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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810907262.4 (22)申请日 2018.08.07 (71)申请人 云南科威液态金属谷研发有限公司 地址 655400 云南省曲靖市宣威市虹桥街 道虹桥轻工业园食景路 (72)发明人 陈健田鹏蔡昌礼邓中山 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 王文君王文红 (51)Int.Cl. C09J 9/02(2006.01) C09J 163/00(2006.01) C09J 11/04(2006.01) C09J 11/06(2006。
2、.01) (54)发明名称 一种即配即用中低温固化型液态金属导电 胶及其制备方法 (57)摘要 本发明提出一种即配即用中低温固化型液 态金属导电胶， 包括液态金属、 基体树脂、 固化 剂、 稀释剂、 功能添加剂， 所述功能添加剂为促进 剂、 偶联剂、 消泡剂中的一种或多种； 所述液态金 属为镓基合金、 铋基合金、 铟基合金或锡基合金 中的一种， 且所述液态金属在5232为液 态。 本发明还提出所述即配即用中低温固化型液 态金属导电胶的制备和应用的方法。 本发明提出 的导电胶利用液态金属熔点低、 导电性高的特 性， 在常温下， 把液态金属合金均匀的分散于基 体树脂有机载体中， 形成粒径很小的功能。
3、导电 相。 保温固化后， 液态金属颗粒之间相互接触形 成线或面通路， 减少金属颗粒之间间隙的形成， 提高导电胶的导电性能。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 109135611 A 2019.01.04 CN 109135611 A 1.一种即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 其特征在于， 包括液态金属、 基体树 脂、 固化剂、 稀释剂、 功能添加剂， 所述功能添加剂为促进剂、 偶联剂、 消泡剂中的一种或多 种； 所述液态金属为镓基合金、 铋基合金、 铟基合金或锡基合金中的一种， 且所述液态金属 在5232温度下为液态。 2.根据权利要求1所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶，。
4、 其特征在于， 所述液 态金属为镓铟、 镓锡、 镓锌、 铋铟二元合金中的一种； 或为镓铟锡、 镓铟锌、 铟锡锌、 铋铟锡、 铋铟锌三元合金中的一种； 镓铟锡锌、 铋铟锡锌四元合金中的一种； 或为由铅、 银、 铜、 铝或 铬中的一种或多种与上述二元、 三元、 四元合金中的一种配制而成的中低温多元合金。 3.根据权利要求1所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 其特征在于， 包括质 量份的以下成分： 180-400份液态金属， 100份基体树脂、 10-20份固化剂、 10-15份稀释剂、 0.5-2份促进剂、 1-3份偶联剂、 0-2份消泡剂。 4.根据权利要求1所述的即配即用中低温固化型液。
5、态金属导电胶， 其特征在于， 所述基 体树脂为不饱和聚酯树脂、 环氧树脂、 酚醛树脂、 三聚氰胺甲醛树脂、 呋喃树脂、 聚丁二烯树 脂、 有机硅树脂、 聚酰亚胺中的一种或多种； 所述固化剂为乙二胺、 已二胺、 二乙烯三胺、 三乙烯四胺、 二乙氨基丙胺、 间苯二胺、 顺 丁烯二酸酐、 叔氨类三乙醇胺中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 其特征在于， 所述稀 释剂为亚烷基缩水甘油醚、 丁基缩水甘油醚、 1,4-丁二醇二缩水甘油醚、 乙二醇二缩水甘油 醚、 苯基缩水甘油醚、 聚丙二醇二缩水甘油醚、 C12-14脂肪缩水甘油醚、 苄基缩水甘油醚、 1, 6-已。
6、二醇二缩水甘油醚中的一种或几种； 所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、 乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基三( 烯甲氧基乙氧 基)硅烷、 钛酸酯、 铝酸酯、 三巯丙基三乙氧基硅烷、 3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多 种。 6.根据权利要求1所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 其特征在于， 所述促 进剂为DMP-30、 EP-184、 BDMA、 CT-152X、 DBU、 EP-184、 399、 K-61B、 CT-152X、 2E4MZ(2-乙基-4- 甲基咪唑)中的一种或多种； 所述消泡剂为乳化硅油、 高碳醇脂肪酸酯复合物、 聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、 聚氧 乙烯聚氧丙醇胺醚、 聚氧丙。
7、烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、 聚二甲基硅氧烷、 磷酸酯 消泡剂中的一种或多种； 所述基体树脂为双酚F型环氧树脂， 固化剂为叔胺类三乙醇胺等， 促进剂为2-乙基-4- 甲基咪唑等， 偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷等， 稀释剂为碳12-14烷基缩水甘油醚， 消泡 剂为磷酸酯消泡剂。 7.权利要求1-6任一项所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶的制备方法， 其 特征在于， 包括步骤： 1)按照配比称取所述的液态金属合金、 基体树脂、 固化剂、 稀释剂、 功能添加剂； 2)将称取好的固化剂、 稀释剂、 功能添加剂依次加入基体树脂中， 边加入边搅拌使其混 合成均匀的有机载体， 室温下静置。 8。
8、.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 步骤2)中， 所述搅拌方式为手动搅拌 和磁力搅拌依次进行； 所述磁力搅拌转速为500rad/min-1500rad/min间隔上升， 每5min增 权利要求书 1/2 页 2 CN 109135611 A 2 加200转； 所述搅拌时间为0.5-2h。 9.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 还包括步骤： 3)若所述液态金属熔点高于室温， 将所述熔点高于室温的液态金属合金置于空气中或 真空中作恒温处理； 所述恒温处理时间、 处理温度为液态金属合金转变为液体状态为宜； 优 选地， 所述恒温处理时间为0.5-2h； 优选地， 所述处理温度高。
9、于或等于低熔点合金的熔点， 更为优选地， 所述处理温度高于所述低熔点合金熔点的1-10； 4)将步骤3)中呈液态的液态金属合金加入步骤2)中的均匀有机载体中， 在搅拌状态 下， 室温或加热环境下高速搅拌使其分散， 直至形成膏状物； 优选地， 所述加热搅拌环境温度高于或等于低熔点合金的熔点， 更为优选地， 所述加热 温度高于所述液态金属熔点的1-10。 10.权利要求1-6任一项所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶的应用方法， 其 特征在于， 包括： 将制成的液态金属导电胶应用于测试模块， 利用DSC差式扫描热量仪进行固化工艺确 定， 根据测试的放热峰峰值对应的温度， 在所述峰值对应的温度+。
10、(5-20)的温度下， 固化 0.5-2h。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109135611 A 3 一种即配即用中低温固化型液态金属导电胶及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于微电子材料技术领域， 具体涉及一种中低温固化的导电胶及其制备方 法。 背景技术 0002 随着微电子技术的快速发展， 电子元件的小型化、 微型化及印刷电路板的高密度 化和高度集成化的迅速发展。 导电胶作为一种同时具备导电性能和粘结性能的胶黏剂， 发 挥着越来越重要的作用。 近年来， 导电胶作为一种具有特定功能的基础电子材料， 导电胶已 广泛应用于印刷线路板组件、 发光二极管、 液晶显示屏、 智能卡、 陶瓷电。
11、容、 集成电路芯片等 电子元器件的封装和粘接。 0003 导电胶是一种固化和干燥后具有一定导电性能的特殊胶黏剂,通过在有机聚合物 基体树脂中添加固化剂、 导电填料及其它助剂等制备而成。 导电胶固化后具有与金属相近 的导电性能,可以将同种或不同种导电材料连接在一起,使被连接的材料间形成导电回路。 0004 传统导电胶采用金、 银、 铜等一种或者多种固体导电粉末作为导电填料， 主要是微 纳米级的粉末。 在相同的制备条件下， 金属粉末的粒径越小， 在一定温度进行烧结或固化后 金属粒子间的间隙才越小， 单位体积内的产生的导电通道多， 形成的导电网络导电性才越 好。 金属颗粒的高纯度、 细粒度需求， 对。
12、金属粉末的制备提出了更高的技术要求， 这会延长 粉末的制备时间、 加大设备的损耗， 增加了生产所需投入的成本， 无形中也很大程度增加了 导电胶的制作成本。 0005 为解决此方面存在的问题， 本发明提出一种液态金属导电胶， 导电胶利用液态金 属熔点低、 导电性高的特性， 在常温下， 把液态金属合金均匀的分散于基体树脂有机载体 中， 形成粒径很小的功能导电相。 其典型优点如下： (1)液态金属合金与树脂及其他功能试 剂组成的有机载体形成均匀相， 无需制备合金颗粒， 降低成本； (2)有机载体中添加促进剂、 偶联剂、 稀释剂等， 降低液态金属合金的表面张力， 提高导电胶与基体的粘附性； (3)保温。
13、固 化后， 液态金属颗粒之间相互接触形成线或面通路， 减少金属颗粒之间间隙的形成， 提高导 电胶的导电性能。 发明内容 0006 本发明的目的之一在于提供一种即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 克服现 有的导电胶中金属粉末制备工艺复杂、 成本高、 接触电阻大等技术问题； 0007 本发明的目的之二在于提供上述一种即配即用中低温固化型液态金属导电胶的 制备方法， 将液态金属合金直接分散于基体树脂中， 机械搅拌后获得各组分都均匀混合的 导电胶。 0008 本发明的目的之三在于提供所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶的应 用方法。 0009 本发明的上述目的通过以下技术方案来实现： 说明书 1。
14、/5 页 4 CN 109135611 A 4 0010 一种即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 包括液态金属、 基体树脂、 固化剂、 稀释剂、 功能添加剂， 所述功能添加剂为促进剂、 偶联剂、 消泡剂中的一种或多种； 所述液态 金属为镓基合金、 铋基合金、 铟基合金或锡基合金中的一种， 且所述液态金属在5232 温度下为液态。 0011 其中， 所述液态金属为镓铟、 镓锡、 镓锌、 铋铟二元合金中的一种； 或为镓铟锡、 镓 铟锌、 铟锡锌、 铋铟锡、 铋铟锌三元合金中的一种； 镓铟锡锌、 铋铟锡锌四元合金中的一种； 或为由铅、 银、 铜、 铝或铬中的一种或多种与上述二元、 三元、 四元合金。
15、中的一种配制而成的 中低温多元合金。 0012 所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶， 优选包括质量份的以下成分： 180-400份液态金属， 100份基体树脂、 10-20份固化剂、 10-15份稀释剂、 0.5-2份促进剂、 1-3 份偶联剂、 0-2份消泡剂。 0013 其中， 所述基体树脂为不饱和聚酯树脂、 环氧树脂、 酚醛树脂、 三聚氰胺甲醛树脂、 呋喃树脂、 聚丁二烯树脂、 有机硅树脂、 聚酰亚胺中的一种或多种； 0014 所述固化剂为乙二胺、 已二胺、 二乙烯三胺、 三乙烯四胺、 二乙氨基丙胺、 间苯二 胺、 顺丁烯二酸酐、 叔氨类三乙醇胺中的一种或多种。 0015 其中， 。
16、所述稀释剂为亚烷基缩水甘油醚、 丁基缩水甘油醚、 1,4-丁二醇二缩水甘油 醚、 乙二醇二缩水甘油醚、 苯基缩水甘油醚、 聚丙二醇二缩水甘油醚、 C12-14脂肪缩水甘油 醚、 苄基缩水甘油醚、 1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种或几种； 0016 所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、 乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基三( 烯甲氧基 乙氧基)硅烷、 钛酸酯、 铝酸酯、 三巯丙基三乙氧基硅烷、 3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种 或多种。 0017 其中， 所述促进剂为DMP-30、 EP-184、 BDMA、 CT-152X、 DBU、 EP-184、 399、 K-61B、 CT- 152X、 2E4M。
17、Z(2-乙基-4-甲基咪唑)中的一种或多种； 0018 所述消泡剂为乳化硅油、 高碳醇脂肪酸酯复合物、 聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、 聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、 聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、 聚二甲基硅氧烷、 磷 酸酯消泡剂中的一种或多种。 0019 更优选地， 所述基体树脂为双酚F型环氧树脂， 固化剂为叔胺类三乙醇胺等， 促进 剂为2-乙基-4-甲基咪唑等， 偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷等， 稀释剂为碳12-14烷基缩 水甘油醚， 消泡剂为磷酸酯消泡剂。 0020 所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶的制备方法， 包括步骤： 0021 1)按照配比称取所述的液态金属合金、 基体。
18、树脂、 固化剂、 稀释剂、 功能添加剂； 0022 2)将称取好的固化剂、 稀释剂、 功能添加剂依次加入基体树脂中， 边加入边搅拌使 其混合成均匀的有机载体， 室温下静置； 0023 其中， 步骤2)中， 所述搅拌方式为手动搅拌和磁力搅拌依次进行； 所述磁力搅拌转 速为500rad/min1500rad/min间隔上升， 每5min增加200转； 0024 所述搅拌时间为0.5-2h。 0025 所述的制备方法， 还包括步骤： 0026 3)若所述液态金属熔点高于室温， 将所述熔点高于室温的液态金属合金置于空气 中或真空中作恒温处理； 所述恒温处理时间、 处理温度为液态金属合金转变为液体状态为。
19、 说明书 2/5 页 5 CN 109135611 A 5 宜； 优选地， 所述恒温处理时间为0.5-2h； 优选地， 所述处理温度高于或等于低熔点合金的 熔点， 更为优选地， 所述处理温度高于所述低熔点合金熔点的1-10。 0027 4)将步骤3)中呈液态的液态金属合金加入步骤2)中的均匀有机载体中， 在搅拌状 态下， 室温或加热环境下高速搅拌使其分散， 直至形成膏状物； 0028 优选地， 所述加热搅拌环境温度高于或等于低熔点合金的熔点， 更为优选地， 所述 加热温度高于所述液态金属合金熔点的1-10。 0029 本发明所述的即配即用中低温固化型液态金属导电胶的应用方法， 包括： 0030。
20、 将制成的液态金属导电胶应用于测试模块， 利用DSC差式扫描热量仪进行固化工 艺确定， 根据测试的放热峰峰值对应的温度， 在所述峰值对应的温度+(5-20)的温度下， 固化0.5-2h。 0031 本发明的有益效果在于： 0032 (1)液态金属合金与树脂及其他功能试剂组成的有机载体形成均匀相， 无需制备 合金颗粒， 降低成本； (2)有机载体中添加促进剂、 偶联剂、 稀释剂等， 降低液态金属合金的 表面张力， 提高导电胶与基体的粘附性； (3)保温固化后， 液态金属颗粒之间相互接触形成 线或面通路， 减少金属颗粒之间间隙的形成， 提高导电胶的导电性能。 附图说明 0033 图1是实施例1中液。
21、态金属导电胶固化工艺确定的差热图谱。 具体实施方式 0034 为了使本发明的目的、 技术优势、 特点更加清晰， 下面通过优选实施案例对本发明 作进一步说明， 但本发明内容不局限于以下实施例。 0035 实施例1： 0036 通过搅拌的方式， 把双酚F型环氧树脂、 三乙醇胺2-乙基-4-甲基咪唑、 3-氨丙基三 乙氧基硅烷、 碳12-14烷基缩水甘油醚依次加入混合成乳白色有机载体， 再进行磁力搅拌 (转速从500rad/min至1500rad/min， 每隔5分钟增加200转)， 对溶液进行搅拌0.5h使其形成 混合充分形成有机载体； 0037 再把室温下呈液态的GaInSnZn合金和上述有机载。
22、体混合， 手动搅拌后再进行磁力 搅拌(转速为1500rad/min)0.5h后混合成均匀相， 即可制成液态金属导电胶。 0038 该导电胶总的组分及按质量份数计如下表所示： 0039 0040 将制成的液态金属导电胶应用于测试模块， 利用DSC差式扫描热量仪进行固化工 艺确定， 测试放热峰峰值为137.8(参见图1)， 确定其固化工艺为150下保温0.5h。 0041 固化后， 参照标准 “GB-7124-2008-T-胶粘剂-拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚 说明书 3/5 页 6 CN 109135611 A 6 性材料)” 进行制样并于WDW-50D微机控制电子式万能试验机上进行拉伸剪切。
23、强度测试， 其 测试结果为， 剪切强度8.2Mpa； 按照标准 “ASTM D257-2007 绝缘材料直流电阻或电导率的 标准试验方法 ” 进行制样于四探针电阻率测试仪上测试其体积电阻率4.210-3cm。 0042 实施例2： 0043 通过搅拌的方式， 把双酚F型环氧树脂、 三乙醇胺2-乙基-4-甲基咪唑、 3-氨丙基三 乙氧基硅烷、 碳12-14烷基缩水甘油醚、 磷酸酯消泡剂SF-561依次加入混合成乳白色溶液， 再进行磁力搅拌(转速从500rad/min至1500rad/min， 每隔5分钟增加200转)， 对溶液进行 搅拌0.5h使其形成混合充分形成有机载体； 0044 再把室温下。
24、呈液态的GaInSnZn合金和上述有机载体混合， 手动搅拌后再进行磁力 搅拌(转速为1500rad/min)0.5h后混合成均匀相， 即可制成液态金属导电胶。 0045 该导电胶总的组分及按质量份数计如下表所示： 0046 0047 将制成的液态金属导电胶应用于测试模块， 利用DSC差式扫描热量仪进行固化工 艺确定， 测试峰放热峰峰值为138.5， 确定其固化工艺为150下保温0.5h. 0048 固化后， 参照标准 “GB-7124-2008-T-胶粘剂-拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚 性材料)” 进行制样并于WDW-50D微机控制电子式万能试验机上进行拉伸剪切强度测试， 其 测试结果9.。
25、0Mpa； 按照标准 “ASTM D257-2007 绝缘材料直流电阻或电导率的标准试验方 法 ” 进行制样于四探针电阻率测试仪上测试其体积电阻率3.810-3cm。 0049 实施例3： 0050 通过搅拌的方式， 把双酚F型环氧树脂、 三乙醇胺2-乙基-4-甲基咪唑、 3-氨丙基三 乙氧基硅烷、 碳12-14烷基缩水甘油醚、 磷酸酯消泡剂SF-561依次加入混合成乳白色溶液， 再进行磁力搅拌(转速从500rad/min至1500rad/min， 每隔5分钟增加200转)， 对溶液进行搅 拌0.5h使其形成混合充分形成有机载体； 0051 再把室温下呈液态的GaInSnZn合金和上述有机载体。
26、混合， 手动搅拌后再进行磁力 搅拌(转速为1500rad/min)0.5h后混合成均匀相， 即可制成液态金属导电胶。 0052 该导电胶总的组分及按质量份数计如下表所示： 说明书 4/5 页 7 CN 109135611 A 7 0053 0054 将制成的液态金属导电胶应用于测试模块， 利用DSC差式扫描热量仪进行固化工 艺确定， 测试放热峰峰值为145.8， 确定其固化工艺为150下保温0.5h。 0055 固化后， 参照标准 “GB-7124-2008-T-胶粘剂-拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚 性材料)” 进行制样并于WDW-50D微机控制电子式万能试验机上进行拉伸剪切强度测试， 其 测试结果9.1Mpa； 按照标准 “ASTM D257-2007 绝缘材料直流电阻或电导率的标准试验方 法 ” 进行制样于四探针电阻率测试仪上测试其体积电阻率4.010-3cm。 0056 最后应说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围， 其均应当涵盖在本发 明的权利要求范围当中。 说明书 5/5 页 8 CN 109135611 A 8 图1 说明书附图 1/1 页 9 CN 109135611 A 9 。