一种镀镍导电微球及其制备方法与流程

专利2026-02-02  4


本发明属于导电微球,具体涉及一种镀镍导电微球及其制备方法。


背景技术:

1、各向异性导电胶膜(acf)作为一种新兴的绿色、环保微电子封装互连材料。研究发现,acf中掺入一定量的导电微球,在acf软化过程中受到粘接温度和压力作用下,导电微球与芯片凸台或者基板底盘的接触面积越大,acf的导电性能会更加优异。

2、目前市面上的导电微球主要为核壳结构的导电微球,即以高分子微球为核,在其表面通过化学镀法镀上一层金属为壳,相比于纯金属导电微球,核壳结构导电微球具有低成本,低密度,真圆度高等优点。然而,常规的化学镀法制备的导电微球表面经常出现晶胞粗大,镀层表面晶胞堆积等问题,这会导致晶胞突起处镀层易脱落,从而降低导电微球导电性。


技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种镀层平整度高、结合力好、导电性能好的导电微球的制备方法。

2、为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种导电微球的制备方法,包括以下步骤:

3、s1、将聚苯乙烯微球依次经过粗化处理、敏化处理和活化处理,然后分散于去离子水中,调节ph值为9-11,得到微球分散液;

4、s2、将化学镀液升温至40-60℃,加入微球分散液后搅拌10-15min,调节ph至9-10并加入还原剂补充液,继续搅拌10-15min后再次调节ph至9-10并加入还原剂补充液,镀液无气泡产生5-10min后停止搅拌,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到镀镍导电微球。

5、作为导电微球的制备方法进一步的改进:

6、优选的,粗化处理的具体过程如下:将浓度50wt%的硫酸和浓度3m的2-巯基乙磺酸溶液按照10:(1-5)的体积比混合,作为粗化剂;将聚苯乙烯微球按1g:(10-20)ml的比例加入到粗化剂中,在55-65℃下搅拌1-2h后,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到粗化微球。

7、优选的,敏化处理的具体过程如下:将粗化微球按1g:(30-40)ml的比例加入到浓度40g/l氯化亚锡溶液中,在55-60℃恒温水浴下搅拌30-45min,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到敏化微球。

8、优选的,活化处理的具体过程如下:将敏化微球按1g:(30-40)ml的比例加入到4g/l硝酸钯溶液,在45-55℃恒温水浴下搅拌1-2h,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到活化后的聚苯乙烯微球。

9、优选的,步骤s1中活化后的聚苯乙烯微球在去离子水中的分散浓度为0.02-0.05g/ml,步骤s2中微球分散液在化学镀液中的添加量为1.5-2.5wt%。

10、优选的,所述化学镀液包括以下质量的组分:镍盐10-20g、络合剂5-20g、缓冲剂15-40g、还原剂5-15g、稳定剂0.01-0.02g、低共熔溶剂10-20g、去离子水1000g。

11、优选的,所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、次磷酸镍、碳酸镍中的一种或两种以上的组合;或者,所述络合剂为edta、柠檬酸、柠檬酸盐、氯化铵、丁二酸、丁二酸盐、三乙醇胺、乙二胺、乳酸中的一种或两种以上的组合;或者,所述缓冲剂为乙酸钠;或者,所述还原剂为次亚磷酸钠。

12、优选的,所述稳定剂由质量比为1:3的植酸锌和醋酸镧混合而成;或者,所述低共熔溶剂由质量比为1:(1-3)的甜菜碱与月桂醇混合而成。

13、优选的,步骤s1和s2中采用浓度4g/l的氢氧化钠调节ph;所述还原剂补充液为8-15g/l的次亚磷酸钠溶液。

14、本发明的目的之二是提供一种上述任意一项所述导电微球的制备方法制得的导电微球。

15、本发明相比现有技术的有益效果在于:

16、1)现有技术制得的导电微球的镀层平整度较低,会导致导电微球镀层局部脱落,从而降低导电性。本发明在聚苯乙烯微球的粗化阶段,采用2-巯基乙磺酸与硫酸混用作为粗化剂,使聚苯乙烯微球的表面带磺酸基团,增加亲水性和比表面积,提高镀层与聚苯乙烯微球的结合能力,使得镍层更好地附着在聚苯乙烯微球的表面,改善聚苯乙烯微球的粗化效果,形成性能稳定的导电微球。

17、2)本发明的化学镀液包括镍盐、络合剂、缓冲剂、还原剂、稳定剂、低共熔溶剂和去离子水,各组分之间相互作用,共同提高了导电微球的镀层平整度,并提高导电微球的导电性能。

18、本发明的镍盐是镀液中的主盐,主要作为二价镍离子的供给源,镍离子在还原剂的作用下被还原成金属镍,并沉积在微球表面,形成镀镍导电层;络合剂能够与化学镀液中的镍离子发生络合反应,生成络合物,降低了游离态金属离子的浓度,且减少金属离子的水解反应,有助于控制镀液中的反应速率和镀层的沉积过程,保持镀液的稳定性,确保镀镍过程的顺利进行,提高了导电微球的镀层平整度。

19、本发明以植酸锌和醋酸镧为稳定剂加入到镀液中后,采用不同价电子构型的锌离子和镧离子,二者协同作用会被吸附在活性中心表面,降低活性位点的活性,阻滞金属离子的还原过程,很好地抑制化学镀液的自发分解,从而使镍磷晶粒有序沉积在微球表面,起到细化镀层晶粒作用,进而形成平整无明显晶粒堆积的导电微球镀层。

20、本发明以甜菜碱、月桂醇为化学镀液中的低共熔溶剂,甜菜碱为氢键受体,月桂醇为氢键供体,一方面对金属盐、金属氧化物具有较好的溶解性,减少化学镀液的表面张力,可以防止镀液从基底金属表面“反弹”回来,有助于形成平滑、无孔洞的沉积镍层;另一方面可以起到加速电子传导的作用,进而协同还原剂提高化学镀的速度。

21、3)本发明制得的导电微球镀层平整,镀层表面无明显晶粒堆积,降低了镀层表面堆积脱落带来的导电性降低风险。本发明操作方法简便无繁琐的步骤,扩大化量产无需购置其他设备辅助。



技术特征:

1.一种镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,粗化处理的具体过程如下:将浓度50wt%的硫酸和浓度3m的2-巯基乙磺酸溶液按照10:(1-5)的体积比混合,作为粗化剂;将聚苯乙烯微球按1g:(10-20)ml的比例加入到粗化剂中,在55-65℃下搅拌1-2h后,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到粗化微球。

3.根据权利要求2所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,敏化处理的具体过程如下:将粗化微球按1g:(30-40)ml的比例加入到浓度40g/l氯化亚锡溶液中,在55-60℃恒温水浴下搅拌30-45min,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到敏化微球。

4.根据权利要求3所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,活化处理的具体过程如下:将敏化微球按1g:(30-40)ml的比例加入到4g/l硝酸钯溶液,在45-55℃恒温水浴下搅拌1-2h,过滤、用去离子水洗涤至中性后烘干,得到活化后的聚苯乙烯微球。

5.根据权利要求1所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,步骤s1中活化后的聚苯乙烯微球在去离子水中的分散浓度为0.02-0.05g/ml,步骤s2中微球分散液在化学镀液中的添加量为1.5-2.5wt%。

6.根据权利要求1或5所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,所述化学镀液包括以下质量的组分:镍盐10-20g、络合剂5-20g、缓冲剂15-40g、还原剂5-15g、稳定剂0.01-0.02g、低共熔溶剂10-20g、去离子水1000g。

7.根据权利要求6所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、次磷酸镍、碳酸镍中的一种或两种以上的组合;或者,所述络合剂为edta、柠檬酸、柠檬酸盐、氯化铵、丁二酸、丁二酸盐、三乙醇胺、乙二胺、乳酸中的一种或两种以上的组合;或者,所述缓冲剂为乙酸钠;或者,所述还原剂为次亚磷酸钠。

8.根据权利要求6所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,所述稳定剂由质量比为1:3的植酸锌和醋酸镧混合而成;或者,所述低共熔溶剂由质量比为1:(1-3)的甜菜碱与月桂醇混合而成。

9.根据权利要求1所述的镀镍导电微球的制备方法,其特征在于,步骤s1和s2中采用浓度4g/l的氢氧化钠调节ph;所述还原剂补充液为8-15g/l的次亚磷酸钠溶液。

10.一种权利要求1-9任意一项所述镀镍导电微球的制备方法制得的镀镍导电微球。


技术总结
本发明属于导电微球技术领域,具体涉及一种镀镍导电微球及其制备方法。本发明先将聚苯乙烯微球依次经过粗化处理、敏化处理和活化处理,然后分散在去离子水中得到分散液,再和化学镀液混合化学镀。在粗化阶段采用2‑巯基乙磺酸与硫酸混用作为粗化剂,改善聚苯乙烯微球的粗化效果,提高镀层与聚苯乙烯微球的结合能力;同时在镀液中引入稳定剂与低共熔溶剂,提高化学镀效果;多方面结合共同提高了导电微球的镀层平整度,并提高导电微球的导电性能。解决了常规的化学镀法制备的导电微球表面出现晶胞粗大、镀层表面晶胞堆积等问题导致的导致晶胞突起处镀层易脱落、导电微球导电性差的问题,操作方法简便易行,具有广泛的应用前景。

技术研发人员:邱大志,陶仁梅,赵东,何烨谦,黄德新,龚升
受保护的技术使用者:合肥中聚和成电子材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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