CN109979646A - 各向异性导电丝网、块材和膜片的制备方法及制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种各向异性导电丝网、块材和膜片的制备方法及制品。将导电丝与绝缘纤维丝进行网状编织制得各向异性导电丝网。将丝网与绝缘介质进行叠置，并加压、加热，制得各向异性导电块材。将各向异性导电块材进行界面切片，并对导电丝端部进行抛光和镀涂处理，对膜片表面进行去粘附性处理，制得各向异性导电膜片。本发明通过简单工艺制作出的导电丝网，便于大规模制造。所制作出的导电膜片，可以完成近似无损伤、高频、高功率和高效率的微波集成电路测试。制备膜片的各中间产物，可以独立使用，并为后续产品的制备提供便利。

Description

各向异性导电丝网、块材和膜片的制备方法及制品

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其是一种各向异性导电丝网、块材和膜片的制备方法及制品。

背景技术

随着电子产品小型化、轻量化和多功能化的市场发展需求，如何快速准确地完成高密度微波集成电路的性能测试成为人们关注的焦点。在传统的测试方法中，需将BGA、PGA或QFN等封装形式的被测件焊接或粘接在测试板上。这种方法存在如下问题：（1）焊接或粘接为刚性连接，测试合格后再解焊，容易造成焊盘损伤，影响后续使用过程的可靠性；（2）测试前后的工艺步骤多，耗时长，造成测试效率低下。

如果使用各向异性弹性导电膜片代替焊接或粘接工艺，形成被测件与测试板间的临时性电气互连，则可以实现高密度微波集成电路的弹性测试。相比传统方法，它具有如下优点：（1）显著降低焊盘损伤几率；（2）提高测试效率；（3）可满足高频、大功率器件的测试需求。然而，目前可以应用于微波集成电路测试的各向异性弹性导电膜片的制备工艺发展不成熟，主要难点在于如何保证导电膜片既具备一定弹性，又具有单向导电性。通过在橡胶内均匀混入导电颗粒的方法，或是在聚四氟乙烯板中嵌入毛纽扣或弹性探针的方法，可以解决这个难题。但是，前者形成的导电通路易短路，电阻率大，散热效率低，无法满足高频、大功率微波器件的高性能测试要求。后者的毛纽扣或弹性探针的尺寸较大，使用过程中需要与测试板和被测件的焊盘一一对应，对位精度的要求较高，测试效率低，不适宜批量生产应用。

美国专利US6566608B2公布了一种各向异性导电薄膜的制备方法，即：通过一种内含金属丝外包介质层的绝缘线等间距缠绕、树脂涂覆和机械切割等工艺获得各向异性导电薄膜。按照这种方法，假设绝缘线直径为100微米，线与线紧密排列，绕线100周方可获得宽度仅1厘米的导电膜，同时每次绕线后都需进行树脂涂覆和烘干，这表明该加工方法的生产效率过低，仅停留在实验室研究阶段，无批量生产的可能。

美国专利US5371654公布了一种用于三维互连封装的各向异性弹性导电膜片的制备方法。利用打丝、填胶、酸蚀等方法获得内嵌金属丝的各向异性弹性导电膜片，它提供了一种新型弹性膜片的制备思路，但是这种方法同样存在着可生产性差的问题。以直径为20微米，横纵向间距为50微米的金属丝矩阵排列结构为例，仅1平方厘米就需打4万根金属丝，在实际生产中不可能采用代价如此高昂的方案。另外，填胶时，纤细的金属丝四周无任何支撑，专利中也并未给出金属丝抗倒伏的解决方案，因此该方法难以维持预设的周期性导电结构，不能应用于微波集成电路测试。

美国专利US5262226公布了一种各向异性导电膜片的制备方法。利用光刻、阳极氧化、酸洗等工艺形成内嵌铝丝的氧化铝各向异性导电膜片。这种加工方法可实现大规模工业生产，但是获得的膜片厚度太薄（1～100微米），其应用范围受限。同时，该类膜片无弹性，无法应用于弹性测试。

纵观上述现有技术可以发现，现有各向异性导电膜片制备方法存在的一个很大的问题在于：未能通过低成本的方案制备出便于大规模制造的、按照规则排列的金属丝分布。也未能提供一种制作简便、低成本、便于生产加工的制备弹性膜片的中间产物。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述全部或部分问题，提供一种各向异性导电丝网的丝网编织方法及其制品、各向异性导电块材的制备方法及其制品、各向异性弹性导电膜片的制备方法及其制品。通过简单方法制备出按照规则排列的导电丝分布，以及用于微波集成电路的弹性测试，近乎零损伤焊盘，可用于高频、大功率、高精度、高效率测试的各向异性弹性导电膜片及其中间产物。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于制备各向异性导电丝网的丝网编织方法，包括以下步骤：

将表面进行镀涂处理的导电丝，与绝缘纤维丝进行网状编织，编织过程中，保证导电丝方向一致，以获得各向异性导电丝网。

网状编织即为编织成网状结构，这样，可以仅通过纤维丝而无需外部设施，实现对导电丝方向和位置的限定。通过编织形式使得各向异性导电丝网的制备成本低、效率高，便于大规模制造。镀涂处理可以提高导电丝的抗腐蚀/抗氧化能力，延长导电丝使用寿命，同时也便于长久保存。采用上述简单的方法，可以获得各向异性导电丝网。

进一步的，上述导电丝的丝径为5-300微米。

进一步的，上述纤维丝的丝径为5-500微米。

上述丝径的导电丝和纤维丝，便于制造，同时，兼顾了集成电路中的焊盘尺寸与结构的传输性能。对于不同的测试要求，可以选用不同丝径的导电丝和纤维丝。

本发明还公开了一种各向异性导电丝网，其由上述丝网编织方法制备而成。

为解决上述全部或部分问题，本发明公开了一种各向异性导电块材的制备方法，包括以下步骤：

将利用上述丝网编织方法所编织的各向异性导电丝网与绝缘介质按照指定顺序整理，形成叠层结构，整理过程中，保持各层丝网的导电丝方向一致；

对叠层结构进行加压、加热，使丝网与绝缘介质紧密粘合，获得单向导电块材。

上述方案，利用简单的方法，即可快速制成具备单向导电能力的块材。并且，可以根据应用场景，灵活地调整块材尺寸（依据于叠层结构中丝网与绝缘介质的层数和厚度）和材料。

进一步的，上述按指定顺序整理具体为：将丝网与绝缘介质依次进行叠置。

叠置即逐层叠放。叠置可以使得膜片中嵌入的导电丝按照指定结构排列。

进一步的，上述绝缘介质为弹性材料。

在不同的应用领域，导电块材呈现弹性或刚性的特征，这可以通过绝缘介质材料的选材进行控制。

本发明还公开了一种各向异性导电块材，其由上述各向异性导电块材的制备方法制备而成。显然，针对不同的使用环境，可以制备出具备刚性或弹性的各向异性导电块材，这由所选用的绝缘介质的材料特性决定。

为解决上述全部或部分问题，本发明公开了一种各向异性弹性导电膜片的制备方法，包括以下步骤：

以非平行于丝网方向，将上述各向异性导电块材切割成预定厚度的薄片；

对薄片表面进行物理或化学处理，消除绝缘介质表面的粘附性；

对薄片的导电丝端部进行镀涂处理。

在选用弹性绝缘介质时，通过上述制备方法所制得的膜片，具备良好弹性，可以被反复利用；膜片的厚度极薄，所引入的***损耗非常小；膜片上密集排布导电丝，使得在使用膜片时，无需精确定位，极大降低了对位难度，提高了测试效率；所制得的膜片可以避免被粘贴到测试板或待测件上；对于膜片和导电丝的处理可以延长膜片使用/存放寿命。

进一步的，在对导电丝端部进行镀涂处理之前，先对所切割的薄片中导电丝的端部进行抛光处理。

对导电丝的端头进行抛光处理，降低了其表面的粗糙度，进而降低了对焊盘（接触物）的损伤。

本发明还提供了一种各向异性弹性导电膜片，其由上述各向异性弹性导电膜片的制备方法制得。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明制备各向异性导电丝网、块材和膜片的方法均非常简单，工艺参数根据应用场景可进行灵活调整，制品应用范围广。

2、本发明所制得的膜片具有良好的弹性，超细导电丝小间距排列，可以完成近似无损伤、高频、高功率和高效率的微波集成电路测试。

3、本发明所制得的弹性膜片在使用时无需精确定位，降低了弹性测试夹具的制作难度和测试安装难度，大幅提高了测试效率。

4、本发明中所述弹性膜片的制备过程简单，加工便捷灵活，与现有的制备方法相比，本发明满足工业化生产的要求，实现批量化生产的可行性高。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是丝网编织的一个实施例。

图2是丝网与绝缘介质叠置的一个实施例。

图3是固化形成单向导电橡胶块的一个实施例。

图4是垂直切割膜片的一个实施例。

图5是以锐角切割膜片的一个实施例。

图中，1为不锈钢丝，2为尼龙丝，3为硅胶片，4为丝网，5为叠层结构，6为加压夹具。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

本实施例公开了一种用于制备各向异性导电丝网的丝网编织方法，该编织方法包括：

将表面进行镀涂处理的导电丝，与绝缘纤维丝进行网状编织，编织过程中，保证导电丝方向一致，以获得二维单向导电丝网。

在一个实施例中，编织方法如下：

对用于编织的导电丝表面进行镀涂处理，获得具备镀涂层保护的导电丝；

将经过镀涂处理的导电丝与绝缘纤维丝进行混合编织，形成网状结构；编织过程中，保证导电丝方向一致。这样，就获得了二维单向导电丝网。

所谓镀涂处理，是指在物体的表面镀上一层保护层，防止物体生锈、被腐蚀或脏污等。

上述导电丝，是指通过各种工艺加工而成的，富有一定弹性的、易导电、易导热的丝状物。在一个实施例中，为金属丝。在一个实施例中，金属丝的丝径为20-60微米、80-150微米、170-280微米。上述纤维丝，是指天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理工艺制得的具有纺织性能的纤维，具有绝缘性好、韧性强和耐磨性好等特点。典型纤维丝的丝径为25-60微米、70-160微米、180-260微米、275-460微米。

实施例二

本实施例公开了一种用于制备各向异性导电丝网的丝网编织方法，该编织方法包括：

将不锈钢丝、铍铜丝、钨丝、钼铜丝、铝丝等中的一种或多种表面镀涂金、镍金、镍镉等中的一种或多种涂层。本实施例中的涂层材料具有良好的导电性、导热性和耐磨性。

将经镀涂后的导电丝与涤纶纤维、腈纶纤维、维纶纤维、氨纶纤维、锦纶纤维等中的一种或多种进行经纬向混合编织，获得二维单向导电丝网。

在一个具体实施方式中，导电丝的丝径根据制备难度和应用场景，可在5-300微米间进行选取，纤维丝的丝径可在5-500微米间进行选取。例如在射频测试上，导电丝的丝径取20-60微米，纤维丝的丝径取25-60微米。当然，根据不同的测试场景（例如交/直流特性测试）以及所选用的材料的不同，丝径可以进行对应的选择。利用上述方法，可以制得单向导电丝网。

实施例三

基于上述实施例，本实施例公开了一种各向异性导电块材的制备方法，包括以下步骤：

将上述二维单向导电丝网与绝缘介质按照指定顺序叠置，例如交替叠置，形成叠层结构，整理过程中，保持各层丝网的导电丝方向一致；

对叠层结构进行加压、加热，使丝网与绝缘介质紧密粘合，获得单向导电块材。

通过上述实施例，可以得到各向异性的导电块材。

在一个具体实施例中，上述绝缘介质选用橡胶或树脂。所述橡胶为硅橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶等中的一种或几种的配伍。所述树脂为聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰氨树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚酯树脂等中的一种或几种的配伍。

上述实施例的选材，通过相应的制造工艺，可以制得弹性和非弹性的各向异性导电块材。

实施例四

基于上述实施例，本实施例公开了一种各向异性弹性导电膜片的制备方法，其制备工艺是依次采用丝网编织、叠层压合、机械切割、化学抛光和镀涂。制备方法依次包括以下步骤：

A．将导电丝进行表面镀涂处理，获得具有镀层保护的导电丝；若所选用的导电丝已进行镀涂处理，则跳过该步骤；

B．将导电丝与绝缘纤维丝进行丝网编织，保证导电丝方向一致，获得二维单向导电丝网；

C．将丝网与弹性绝缘介质按照指定顺序整理，形成叠层结构，整理过程中保持各层丝网的导电丝方向一致；

D．对叠层结构进行加热、加压，使丝网与绝缘介质紧密粘合，获得单向导电块材；

E．以非平行于丝网方向将块材切割成预定厚度的薄片；

F．抛光薄片暴露出的导电丝末端；

G．对薄片表面进行物理或化学处理，消除绝缘介质表面的粘附性；

H．对薄片导电丝端部表面进行镀涂处理。即可获得用于微波集成电路测试的各向异性弹性导电膜片。

各向异性弹性导电膜片在使用过程中几乎不会损坏BGA球、凸点、焊盘等接触物，与接触物间属于近似无损伤连接。

实施例五

一种各向异性弹性导电膜片的制备方法，依次包括以下步骤：

A．将不锈钢丝、铍铜丝、钨丝、钼铜丝、铝丝等中的一种表面镀涂金、镍金、镍镉等中的一种涂层，若所选用金属丝已进行了镀涂处理，则跳过该步骤。

B．将经镀涂后的导电丝与涤纶纤维、腈纶纤维、维纶纤维、氨纶纤维、锦纶纤维等中的一种进行经纬向混合编织，获得二维单向导电丝网。

C．将丝网与弹性树脂或橡胶等绝缘介质进行交替叠置，形成叠层结构。用夹具对叠层结构进行预固定，叠置过程中保持导电丝方向一致。可选地，所述橡胶为硅橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶等中的一种或几种的配伍。可选地，所述树脂为聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰氨树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚酯树脂等中的一种或几种的配伍。

D．对叠层结构进行加热、加压，使丝网与绝缘介质紧密粘合，获得单向导电块材。

E．以非平行于丝网方向，将块材机械切割成厚度为0.2-1mm的均匀薄片；所谓机械切割，属于冷切割，是指通过外力使被加工材料发生断裂分离的一种切割方法。

F．通过物理或化学方法抛光薄片暴露出的导电丝末端；所谓抛光，是指通过机械、化学或电化学的方法，使导电丝末端表面粗糙度降低，获得光亮且平整表面的一种加工方法。

G．将薄片表面进行物理或化学处理，消除绝缘介质表面的粘附性。

H．在导电丝端部表面镀涂金、镍金、镍镉等中的一种涂层。

实施例六

一种各向异性弹性导电膜片的制备方法，包括以下步骤：

（1）如图1所示，将表面镀金，丝径为25微米的不锈钢丝与丝径为30微米的尼龙丝进行混合编织，获得X方向为不锈钢丝，Y方向为尼龙丝的二维单向导电丝网。当然，若需要获得多个方向的导电效果，还可在相应方向布置不锈钢丝，进行三维编织。

（2）将厚度为100微米的半固化硅胶片与厚度为55微米的丝网裁成大小相等的方块，沿Z方向将硅胶片与丝网进行交替叠层。叠层过程中注意保持每相邻两层丝网的不锈钢丝的方向一致，如图2所示。

（3）使用加压夹具对叠层结构进行预固定，在70℃下对叠层结构施加0.5MPa的压力，压合30分钟，获得完全固化的单向导电橡胶块，如图3所示。

（4）平行于YZ平面将单向导电块切割成厚度为0.2～1毫米的均匀薄片，进行导电丝末端抛光处理，介质表面硫化处理，不锈钢丝端部表面化镀镍金，即获得导电丝垂直型各向异性弹性导电膜片，如图4所示。

（5）沿与YZ面成20度夹角的平面将单向导电块切割成厚度为0.2～1毫米的均匀薄片，进行导电丝末端抛光处理，介质表面硫化处理，不锈钢丝端部表面化镀镍金，即获得导电丝倾斜型各向异性弹性导电膜片，如图5所示。

需要说明的是，本发明中导电丝直径、绝缘纤维丝直径、导电丝之间间距、绝缘纤维丝之间间距、叠层间距、叠层层数均可以根据具体应用需求进行灵活地调节。例如，针对BGA封装样件的射频性能测试，以直径为300-500微米的BGA球为例，采用上述实施例中的制备参数，通常需要叠置200-300层才可得到足够厚度的叠层结构，制得满足使用要求的各向异性弹性导电膜片。

实施例七

本实施例公开了一种各向异性弹性导电膜片，其由实施例四-六任一实施例的制备方法制得。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种用于制备各向异性导电丝网的丝网编织方法，其特征在于，所述编织方法包括：

将表面进行镀涂处理的导电丝，与绝缘纤维丝进行网状编织，编织过程中，保证导电丝方向一致，以获得各向异性导电丝网。

2.如权利要求1所述的丝网编织方法，其特征在于，所述导电丝的丝径为5-300微米。

3.如权利要求1或2所述的丝网编织方法，其特征在于，所述绝缘纤维丝的丝径为5-500微米。

4.一种各向异性导电块材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将利用如权利要求1-3之一所述的丝网编织方法所制得的各向异性导电丝网与绝缘介质按照指定顺序整理，形成叠层结构，整理过程中，保持各层丝网的导电丝方向一致；

对所述叠层结构进行加压、加热，使丝网与绝缘介质紧密粘合，获得各向异性导电块材。

5.如权利要求4所述的各向异性导电块材的制备方法，其特征在于，所述按指定顺序整理具体为：将所述丝网与绝缘介质依次进行叠置。

6.如权利要求4或5所述的各向异性导电块材的制备方法，其特征在于，所述绝缘介质为弹性材料。

7.一种各向异性导电块材，其特征在于，所述各向异性导电块材由权利要求4-6之一所述的各向异性导电块材的制备方法制备而成。

8.一种各向异性弹性导电膜片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

以非平行于丝网方向，将如权利要求6所述的各向异性导电块材的制备方法所制得的各向异性导电块材切割成预定厚度的薄片；

对所述薄片表面进行物理或化学处理，消除绝缘介质表面的粘附性；

对所述薄片的导电丝端部进行镀涂处理。

9.如权利要求8所述的各向异性弹性导电膜片的制备方法，其特征在于，在对导电丝端部进行镀涂处理之前，先对所切割的薄片中导电丝的端部进行抛光处理。

10.一种各向异性弹性导电膜片，其特征在于，其由如权利要求8-9之一的制备方法制得。