CN113539549A - 一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用，所述热固化导电胶膜以重量份计包括如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯25～45份，环氧树脂3～5份以及树枝状银包铜粉50～70份。所述热固化导电胶膜的制备方法包括如下步骤：将饱和聚酯树脂、环氧树脂、树枝状银包铜粉以及任选地抗氧剂混合均匀，得到所述热固化导电胶膜。该热固化导电胶膜具有粘合性强、耐高温、柔韧性好以及屏蔽性能优异的优点，可用于挠性印刷电路板中的导电屏蔽材料。

Description

一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于导电屏蔽材料技术领域，具体涉及一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用。
背景技术
挠性印刷线路板具有优异的耐弯折性，满足了近年来平板电脑、通信设备、手机等电子产品的高性能化和小型化的要求。在挠性印刷线路板中，为了屏蔽挠性印刷电路板产生的电磁噪音，通常需要在挠性印刷电路板上贴合上具有屏蔽性能的导电屏蔽胶膜。导电屏蔽胶膜一般包括基材以及设置在基材表面的具有导电屏蔽性能的热固化导电胶膜，基材的厚度较薄，以便更好的贴合耐性印刷线路板，使其耐弯折性不受损。
近年来，对于导电电磁屏蔽材料的研究也越来越多，例如，CN111138706A公开了一种具有梯度填料结构的聚合物电磁屏蔽复合泡沫及其制备方法，制备时先在空心玻璃微球上负载导电金属，得低密度导电粒子；然后制备导电粒子-聚合物复合材料；最后对复合材料进行发泡处理得到电磁屏蔽复合泡沫。CN112126197A公开了一种交替多层环氧树脂基导电复合微孔发泡材料的制备方法：将环氧树脂100份、固化剂60～100份、助剂0.05～1份在80～95℃下反应，冷却得到固态混合物；取100份与导电粒子0～30份、发泡剂0.3～3份球磨分散2～30min得到环氧混合物粉末；先将一种环氧混合物粉末压实，再倒入相同质量另一种配方的环氧混合物粉末，压实为两层结构，如此重复得到多层待发泡样，在90～160℃发泡成型2～4h；然后升温至180～200℃保温2h，自然冷却至室温脱模即得到。虽然目前这些材料均具有一定的导电屏蔽性能，但是屏蔽效果并不理想。
因此，研究出一种具有优异屏蔽性能的热固化导电胶膜，具有重要的实际意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热固化导电胶膜及其制备方法和应用，本发明采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂以及树枝状银包铜粉进行复配，使得最终制备出的热固化导电胶膜的可以实现粘合性强、耐高温、柔韧性好以及屏蔽性能优异的效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种热固化导电胶膜，所述热固化导电胶膜以重量份计包括如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯25～45份，环氧树脂3～5份以及树枝状银包铜粉50～70份。
本发明中，选用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基体树脂，使得热固化导电胶膜具有优异的耐高温性能，固化后粘性强，同时利于成膜；而环氧树脂起到粘性补强作用，与聚对苯二甲酸乙二醇酯复配，使得制备出的热固化导电胶膜与基材的粘合力强，同时耐高温性增强；树枝状银包铜粉的引入，使得热固化导电胶膜具有优异的屏蔽性能和导电性能。
本发明中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯25～45份，例如可以为26份、30份、32份、34份、35份、40份、41份、42份或43份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，当热固化导电胶膜组分中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的含量过少时，其耐高温性、粘性下降，且不利于最终热固化导电胶膜成膜；当所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的含量过多时，会使得热固化导电胶膜的韧性降低，导电粒子树枝状银包铜粉含量相对降低，使得屏蔽性能下降。
环氧树脂3～5份，例如可以为3.2份、3.5份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.5份、4.7份或4.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
环氧树脂的含量过低时，粘性补强效果不明显，同时耐高温性能也会有所下降；当环氧树脂的含量过高时，不利于热固化导电胶膜的成膜。
树枝状银包铜粉50～70份，例如可以为51份、52份、53份、55份、60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份或69份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
树枝状银包铜粉，相比于其他形状的银包铜粉以及导电粒子，由于其独特的结构以及含有单质银和单质铜，因此具有更加优异的屏蔽性能。当热固化导电胶膜中树枝状银包铜粉的含量过低时，使得热固化导电胶膜的导电屏蔽性能下降；当热固化导电胶膜中树枝状银包铜粉的含量过高时，会使得热固化导电胶膜的柔性下降，不利于胶膜的成膜。
优选地，所述热固化导电胶膜的厚度为20～60μm，例如可以为22μm、25μm、30μm、35μm、40μm、42μm、50μm、55μm或58μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、含磷环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂或脂环族环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述树枝状银包铜粉的粒径为5～15μm，例如可以为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm或14μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述树枝状银包铜粉中铜为单质铜。
优选地，所述树枝状银包铜粉中银为单质银。
优选地，所述树枝状银包铜粉中银的质量百分含量为3～30％，例如可以为5％、6％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、15％、17％、20％、21％、22％、23％、25％、27％或29％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合度为100～200，例如可以为110、120、130、140、150、160、170、180或190，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，所述热固化导电胶膜以重量份计还包括0.2～0.5份的抗氧剂，抗氧剂的重量份例如可以为0.22份、0.24份、0.25份、0.3份、0.32份、0.35份、0.4份、0.42份、0.45份、0.47份或0.49份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂和/或受阻酚类抗氧剂。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的热固化导电胶膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂、树枝状银包铜粉以及任选地抗氧剂混合均匀，得到所述热固化导电胶膜。
优选地，所述混合的方法为搅拌。
优选地，所述搅拌的时间为60～90min，例如可以为62min、65min、68min、70min、72min、75min、78min、80min、82min、84min、85min、86min、88min或89min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的热固化导电胶膜的应用，所述热固化导电胶膜用于挠性印刷电路板中的导电屏蔽材料。
本发明中，所述导电屏蔽材料包括基材以及设置于所述基材单侧的如第一方面所述的热固化导电胶膜。
优选地，所述基材包括PET离型膜和/或PE离型膜。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过选用特定种类的聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂以及树枝状银包铜粉以特定含量进行复配，使得最终制备出的热固化导电胶膜具有优异的导电屏蔽性能，在3GHz的条件下，屏蔽效能可达到58.3～61.8dB以上，同时粘合力强，厚度为25mm时，粘结力可达到3460～4460gf，在260℃下，无气泡、熔融、烧蚀，耐高温性能优异。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下实施例及对比例所使用的材料包括：
(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯：上海慎行化工有限公司，ES100；
(2)饱和聚酯树脂：武汉能仁医药化工，3501-5；
(3)邻甲酚醛环氧树脂：广州太吉新材料有限公司，TaiLuck-HP7200；
(4)树枝状银包铜粉：烟台屹海科技有限公司，YH-JJ-4；
(5)片状银包铜粉：烟台屹海科技有限公司，YH-T-4。
实施例1-6以及对比例1-7
实施例1-6以及对比例1-7提供一种热固化导电胶膜及其制备方法，所述热固化导电胶膜包括如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯、邻甲酚醛环氧树脂、树枝状银包铜粉以及巴斯夫抗氧剂168，各实施例的组分配方表如表1所示。
其制备方法包括如下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、邻甲酚醛环氧树脂、树枝状银包铜粉、抗氧剂按照表1的配比进行混合搅拌60min，得到所述热固化导电胶膜。
表1
Figure BDA0003164211000000061
Figure BDA0003164211000000071
对比例8
本对比例提供一种热固化导电胶膜，所述热固化导电胶膜包括如下组分：饱和聚酯树脂33份，邻甲酚醛环氧树脂4份、树枝状银包铜粉61份以及抗氧剂168 0.3份。
其制备方法与实施例1相同。
对比例9
本对比例提供一种热固化导电胶膜，所述热固化导电胶膜包括如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯33份，邻甲酚醛环氧树脂4份、片状银包铜粉61份以及抗氧剂168 0.3份。
其制备方法与实施例1相同。
对比例10
本对比例提供一种市售热固化导电胶膜，其牌号为CBF-800。
性能测试：
1、屏蔽效能测试：根据GB/T 30142-2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》对实施例1-6以及对比例1-10提供的热固化导电胶膜进行屏蔽效能测试；
2、粘结力测试：将实施例1-6以及对比例1-10提供的热固化导电胶膜与柔性电路板(FPC)进行压合，压合温度为170℃，压合压力为2Mpa，时间为180s，然后再在150℃下固化60min，得到导电胶膜和FPC的复合膜，最后采用拉力机(华谊创联，RS-8010)对复合膜进行180°剥离，记录剥离过程中力的最大值，即为导电胶膜的粘结力，速度为300mm/min。
3、胶膜的耐高温性测试：将实施例1-6以及对比例1-10提供的热固化导电胶膜与FPC进行压合，压合温度为170℃，压合压力为2Mpa，时间为180s，然后再在150℃下固化60min，得到导电胶膜和FPC的复合膜，最后将复合膜放入260℃的恒温锡炉，放置5s后，观察复合膜表面无气泡、熔融或烧蚀现象。
上述性能的测试结果，如表2所示：
表2
Figure BDA0003164211000000081
Figure BDA0003164211000000091
根据表2的数据可知：
(1)通过实施例1与对比例1、2、3的数据对比可知，当导电胶膜中环氧树脂的含量过低或不含有环氧树脂时，导致导电胶膜的耐高温性变差，出现气泡熔融和烧蚀现象；当环氧树脂含量过高，胶膜容易缩孔，成膜性降低；含量减少，胶膜的耐热性变差。
(2)通过实施例1与对比例4、5数据对比可知，聚对苯二甲酸乙二醇酯含量增加，粘结力增加，树枝状银包铜粉增加，屏蔽性能提升。
(2)通过实施例1和实施例6的对比可以看出抗氧剂的对以上三个性能无明显影响，但后续储存时间对性能影响中表现不佳，材料的保质期急剧缩短。
(4)通过实施例1和对比例6、7的对比可看出导电粉体降低，导致材料的屏蔽效能急剧下降，从60.4dB降低为42.8dB；而含量增加，导致胶膜无法热压，失去使用价值。
(5)通过实施例1及对比例8的对比可以看出，将聚对苯二甲酸乙二醇酯更换成其他饱和聚酯树脂时，材料的粘结力降低，而且耐高温性能也下降；
(6)通过实施例1及对比例9的对比可以看出，更换导电粉体的种类，使得导电胶膜的屏蔽性能及粘结力均有所下降。
(7)通过实施例1及对比例10的对比可以发现，本发明提供的导电胶膜具有更加优异的屏蔽性能、更强的粘结力以及耐高温性能。
综上，本发明通过导电胶膜中各组分之间的协效作用，使得制备出的导电胶膜具有优异的屏蔽效能，达到58.3～61.8dB，粘结力强，可达到厚度为25mm时，粘结力可达到3460～4460gf，同时在260℃下放置5s后，无起泡、熔融以及烧蚀现象。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的热固化导电胶膜及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种热固化导电胶膜，其特征在于，所述热固化导电胶膜以重量份计包括如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯25～45份，环氧树脂3～5份以及树枝状银包铜粉50～70份。
2.如权利要求1所述的热固化导电胶膜，其特征在于，所述热固化导电胶膜的厚度为20～60μm。
3.如权利要求1或2所述的热固化导电胶膜，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、含磷环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂或脂环族环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的热固化导电胶膜，其特征在于，所述树枝状银包铜粉的粒径为5～15μm；
优选地，所述树枝状银包铜粉中铜为单质铜；
优选地，所述树枝状银包铜粉中银为单质银；
优选地，所述树枝状银包铜粉中银的质量百分含量为3～30％。
5.如权利要求1-4任一项所述的热固化导电胶膜，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合度为100～200。
6.如权利要求1-5任一项所述的热固化导电胶膜，其特征在于，所述热固化导电胶膜以重量份计还包括0.2～0.5份的抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂和/或受阻酚类抗氧剂。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的热固化导电胶膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、环氧树脂、树枝状银包铜粉以及任选地抗氧剂混合均匀，得到所述热固化导电胶膜。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为搅拌；
优选地，所述搅拌的时间为60～90min。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的热固化导电胶膜的应用，其特征在于，所述热固化导电胶膜用于挠性印刷电路板中的导电屏蔽材料。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述导电屏蔽材料包括基材以及设置于所述基材单侧的如权利要求1-6任一项所述的热固化导电胶膜；
优选地，所述基材包括PET离型膜和/或PE离型膜。
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