7.如權(quán)利要求1或3所述粘合劑其中樹(shù)脂包括一種有機(jī)聚合物選自環(huán)氧，尿烷，丙烯酸和氰酸酯類(lèi)。
全文摘要
本發(fā)明敘述了一種導(dǎo)電性粘合劑，其由一種多孔襯底制成，該襯底具有許多延伸穿過(guò)它的氣道。限定氣道的襯底壁用一種導(dǎo)電性金屬涂層。這樣提供一種從多孔襯底的一邊到另一邊的連續(xù)外層。余留的氣道體積用一種粘合劑樹(shù)脂完全填滿(mǎn)。該粘合劑可用于連接二個(gè)金屬表面電流。
文檔編號(hào)C09J9/02GK1103423SQ9410817
公開(kāi)日1995年6月7日 申請(qǐng)日期1994年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月3日
發(fā)明者D·R·金 申請(qǐng)人:W·L·戈?duì)柤巴使煞萦邢薰?br>