CN116120873A - 颗粒的排列方法、各向异性功能胶膜的制造方法、功能性颗粒及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及颗粒的排列方法、各向异性功能胶膜的制造方法、功能性颗粒及其制造方法。本申请的颗粒的排列方法包括:在可延伸的基材上形成包含粘合剂层和多个颗粒的复合结构,每个所述颗粒的至少一部分包埋于所述粘合剂层中;将承载所述复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。本申请的各向异性功能胶膜的制造方法采用本申请的颗粒的排列方法。本申请的功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
Description
技术领域
本申请涉及颗粒的排列方法的领域,尤其涉及一种颗粒的排列方法、各向异性功能胶膜及采用该颗粒的排列方法的各向异性功能胶膜的制造方法、功能性颗粒及其制造方法。
背景技术
在材料科学、化学和生物学等应用领域方面中,往往需要将颗粒(例如有机颗粒、无机颗粒、或有机/无机复合颗粒)进行有序排列,从而赋予承载颗粒的材料的特定的功能,例如催化、滤光、光吸收、电/磁/热的传输、气体吸附、医药、电/磁记录等。
然而,颗粒的排列方式往往依赖于颗粒本身和目标材料的结构和组成,同时,颗粒的排列往往需要较高的成本,这限制了高性能产品的发展且提高了生产成本。这一点在各向异性功能胶膜领域尤其突出。
各向异性功能胶膜在电子行业有很多应用,尤其是在如平板电脑、笔记本电脑、数码相机、移动电话、可穿戴电子设备、虚拟现实设备等各种终端中,广泛地用于集成电路的封装。伴随着各种终端的小型化和高功能化,对各向异性功能胶膜的要求也越来越高。各向异性功能胶膜包括各向异性导电胶,各向异性导磁胶,各向异性导热胶等。例如,各向异性导电胶在显示屏和摄像头等都有重要应用,如可在终端产品中用于IC、FPC/COF等与显示器件之间的电气互联,尤其随着如OLED、QLED、Mini-LED、Micro-LED等显示器件的发展,对于各向异性导电胶的性能要求越来越高。各向异性导磁胶在射频模组中十分重要,通过各个方向磁性或介电性能的差异,实现优异的信号性能。各向异性导热胶在手机高密度集成单板或器件上都可实现各向异性的散热效果。此处,各向异性是指在特定方向(例如,胶膜中的垂直于胶膜表面的方向,即Z方向)对于电、磁、热等具有传导性并且在其它方向(例如,胶膜中的平行于胶膜表面的方向,即XY方向)不具有传导性。
这种各向异性功能胶膜的主要原理是在胶粘剂里加入功能性颗粒并且做成胶膜状,然后固化过程中形成Z方向具有传导性,而在XY方向仅起到粘接功能但是没有传导性。
功能性颗粒在各向异性功能胶膜中的排列方法和功能性颗粒本身的可控制备均是本技术领域所重点关注的核心技术。
关于功能性颗粒的排列,本领域中主要采用无规和矩阵的分布方式。由于无规分布方式很难实现功能性颗粒的精密分布(均匀性和可调节性差),尤其是高精密器件组装方面,在传统功能性颗粒的功能层的可靠性差且软硬程度难以调节的情况下,往往存在传导受阻(尤其是导电胶膜会出现短路现象)的风险,从而导致包含无规分布的功能性颗粒的各向异性功能胶膜的性能较差。因此,为了提高精密性,通常采用矩阵分布方式。作为矩阵的分布方式,现有技术中也已经报道很多方法,如磁控法,模板法,光刻法,磁选法等。然而,现有报道的矩阵分布方式存在成本高,良率低等问题,粒径之间距离可调节性比较差。此外,现有技术的矩阵分布方法有时还会对功能颗粒外侧的功能层造成损伤。因此,对于粒子的矩阵分布方法,尤其是功能性颗粒在各向异性功能胶膜中的矩阵分布方法而言,工业上还在不断探索新的解决方案以同时解决功能性颗粒在胶膜中分布可调节性和均匀性差、工艺复杂、良率低以及颗粒功能受损的技术问题。
另一方面,关于传统功能性颗粒,本领域中通常采用如聚苯乙烯系颗粒或聚甲基丙烯酸甲酯系颗粒等聚合物颗粒作为功能性颗粒的基础。然而,此类聚合物颗粒的软硬程度、粒径和粒径分布的可调节性低,表面粗糙度不可控。同时,此类聚合物颗粒是惰性的,因而通常采用化学镀覆的方法形成在其表面形成金属层。然而,此类镀覆存在环保问题,并且工艺复杂且制造成本高。此外,所得的金属镀层可靠性不高,容易脱落。因此,对于功能性颗粒本身而言,在能兼顾形貌、软硬程度、尺寸和分布等性能并且提高表面金属层的可靠性方面,存在改善的空间。
发明内容
有鉴于此,提出了一种颗粒的排列方法,所述排列方法可以简便地使各种颗粒有序分布,对于颗粒本身无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
还提出了一种各向异性功能胶膜的制造方法,其能够容易地使得功能性颗粒的分布均匀且能够按需要调节功能性颗粒在胶膜中分布方式,对功能性颗粒的功能层无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
还提出了一种功能性颗粒,该功能性颗粒的聚合物芯材的分子链结构灵活可调且与金属层的结合力强,因而该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强;同时该功能性颗粒的尺寸均匀。因而,该功能性颗粒尤其适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中(任意地以无规分布的方式或者以矩阵分布的方式),以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
还提出了一种功能性颗粒的制造方法,其能够在无需特定地在颗粒表面构筑突起结构的情况下容易地获得表面形貌和软硬程度可调节性强、金属层可靠性强、尺寸均匀的功能性颗粒,对环境友好、流程简单且便于大规模生产。
还提出了一种功能性颗粒,其通过特定的方法获得,从而该功能性颗粒的聚合物芯材的分子链结构灵活可调且与金属层的结合力强,因而该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强;同时该功能性颗粒的尺寸均匀。因而,该功能性颗粒尤其适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中(任意地以无规分布的方式或者以矩阵分布的方式),以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
还提出了一种各向异性功能胶膜,其由于包含本申请的上述功能性颗粒而兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
第一方面,本申请的实施例提供了一种颗粒的排列方法,所述方法包括:
在可延伸的基材上形成包含粘合剂层和多个颗粒的复合结构,每个所述颗粒的至少一部分包埋于所述粘合剂层中;
将承载所述复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。
在此情况下,可以简便地使各种颗粒有序分布,对于颗粒本身无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一种可能的实现方式中,所述第一方向和所述第二方向在其所形成平面内相互垂直。
在此情况下,可以更简便地使各种颗粒有序分布,更便于大规模生产。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一或二种可能的实现方式中,所述由第一方向和第二方向所成的一个平面平行于所述基材的表面。
在此情况下,可以进一步简便地使各种颗粒有序分布,进一步便于大规模生产。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至三种中任意一种可能的实现方式中,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1~9.9。
在此情况下,使得颗粒矩阵的可调节性更合适,并使得本申请的颗粒的排列方法适于不同的应用。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至四种中任意一种可能的实现方式中,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1.2~9。
在此情况下,使得颗粒矩阵的可调节性更合适并更易调节,并使得本申请的颗粒的排列方法适于不同的应用。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至五种中任意一种可能的实现方式中,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1.5~8.5。
在此情况下,使得颗粒矩阵的可调节性更合适并更易调节,并使得本申请的颗粒的排列方法适于不同的应用。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至六种中任意一种可能的实现方式中,经过所述双轴拉伸的基材中,相对于横向方向的取向角度为0~90°。
在此情况下,使得颗粒矩阵的可调节性更合适,并使得本申请的颗粒的排列方法适于不同的应用。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至七种中任意一种可能的实现方式中,所述第一方向为所述基材的横向方向,所述第二方向为所述基材的纵向方向。
在此情况下,可以进一步简便地使各种颗粒有序分布,进一步便于大规模生产。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至八种中任意一种可能的实现方式中,所述复合结构通过以下形成:将不包含所述颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥以形成粘合剂层,进而将所述颗粒以其至少一部分包埋于所述粘合剂层中的形式覆盖于所述粘合剂层上。
在此情况下,可以更有效地控制颗粒的矩阵分布。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至八种中任意一种可能的实现方式中,所述复合结构通过以下形成:将包含所述颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥。
在此情况下,可以更容易地进行颗粒的排列。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十种中任意一种可能的实现方式中,所述可延伸的基材为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚丙烯系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯系树脂中的至少一种。
在此情况下,可以更容易地以可调节的方式使颗粒矩阵分布。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十一种中任意一种可能的实现方式中,所述颗粒为功能性颗粒,所述功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;
所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
在此情况下,本申请的颗粒的排列方法可以特定地用于制备各向异性功能胶膜。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十二种中任意一种可能的实现方式中,所述粘合剂层中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂。
在此情况下,可以更有利于固定颗粒并且更容易地以可调节的方式使颗粒矩阵分布。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十三种中任意一种可能的实现方式中,在进行所述双轴拉伸之前,所述粘合剂层的厚度为所述颗粒的平均粒径的1/6~1/1。
在此情况下,可以更有利于固定颗粒且更容易地以可调节的方式使颗粒矩阵分布。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十四种中任意一种可能的实现方式中,在进行所述双轴拉伸之前,所述粘合剂层的厚度公差小于0.05μm。
在此情况下,使得所得的颗粒矩阵的尺寸稳定性提高,进一步提高良品率。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十五种中任意一种可能的实现方式中,进行所述双轴拉伸时,拉伸倍率为1~20倍,拉伸速度为2~40mm/min。
在此情况下,可以更有利于以可调节的方式使颗粒矩阵分布,同时更好地确保尺寸稳定性高,进一步提高良品率。
根据第一方面,在所述颗粒的排列方法的第一至十六种中任意一种可能的实现方式中,在进行所述双轴拉伸之后,所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离为大于0μm且25μm以下。
在此情况下,使得颗粒矩阵的可调节性更合适,并使得本申请的颗粒的排列方法适于不同的应用。
第二方面,本申请的实施例提供了一种各向异性功能胶膜的制造方法,所述方法包括:
采用根据第一方面的第一至十七种中任意一种可能的实现方式的颗粒的排列方法来排列具有功能传导性的功能性颗粒,以在基材上形成经拉伸的复合结构;
在所述经拉伸的复合结构上形成另一粘合剂层。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜的制造方法能够容易地使得功能性颗粒的分布均匀且能够按需要调节功能性颗粒在胶膜中分布方式,对功能性颗粒的功能层无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
根据第二方面,在所述各向异性功能胶膜的制造方法的第一种可能的实现方式中,所述复合结构中所包含的粘合剂层与所述另一粘合剂层的组成相同。
在此情况下,可以进一步改善本申请的各向异性功能胶膜的粘合性。
根据第二方面,在所述各向异性功能胶膜的制造方法的第一或二种可能的实现方式中,所述复合结构中所包含的粘合剂层与所述另一粘合剂层融为一体,形成对所述功能性颗粒包覆的结构。
在此情况下,可以进一步改善本申请的各向异性功能胶膜的粘合性和机械性能。
根据第二方面,在所述各向异性功能胶膜的制造方法的第一至三种中任意一种可能的实现方式中,所述各向异性功能胶膜的总体厚度为10~50μm。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性。
根据第二方面,在所述各向异性功能胶膜的制造方法的第一至四种中任意一种可能的实现方式中,所述各向异性功能胶膜的厚度为所述功能性颗粒的平均粒径的3~15倍。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性。
根据第二方面,在所述各向异性功能胶膜的制造方法的第一至五种中任意一种可能的实现方式中,相对于所述粘合剂的总质量,所述功能性颗粒的总质量为1~15质量%
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性。
第三方面,本申请的实施例提供了一种功能性颗粒,其中所述功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;
所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
在此情况下,本申请的功能性颗粒的聚合物芯材的分子链结构灵活可调且与金属层的结合力强,因而该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强;同时该功能性颗粒的尺寸均匀。因而,该功能性颗粒适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中,以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一种可能的实现方式中,所述功能性颗粒的平均粒径为1~15μm。
在此情况下,该功能性颗粒更有利于适用于各向异性功能胶膜中。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一或二种可能的实现方式中,所述功能性颗粒具有粗糙的表面。
在此情况下,该功能性颗粒更有利于适用于各向异性功能胶膜中。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第三种可能的实现方式中,所述粗糙的表面具有由多个毛刺结构形成的粗糙结构。
在此情况下,该功能性颗粒具有更合适的表面形貌,在用于各向异性功能胶膜中时能够提供更优异的传导性。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一至四种中任意一种可能的实现方式中,所述芯材的K30%硬度为500~2500N/mm2。
在此情况下,该功能性颗粒更有利于适用于各向异性功能胶膜中。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一至五种中任意一种可能的实现方式中,所述聚合物的交联度为0.5~20%。
在此情况下,该功能性颗粒更有利于适用于各向异性功能胶膜中。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一至六种中任意一种可能的实现方式中,相对于所述聚合物的全部结构单元,所述基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元的比率为80~98质量%。
在此情况下,该功能性颗粒具有更合适的形貌和/或软硬程度,并且能够提供与金属层的结合力更强,可靠性更强。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一至七种中任意一种可能的实现方式中,相对于所述聚合物的全部结构单元,所述基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元的比率为2~20质量%。
在此情况下,该功能性颗粒具有更合适的软硬程度。
根据第三方面,在所述功能性颗粒的第一至八种中任意一种可能的实现方式中,所述金属层为包括金、银、铜、镍、钯和铂中的至少一种的层。
在此情况下,该功能性颗粒在用于各向异性功能胶膜中时能够提供更优异的传导性和功能稳定性。
第四方面,本申请的实施例提供了一种根据第三方面的第一至九种中任意一种可能的实现方式的功能性颗粒的制造方法,其中所述方法包括:
至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒;
利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒;
将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。
在此情况下,本申请的制造方法能够容易地获得形貌和软硬程度可调节性强、金属层可靠性强、尺寸均匀的功能性颗粒,对环境友好、流程简单且便于大规模生产。
根据第四方面,在所述功能性颗粒的制造方法的第一种可能的实现方式中,所述活化剂与所述初始聚合物颗粒的质量比为1:50~1:200。
在此情况下,本申请的制造方法能够使得初始聚合物颗粒的表面上具有更合适的活性基团,从而使得金属层可靠性更强,而不提高生产成本。
根据第四方面,在所述功能性颗粒的制造方法的第一或二种可能的实现方式中,所述活化剂为选自臭氧、硫化氢、乙酸、草酸、硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种。
在此情况下,本申请的制造方法能够更有效地进行初始聚合物颗粒的活性化。
根据第四方面,在所述功能性颗粒的制造方法的第一至三种中任意一种可能的实现方式中,所述金属化合物为选自四水合氯金酸、硝酸银、氯化银、硝酸铜、硫酸铜、硫酸镍、氯化钯、硝酸钯、氯铂酸中的至少一种。
在此情况下,本申请的制造方法能够更有效地形成金属层。
第五方面,本申请的实施例提供了一种功能性颗粒,其特征在于,所述功能性颗粒通过包括以下的制造方法来获得:
至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒;
利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒;
将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。
在此情况下,本申请的功能性颗粒通过特定的方法获得,从而该功能性颗粒的聚合物芯材的分子链结构灵活可调且与金属层的结合力强,因而该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强;同时该功能性颗粒的尺寸均匀。因而,该功能性颗粒尤其适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中,以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
第六方面,本申请的实施例提供了一种各向异性功能胶膜,其为包含粘合剂和根据第三方面的第一至九种中任意一种可能的实现方式的功能性颗粒或者根据第五方面的第一种可能的实现方式的功能性颗粒的膜状粘合材料。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜由于包含形貌和软硬程度可调节性强、金属层可靠性强、尺寸均匀的功能性颗粒,无论该功能性颗粒的排列方式如何也能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一种可能的实现方式中,所述功能性颗粒无规地分散于所述粘合剂中。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜可以更容易地形成。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一种可能的实现方式中,所述功能性颗粒以至少在胶膜的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔的方式分布。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜能够更好地兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第三种可能的实现方式中,所述功能性颗粒至少在胶膜的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离为大于0μm且25μm以下。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜的性能的可调节性更合适,并适于不同的应用场景。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一至四种中任意一种可能的实现方式中,所述各向异性功能胶膜的厚度为所述功能性颗粒的平均粒径的3~15倍。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一至五种中任意一种可能的实现方式中,相对于所述粘合剂的总质量,所述功能性颗粒的总质量为1~15质量%。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜兼具更优异的传导性、精密性和功能稳定性。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一至六种中任意一种可能的实现方式中,所述各向异性功能胶膜中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜进一步具有更合适的粘合性。
根据第六方面,在所述各向异性功能胶膜的第一至七种中任意一种可能的实现方式中,所述各向异性功能胶膜的总体厚度为10~50μm。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性。
本申请的这些和其他方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本申请的原理。
图1中示出了本申请的颗粒的排列方法的一个实例的示意图(出于简略考虑,俯视图中省略了粘合剂部分)。
图2中示出各向异性功能胶膜的制造方法的一个实例(出于简略考虑,俯视图中省略了粘合剂部分)。
图3中示出以多阶段的方式进行双轴拉伸的一个实例(出于简略考虑,省略了粘合剂部分)。
图4中示出了本申请的功能性颗粒的制造方法的一个具体实例(以GMA和EDGMA作为单体形成聚合物粒子,金属为金,活性化基团为巯基,还原剂为硼氢化钠NaBH4)。
图5中示出本申请的初始聚合物颗粒的一个实例(采用在75℃下使得GMA和EDGMA进行乳液聚合)。
图6中示出在活性化聚合物颗粒上构筑金属层的一个实例(金属为金,活性化基团为巯基,还原剂为硼氢化钠NaBH4)。
图7示出作为本申请的各向异性功能胶膜的一个实例的各向异性导电胶膜的粘接导电原理。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本申请,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本申请同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本申请的主旨。
<第一方面>
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种颗粒的排列方法,所述方法包括:
在可延伸的基材上形成包含粘合剂层和多个颗粒的复合结构,每个所述颗粒的至少一部分包埋于所述粘合剂层中;
将承载所述复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。
在此情况下,可以简便地使各种颗粒有序分布,对于颗粒本身无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
本申请的第一方面中,出于便捷的目的,术语“Z方向”表示垂直于基材的表面的方向(即厚度方向),术语“X方向”表示基材的横向方向(本领域中有时也称为宽度方向,即TD方向),术语“Y方向”表示基材的纵向方向(本领域中有时也称为机械方向,即MD方向),术语“XY方向”表示平行于基材的表面的方向。另外,所谓“基材的表面”通常可理解为用于承载粘合剂层和颗粒的那个表面。
图1中示出了本申请的粒子的排列方法的一个实例的示意图。当然,可以理解的是,本申请的粒子的排列方法不限于图1中所示出的实例。
以下将会详细地描述各个步骤。
(在可延伸的基材上形成复合结构(S-a1))
如上所述,在可延伸的基材上形成包含粘合剂层和多个颗粒的复合结构,每个所述颗粒的至少一部分包埋于所述粘合剂层中。作为一个实例,如图1中的实例的S-a1步骤所示。
S-a1步骤中,对于可拉伸基材的具体种类没有特别限制并可以为本领域已知的那些,只要能够实现后述的双轴拉伸即可。在一些优选的实施例中,从可以更容易地以可调节的方式使颗粒矩阵分布的观点出发,可延伸的基材优选地为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚丙烯系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯系树脂中的至少一种。
S-a1步骤中,对于颗粒的具体种类没有特别限制,可以用于各种颗粒的排列并根据本申请的颗粒的排列方法的具体用途而适当地调整。颗粒的实例包括而不限于:如金、银、铜、铝等金属颗粒;如硅、二氧化硅、氧化铝、硫酸钡、四氧化三铁等无机颗粒;如苯乙烯类聚合物、(甲基)丙烯酸酯类聚合物、有机硅类聚合物等有机颗粒;有机/无机复合颗粒;有机/金属复合颗粒;无机/金属复合颗粒等。这些颗粒可以单独或以两种以上的组合使用。
S-a1步骤中,对于颗粒的具体形状没有特别限制,形状的实例包括而不限于球状、类球状、或者其它规则或不规则形状。
S-a1步骤中,对于颗粒的平均尺寸(例如平均粒径)及其分布均没有特别特别限制,可以根据本申请的颗粒的排列方法的具体用途而适当地调整。
在一些优选的实施例中,在本申请的颗粒的排列方法用于制备各向异性功能胶膜的情况下,颗粒优选地为具有功能传导性(例如,电传导性、磁传导性、热传导性等)的功能性颗粒。在一些更优选的实施例中,功能性颗粒为如后述<第三方面>或<第五方面>中所述的功能性颗粒,此处不再赘述。
S-a1步骤中,对于形成粘合剂层的粘合剂的具体种类没有特别限制,可以采用本领域已知的各种粘合剂。在一些优选的实施例中,优选地采用热固性粘合剂,其实例包括而不限于,环氧树脂系粘合剂、(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂、异氰酸酯系粘合剂、有机硅树脂系粘合剂、聚氨酯系粘合剂等。此处,“X系粘合剂”意指采用X化合物(或聚合物)作为粘合剂成分(例如,粘合剂树脂)所形成的粘合剂,该粘合剂中除了该X化合物(或聚合物)以外还任选地包含其它组分。
在一些优选的实施例中,从可以更有利于固定颗粒并且更容易地以可调节的方式使颗粒矩阵分布的观点出发,粘合剂层中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂(即粘合剂层中所采用的粘合剂为热固性环氧树脂系粘合剂)或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂(即粘合剂层中所采用的粘合剂为(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂)。此处,术语“(甲基)丙烯酸类”涵盖(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸盐、(甲基)丙烯酸酯等。
在一些具体的实施例中,在粘合剂层中所采用的粘合剂为热固性环氧树脂系粘合剂的情况下,该粘合剂优选地源自溶剂型环氧树脂材料粘合剂涂布液,并且该溶剂型环氧树脂材料粘合剂涂布液优选地包含固体环氧树脂、液态环氧树脂、潜伏性固化剂、增韧剂和溶剂。在一些更优选的实施例中,固态环氧树脂、液态环氧树脂、潜伏性固化剂、增韧剂和溶剂的重量比(固态环氧树脂:液态环氧树脂:潜伏性固化剂:增韧剂:溶剂)优选地为1:1~5:0.05~0.2:0.1~0.5:3~10。在另一些更优选的实施例中,从降低成本的观点出发,溶剂型环氧树脂材料粘合剂涂布液优选地借助本领域通常采用的手段通过将各构成组分共混并搅拌均匀而得到。
上述固态环氧树脂为本领域已知的任意固态环氧树脂,在一些具体的实施例中,优选地为选自固态双酚类环氧树脂、固态酚醛环氧树脂(例如,邻甲酚醛环氧树脂等)、联苯环氧树脂、稠环环氧树脂和双环戊二烯苯酚型环氧树脂中的至少一种。
上述液态环氧树脂为本领域已知的任意液态环氧树脂,在一些具体的实施例中,其实例包含双酚A和双酚F环氧树脂。液态环氧树脂的粘度优选地在200~5000cps之间。
上述潜伏性固化剂为本领域已知的任意潜伏性固化剂,在一些具体的实施例中,优选地为选自三氟化硼及其乙胺络合物、胺类(例如,4,4’-二氨基-3,3’-二乙基二苯甲烷等)、咪唑类(例如,二甲基咪唑和二苯基咪唑等)、酸酐类(例如,(甲基)四氢邻苯二甲酸酐,(甲基)六氢邻苯二甲酸酐,(甲基)纳迪克酸酐等)中的至少一种。
上述增韧剂为本领域已知的任意增韧剂。在一些具体的实施例中,增韧剂的实例包括而不限于丁腈橡胶类增韧剂、有机硅类增韧剂、聚氨酯类增韧剂等。另外,在另一些具体的实施例中,增韧剂为核壳结构增韧剂或均质增韧剂。此外,在可测得增韧剂的重均分子量的情况下,增韧剂的重均分子量优选地在2000~20000之间。这些增韧剂可以单独或以两种以上的组合使用。
上述溶剂优选地为选自环己酮、氯仿、乙酸乙酯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、环氧乙烷、丙酮和二氧六烷中的至少一种。
在另一些具体的实施例中,在粘合剂层中所采用的粘合剂为(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂的情况下,该粘合剂优选地源自溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂粘合剂涂布液,并且该溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂粘合剂涂布液优选地包括(甲基)丙烯酸类树脂、交联剂、热引发剂、增韧剂、阻聚剂和溶剂。在一些更优选的实施例中,(甲基)丙烯酸类树脂、交联剂、热引发剂、增韧剂、阻聚剂和溶剂的重量比((甲基)丙烯酸类树脂:交联剂:热引发剂:增韧剂:阻聚剂:溶剂)优选地为1:0.1~0.5:0.05~0.2:0.1~0.5:0.05~0.1:3~10。在另一些更优选的实施例中,从降低成本的观点出发,溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂粘合剂涂布液优选地借助本领域通常采用的手段通过将各构成组分共混并搅拌均匀而得到。
上述(甲基)丙烯酸类树脂为本领域已知的可用作粘合剂树脂的任意(甲基)丙烯酸类树脂,优选地为带有(甲基)丙烯酸酯结构的低聚物,其重均分子量在2000~20000之间。
上述交联剂为本领域已知的任意交联剂,在一些具体的实施例中,优选地为含有两个以上的双键的(甲基)丙烯酸酯,该含有两个以上的双键的(甲基)丙烯酸酯的实例包括而不限于三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯及新戊二醇二丙烯酸酯。这些交联剂可以单独或以两种以上的组合使用。
用于溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂粘合剂涂布液中的上述引发剂为本领域已知的任意自由基型引发剂,在一些具体的实施例中,优选地为过氧化物类引发剂,该过氧化物类引发剂的实例包括而不限于,过氧化二异丁酰、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸双(3-甲氧基丁酯)、过氧化二碳酸双(乙氧基己酯)、过氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸双十四酯、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化(2-乙基己基)碳酸特戊酯、4,4-双(叔丁基过氧化)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷、二叔丁基过氧化物、过氧化甲基异丁基酮、过氧化乙酰丙酮及过氧化环己酮。这些引发剂可以单独或以两种以上的组合使用。
上述阻聚剂为本领域已知的任意阻聚剂,在一些具体的实施例中,优选地为选自二乙基羟胺、硝基苯、对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,6二叔丁基对甲苯酚中的至少一种。
S-a1步骤中,在复合结构中,每个颗粒的至少一部分包埋于粘合剂层中。这意味着,颗粒可以整个地包埋于粘合剂层中,或者颗粒的至少一部分可以突出于粘合剂层表面之外(其中,突出于粘合剂层表面之外的颗粒部位可以包覆有粘合剂或者可以不包覆有粘合剂)。
在一些优选的实施例中,在进行双轴拉伸之前,复合结构中的粘合剂层的厚度优选地为的平均粒径的1/6~1/1,更优选地为颗粒的平均粒径的为1/6~1/2,又更优选地为颗粒的平均粒径的1/6~1/4。
另外,在一些优选的实施例中,在进行双轴拉伸之前,复合结构中粘合剂层的厚度公差优选地小于0.05μm。
在一些具体的实施例中,从可以更有效地控制颗粒的矩阵分布的观点出发,如图1中S-a1步骤的上半部分所示,所述复合结构优选地通过以下形成:将不包含颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥以形成粘合剂层,进而将所述颗粒以其至少一部分包埋于所述粘合剂层中的形式覆盖于所述粘合剂层上。在此情况下,对于粘合剂涂布液的涂布方法没有特别限制,涂布方法包括而不限于刷涂法、浸涂法、旋涂法、棒涂法、刮涂法、帘式涂布法、丝网印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法等。这些涂布方法可以单独或以两种以上的组合使用。另外,在此情况下,对于功能性颗粒的覆盖方法没有特别限制,例如,可以采用如浸涂法、喷涂法等涂布方法,或者沉积法。这些覆盖方法可以单独或以两种以上的组合使用。
在另一些具体的实施例中,从可以更容易地进行颗粒的排列的观点出发,如图1中S-a1步骤的下半部分所示,所述复合结构优选地通过以下形成:将包含所述颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥。在此情况下,涂布方法包括而不限于刷涂法、浸涂法、旋涂法、棒涂法、刮涂法、帘式涂布法、丝网印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法等。这些涂布方法可以单独或以两种以上的组合使用。另外,对于包含颗粒的粘合剂涂布液的制备方法没有特别限制,在一些优选的实施例中,包含颗粒的粘合剂涂布液优选地通过借助本领域已知的方法而将功能性颗粒与粘合剂涂布液混合来制备。
S-a1步骤中,对于复合结构中颗粒的分布方式没有特别限制,在一些优选的实施例中,多个颗粒优选地以其至少一部分紧密排列的方式分布。
S-a1步骤中,对于干燥的方法没有特别限制,可采用本领域已知的干燥方法,例如吹风干燥、烘箱干燥等。在一些优选的实施例中,干燥温度优选地为40~60℃,干燥时间优选地为0.1~3小时,更优选地为0.5~2小时。本步骤中,在采用热固性粘合剂的情况下,干燥工艺不会引起热固性粘合剂的固化。
(双轴拉伸(S-a2))
如上所述,将承载上述复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。作为一个实例,如图1中的实例的S-a2步骤所示。
本申请中,“每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔”意味着存在以下情况:除了由第一方向和第二方向所成的一个平面以外,颗粒与颗粒在基材的至少一个其它平面上的投影也彼此分隔。
另外,本申请中,在一些优选的实施方案中,经过双轴拉伸之后,多个颗粒优选地以单层的形式至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上矩阵排列,但是,这并不意味着每个颗粒的实际中心均在同一平面内,存在矩阵内一个以上的颗粒的实际中心与其他颗粒的实际中心不在同一平面内的可能性,但每个颗粒至少在基材的该平面上的投影彼此分隔。
另外,本申请中,经过双轴拉伸的复合结构中,对于第一方向和第二方向以及其二者所成角度没有特别限制。在一些优选的实施例中,从可以更简便地使各种颗粒有序分布,更便于大规模生产的观点出发,第一方向和第二方向在其所形成平面内优选地相互垂直。在另一些优选的实施例中,出于相同的目的,由第一方向和第二方向所成的一个平面平行于基材的表面。更优选地,第一方向为基材的横向方向,第二方向为基材的纵向方向。
此处注意的是,经过双轴拉伸的复合结构中的上述第一方向和第二方向并不必然地对应于双轴拉伸的两个拉伸方向(即,第一方向和第二方向分别对应于双轴拉伸的两个拉伸方向,或者第一方向和第二方向中的至少之一不对应于双轴拉伸的两个拉伸方向)。
本申请中,通过拉伸工艺,可以以低成本实现颗粒的排列,且颗粒和颗粒之间的投影距离可随着至少在由第一方向和第二方向所成的一个平面上的拉伸程度和拉伸角度进行调整。
S-a2步骤中,对于所采用的拉伸方法没有特别限制,可以采用本领域已知的双轴拉伸方法。具体而言,可采用固定端拉伸,或可采用自由端拉伸。
S-a2步骤中,双轴拉伸可以沿基材的与Z方向垂直的任意方向(XY方向)进行,只要使得每个颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔即可。另外,本申请中,相邻的任意两个颗粒之间的投影圆心之间的连线相对于X方向可以形成任意的角度。例如,如图1中所示,拉伸方向可以为X方向和Y方向(如图1中的(S-a2)那样)、或者为在XY方向上相对于X方向成任意角度的其它方向。
S-a2步骤中,对于拉伸模式没有特别限制,可为空中拉伸模式,或可为水中拉伸模式。
S-a2步骤中,双轴拉伸可以是同时双轴拉伸也可以是逐次双轴拉伸(例如,先进行Y方向上的拉伸,再进行X方向上的拉伸)。另外,拉伸步骤(S-a2步骤)可以以一个阶段进行,或可以以多个阶段进行(例如,可以在X方向和Y方向上进行双轴拉伸之后,再以特定角度进行拉伸以调整角度,如图2中的实例所示)。当拉伸以多个阶段进行时,例如,可组合上述自由端拉伸和固定端拉伸,也可组合上述水中拉伸模式和空中拉伸模式。此外,当拉伸以多个阶段进行时,后述的拉伸倍率(最大拉伸倍率)为各阶段的拉伸倍率的乘积。
S-a2步骤中,拉伸温度可依据如基材的形成材料、颗粒的具体组成和拉伸模式等设定为任意适当的值。在一些优选的实施例中,拉伸温度为40~60℃。
在一些优选的实施例中,进行所述双轴拉伸时,相对于可拉伸基材的原始尺寸,各个拉伸方向(例如X方向、Y方向、或与Z方向垂直的其他方向)上的拉伸倍率各自优选为1~20倍,更优选地为1~10倍。
在另一些优选的实施例中,进行所述双轴拉伸时,拉伸速度为2~40mm/min。
在一些优选的实施例中,经历S-a2步骤后,经过双轴拉伸的基材的X方向(TD方向)的取向度与Y方向(MD方向)的取向度的比值优选地为1~9.9,例如,可以为1.2、1.3、1.4、1.5、1.8、2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8、5.0、5.2、5.5、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.1、7.3、7.6、7.8、8.0、8.1、8.3、8.5、8.8、9.0、9.1、9.3、9.5、9.6、9.8、9.9等。此处,需要说明的是,上述任意两点之间的范围以及工程实现上的误差均在本申请的范围内。另外,经过双轴拉伸的基材的X方向(TD方向)的取向度与Y方向(MD方向)的取向度的比值更优选地为1.2~9,又优选地为1.5~8.5,进一步优选地为1.8~8,甚至优选地为2~7.8,甚至更优选地为2.5~7。在这些优选的实施例中,可以在抑制基材的品质劣化的同时灵活地进行颗粒的排列,并且有时会降低成本。
只要能够满足上述取向度的比值,对于基材的X方向的取向度和基材的Y方向的取向度没有特别限制。在一些优选的实施例中,基材的X方向的取向度优选地为1.5~8,更优选地为1.8~7,又优选地为2~6,进一步优选地为2.5~5。在另一些优选的实施例中,基材的Y方向的取向度优选地为1.5~8,更优选地为1.8~7,又优选地为2~6,进一步优选地为2.5~5。在这些优选的实施例中,可以在抑制基材的品质劣化的同时更加灵活地进行颗粒的排列。
另外,在一些优选的实施例中,经历S-a2步骤后,经过双轴拉伸的基材中相对于X方向的取向角度优选地为0~90°,更优选地为0~80°,又优选地为0~70°,进一步优选地为0~60°。在这些优选的实施例中,可以在抑制基材的品质劣化的同时灵活地进行颗粒的排列,并且有时会降低成本。
本申请中,上述取向度以及取向角度的测量通过分子取向计,例如王子计测机械株式会社的分子取向计MOA-8000系列来进行。
在一些优选的实施例中,在进行所述双轴拉伸之后,所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离(即两个相邻的投影之间最近的两个点之间的距离)为大于0μm且25μm以下,更优选地为1μm~15μm,又更优选地为2μm~10μm。
(具体实例)
在一些特别优选的实施例中,本申请的颗粒的排列方法包括以下步骤:
S-a1步骤:①在可拉伸基材表面上涂覆粘合剂层:将溶液型粘合剂涂覆在基材上,在40~60℃下烘烤30~120min,得到的粘合剂层的厚度为颗粒直径的1/4到1/2,粘合剂厚度公差为0.05μm;②颗粒的紧密排列:采用浸涂法(Dip Coating)或沉淀法等方法将颗粒紧密排列在粘合剂层中;和
S-a2步骤:基材双拉工艺:将上述经涂覆的基材放入薄膜双拉设备中,通过控制XY方向拉伸倍率和拉伸速度(倍率为1~20倍,拉伸速度为2~40mm/min),在温度40~60℃下进行拉伸,可实现颗粒的可控排列;
或者
S-a1步骤:将颗粒分散在溶剂A中,再加入溶液型粘合剂,搅拌均匀后涂覆到可拉伸基材的表面上,在40~60℃下烘烤30~120min,得到的粘合剂层的厚度为颗粒直径的1/4到1/2,粘合剂厚度公差为0.05μm;和
S-a2步骤:与以上相同地进行双轴拉伸。
<第二方面>
本申请提供了一种各向异性功能胶膜的制造方法,所述方法包括:
采用上述<第一方面>中所述的颗粒的排列方法来排列具有功能传导性的功能性颗粒,以形成经拉伸的复合结构;
在所述经拉伸的复合结构上形成另一粘合剂层。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜的制造方法能够容易地使得功能性颗粒的分布均匀且能够按需要调节功能性颗粒在胶膜中分布方式,对功能性颗粒的功能层无损伤,工艺简单且良率高,便于大规模生产。
图3中示出各向异性功能胶膜的制造方法的一个实例。当然,可以理解的是,本申请的各向异性功能胶膜的制造方法不限于图3中所示出的实例。
以下将会详细说明各个步骤。
(经拉伸的复合结构的形成(S-b1))
如上所述,除了采用具有功能传导性的功能性颗粒作为待排列的颗粒以外,采用上述<第一方面>中所述的颗粒的排列方法来排列颗粒。具体而言,本步骤中,在可延伸的基材上形成包含粘合剂层(下文中有时称为粘合剂层A)和功能性颗粒的复合结构,每个功能性颗粒的至少一部分包埋于粘合剂层A中;将承载该复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个功能性颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔,从而形成包括粘合剂层A和经排列的功能性颗粒的经拉伸的复合结构。如图3中的实例所示,S-b1步骤可以通过S-a1步骤和S-a2步骤来实施。
S-b1步骤中,在一些优选的实施方案中,经拉伸的复合结构中,多个功能性颗粒优选地以单层的形式至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上矩阵排列,但是,这并不意味着每个功能性颗粒的实际中心均在同一平面内,存在矩阵内一个以上的功能性颗粒的实际中心与其他功能性颗粒的实际中心不在同一平面内的可能性,但每个功能性颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。
S-b1步骤中,可延伸的基材以及经拉伸的复合结构的形成方法的详情均与上述<第一方面>中所述的颗粒的排列方法中相同。
S-b1步骤中,对于功能性颗粒的具体种类没有特别限制,只要是本领域中已知的可用于各向异性功能胶膜中的具有功能传导性(例如,电传导性、磁传导性、热传导性等)功能性颗粒即可。
在一些优选的实施例中,功能性颗粒优选地为如后述<第三方面>或者<第五方面>中所述的功能性颗粒,此处不再赘述。
本申请中,对于粘合剂层A中所采用的粘合剂的具体种类没有特别限制,可以采用本领域中通常用于形成各向异性功能胶膜的那些粘合剂。
在一些优选的实施例中,用于形成粘合剂层A的粘合剂优选地是热固性的,其实例包括而不限于,环氧树脂系粘合剂、(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂、异氰酸酯系粘合剂、有机硅系粘合剂、聚氨酯系粘合剂等。
在一些更优选的实施例中,粘合剂层A中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂(即粘合剂层A中所采用的粘合剂为热固性环氧树脂系粘合剂)或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂(即粘合剂层A中所采用的粘合剂为(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂)。这些粘合剂的详情与以上<第一方面>中所述的颗粒的排列方法中相同。
在不损害本申请的技术效果的范围内,除了粘合剂和功能性颗粒以外,本申请的各向异性功能胶膜的粘合剂层A还可以按需要包含其它组分。这些其它组分的实例包括而不限于,除了本申请的功能性颗粒以外的无机颗粒和/或有机颗粒(这些颗粒任选地具有对电、热、磁的传导性)、各种增粘树脂、交联促进剂、硅烷偶联剂、防老剂、着色剂(例如颜料或染料)、紫外线吸收剂、抗氧化剂、链转移剂、增塑剂、软化剂、抗静电剂、纤维等。这些其它组分可以单独地或以两种以上的组合使用。
这些其它组分的量可以根据实际需要而适当调整。
(另一粘合剂层的形成(S-b2))
如上所述,在经拉伸的复合结构上形成另一粘合剂层(下文中有时称为粘合剂层B),如图3中的实例的S-b2步骤所示。
S-b2步骤中,对于粘合剂层B的形成方法没有特别限制。例如,可以独立地形成粘合剂层B,再将粘合剂层B覆盖于经拉伸的复合结构上;也可以在经拉伸的复合结构上涂布用于形成粘合剂层B的涂布液,进而形成粘合剂层B。
在一些优选的实施例中,粘合剂层B优选地通过以下形成:将粘合剂涂布液涂布于经拉伸的复合结构上并且干燥以形成粘合剂层B。在此情况下,对于粘合剂涂布液的涂布方法没有特别限制,涂布方法包括而不限于刷涂法、浸涂法、旋涂法、棒涂法、刮涂法、帘式涂布法、丝网印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法等。这些涂布方法可以单独或以两种以上的组合使用。
S-b2步骤中,粘合剂层B与上述粘合剂层A的组成可以相同,或者可以不同。在一些优选的实施例中,从可以进一步改善本申请的各向异性功能胶膜的粘合性且确保稳定性的观点出发,粘合剂层B与上述粘合剂层A的组成相同。
在一些优选的实施例中,从可以进一步改善本申请的各向异性功能胶膜的粘合性和机械性能的观点出发,如图3中所示,粘合剂层B与上述粘合剂层A融为一体,形成对功能性颗粒包覆的结构。
本申请中,在上述粘合剂层A和上述粘合剂层B中至少之一包含热固性粘合剂的情况下,本步骤中所得到的各向异性功能胶膜中的热固性粘合剂优选地是未经固化的,可以根据需要在使用该胶膜之前或者在使用该胶膜的过程中进行固化。
此外,在一些优选的实施例中,在本申请的各向异性功能胶膜中,功能性颗粒至少在由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离优选地为大于0μm且25μm以下,更优选地为1μm~15μm,又更优选地为2μm~10μm。
在一些优选的实施例中,在形成上述粘合剂层B之后,所得的各向异性功能胶膜的厚度优选地为10~50μm。另外,在一些优选的实施例中,在形成上述粘合剂层B之后,所得的各向异性功能胶膜的厚度优选地为功能性颗粒的平均粒径的3~15倍。
在一些优选的实施例中,在形成上述粘合剂层B之后,所得的各向异性功能胶膜中,相对于粘合剂(粘合剂层A和粘合剂层B中所采用的全部粘合剂)的总质量,功能性颗粒的总质量优选地为1~15质量%,更优选地为1~10质量%,又更优选地为2~8质量%。
(其它步骤)
在不损害本申请的技术效果的范围内,本申请的各向异性功能胶膜的制造方法还可以包括其它步骤。
在一些具体的实施例中,形成粘合剂层B之前和/或之后,在暴露于空气中的胶膜表面中的至少之一上覆盖可剥离的保护膜。
<第三方面>
本申请提供了一种功能性颗粒,其中所述功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
在此情况下,本申请的功能性颗粒的聚合物芯材包含特定的两种结构单元,从而分子链结构灵活可调,并且基于其表面上环氧基团所转换的活性化基团,能够与金属层中的金属以化学键结合。因此,该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强。同时,由于该功能性颗粒的制造方法稳定简便,所得的功能性颗粒尺寸均匀。因此,本申请的功能性颗粒适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中,以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
本申请中,功能性颗粒优选地为具有球状或类球状的颗粒。对于功能性颗粒的平均粒径没有特别限制,可以根据其具体用途而适当地调节。在一些优选的实施例中,从更适于作为各向异性功能胶膜中所使用的功能性颗粒的观点出发,功能性颗粒的平均粒径优选地为1~15μm,更优选地为1~10μm,又更优选地为3~10μm。另外,在另一些优选的实施例中,从更适于作为各向异性功能胶膜中所使用的功能性颗粒的观点出发,功能性颗粒的粒度分布优选地为+/-1.5μm,更优选地为+/-1μm,又更优选地为+/-0.5μm。此处,“+/-Xμm”意指(R-X)μm~(R+X)μm的范围,其中R为功能性颗粒的平均粒径。
此处,“平均粒径”和“粒度分布”是通过本领域公知的手段测得的,例如可通过商用粒度仪或者电子扫描显微镜进行测量。
本申请中,对功能性颗粒的表面形貌没有特别限制,可以根据实际需要而适当地调整。在一些优选的实施例中,所述功能性颗粒具有粗糙的表面。
本申请中,所谓的“粗糙的表面”意味着相对于绝对平滑的曲面而言,本申请的功能性颗粒的表面存在向上的突起或向下的凹陷(具有凹凸结构)。本申请中,颗粒对功能性颗粒的粗糙的表面的具体结构没有特别限制,例如该粗糙表面可以是无规则凹凸结构,也可以为规则凹凸结构。另外,该表面结构可以为聚合物芯材本身的形貌所决定的,或通过其它处理而得到的。在一些优选的实施例中,从降低成本的观点出发,本申请的功能性颗粒的粗糙的表面结构是聚合物芯材本身的形貌所决定的。
在一些优选的实施例中,从使得功能性颗粒具有更合适的表面形貌,在用于各向异性功能胶膜中时能够提供更优异的传导性的观点出发,功能性颗粒的粗糙表面优选地具有由多个毛刺结构形成的粗糙结构,更优选地,功能性颗粒的粗糙表面整个地为由多个毛刺结构形成的粗糙结构。此处,所谓的“毛刺结构”意指以颗粒的最小半径(颗粒表面与颗粒中心的最小距离)为半径的真球表面为基准,在远离颗粒的中心的方向上的突起的平行于该方向的截面面积逐渐变小的结构。
以下将会详细地描述本申请的功能性颗粒的聚合物芯材和金属层。
(芯材)
如上所述,本申请的功能性颗粒中所包含的芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元。
本申请中,基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元(下文中有时称为结构单元A)是源自带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的结构单元。
本申请中,对于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的具体种类没有特别限制,可以根据实际需要而适当选择。在一些优选的实施例中,带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体优选地由以下式A表示。
其中,R1为甲基或氢原子,R2为碳原子数为1~12的脂肪族亚烷基、碳原子数为1~12的脂肪族氧杂亚烷基、或者碳原子数为3~12的脂环族亚烷基,Q为构成原子数为3~6的环氧基,Q与R2可以以单键连接,或者在R2为脂环族亚烷基时形成并环结构。
在一些更优选的实施例中,从成本和结构可调的平衡的观点出发,带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体更优选地为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或者2,3-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯,又更优选地为(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
本申请中,基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元(下文中有时称为结构单元B)是源自带有两个以上的乙烯基的单体的结构单元。
本申请中,对于带有两个以上的乙烯基的单体的具体种类没有特别限制,可以根据实际需要而适当选择。在一些优选的实施例中,带有两个以上的乙烯基的单体为选自具有两个以上的(甲基)丙烯酸酯基团的多价(甲基)丙烯酸酯类单体、具有两个以上的乙烯基的多价乙烯基酯类单体、具有两个以上的乙烯基的多价乙烯基醚类单体、具有两个以上的乙烯基的多价烯烃类单体中的至少一种。
上述多价(甲基)丙烯酸酯类单体的实例包括而不限于,三环葵烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯和新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
上述多价乙烯基酯类单体的实例包括而不限于,乙二酸二乙烯酯、丙二酸二乙烯酯、丁二酸二乙烯酯、戊二酸二乙烯酯、己二酸二乙烯酯、庚二酸二乙烯酯、辛二酸二乙烯酯、壬二酸二乙烯酯、癸二酸二乙烯酯、十二烷酸二乙烯酯、苯三甲酸三乙烯酯等。
上述多价乙烯基醚类单体的实例包括而不限于,乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、丙二醇二乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、三丙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、新戊二醇二乙烯基醚
上述多价烯烃类单体的实例包括而不限于,二乙烯基苯、三乙烯基苯等。
在一些更优选的实施例中,带有两个以上的乙烯基的单体为选自具有两个以上的(甲基)丙烯酸酯基团的多价(甲基)丙烯酸酯类单体、具有两个以上的乙烯基的多价乙烯基酯类单体、具有两个以上的乙烯基的多价烯烃类单体中的至少一种。
在不损害本申请的技术效果的情况下,除了上述结构单元A和结构单元B以外,所述聚合物还可包含基于其它共聚单体的单元(下文中有时也称为结构单元C)。通常,对于其它共聚单体的具体种类没有特别限制,只要能够与上述带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和上述带有两个以上的乙烯基的单体进行聚合即可。
通常,此类其它共聚单体的实例包括而不限于:如乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、p-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、苄基氯苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯等单烯烃类单体;如丁二烯、异戊二烯等共轭二烯类单体;如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸正己酯等不带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体;如丙烯腈等腈类单体;如N-苯基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-苄基丙烯酰胺、N-(4-氯苯基)丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二丁基丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺类单体;等。这些其它共聚单体可以单独地或以两种以上的组合使用。
本申请中,对于上述结构单元A、结构单元B、结构单元C的各自的含有比率没有特别限制,可以根据实际需要而适当调节。
在一些优选的实施例中,从能够使该功能性颗粒具有更合适的形貌和/或软硬程度,并且能够提供与金属层的结合力更强,可靠性更强的观点出发,相对于所述聚合物的全部结构单元,上述结构单元A的比率优选地为80~98质量%,更优选地为90~98质量%,又更优选地为94~98质量%。
在一些优选的实施例中,从使得该功能性颗粒具有更合适的软硬程度的观点出发,相对于所述聚合物的全部结构单元,上述结构单元B的比率优选地为2~20质量%,更优选地为2~10质量%,又更优选地为2~6质量%。
在一些优选的实施例中,上述结构单元A与上述结构单元B的质量比优选地为80/20~98/2。
在一些优选的实施例中,相对于所述聚合物的全部结构单元,上述结构单元C的比率优选地为20质量%以下,更优选地为10质量%以下,又更优选地为5质量%以下。
在一些优选的实施例中,芯材的K30%硬度优选地为500~2500N/mm2,更优选地为1000~1500N/mm2。K30%硬度通过微小硬度计MCT(micro-compression test,岛津制造)测定。
在一些优选的实施例中,聚合物的交联度优选地为0.5%~20%,更优选地为1%~10%。
(金属层)
如上所述,本申请的功能性颗粒的金属层被覆聚合物芯材,并且与该聚合物以化学键结合。在一些优选的实施方案中,由金属层形成的表面形貌是依赖于聚合物芯材表面的形貌的。
本申请中,对于金属层的具体成分没有特别限制,可以根据实际需要(例如所要传导的功能)而适当选择。本申请中,金属层可以包含单一金属,也可以包含两种以上的金属。
在一些优选的实施例中,从功能性颗粒在用于各向异性功能胶膜中时能够提供更优异的传导性和功能稳定性的观点出发,金属层为包括金、银、铜、镍、钯、铂或其任意组合的层。
(其它构成)
除了上述聚合物芯材和金属层以外,本申请的功能性颗粒还可以包括其它构成,以使得本申请的功能性颗粒适用于各种应用场景和/或赋予其它功能。
在一些具体的实施例中,本申请的功能性颗粒的聚合物芯材中可包埋磁性颗粒。
在一些具体的实施例中,本申请的功能性颗粒在金属层的外部可具有由非传导性无机颗粒形成的无机颗粒层、具有由树脂和/或弹性体形成的有机层、除了本申请的金属层以外的金属镀层等等。
<第四方面>
本申请还提供了一种本申请的<第三方面>中的上述功能性颗粒的制造方法,所述方法包括:至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒;利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒;将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。
通过本申请的该制造方法,能够实现带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体以各种比例的聚合以获得尺寸均匀性高的初始聚合物颗粒并且使得金属层与由初始聚合物颗粒形成的聚合物芯材的化学键合,从而能够容易地获得形貌和软硬程度可调节性强、金属层可靠性强、尺寸均匀的功能性颗粒。另外,本申请的制造方法对环境友好、流程简单且便于大规模生产。
图4中示出了本申请的功能性颗粒的制造方法的一个具体实例(以GMA和EDGMA作为单体形成聚合物颗粒,金属为金,活性化基团为巯基,还原剂为硼氢化钠NaBH4)。当然,可以理解的是,本申请的功能性颗粒的制造方法不限于图4中所示出的实例。
以下将会详细地描述各个步骤。
(初始聚合物颗粒的制造(S-c1))
如上所述,至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒,如图4中的实例的步骤S-c1所示那样。图5中示出初始聚合物颗粒的一个实例(采用在75℃下使得GMA和EDGMA进行乳液聚合)。
此处,带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体、带有两个以上的乙烯基的单体以及任选的参与聚合的其它共聚单体的详情已经如以上“<第一方面>”中所述,此处不再赘述。
S-c1步骤中,只要能够制得初始聚合物颗粒,则对于所采用的聚合方法没有特别限制。此类聚合方法的实例包括而不限于:乳液聚合法、分散聚合法、沉淀聚合法、种子溶胀法、悬浮聚合法、SPG膜乳化法等。
分散聚合法包括聚合成核与聚合物微粒增长两个阶段,可以制备从纳米级到微米级的颗粒,粒径分布均匀可调(比乳液聚合法均匀),分散介质可选用毒性小和危险性小的介质,减少对环境的污染,是目前制备颗粒的主流方法之一。
乳液聚合法包括引发阶段、核形成初级粒子、凝结成二级粒子、生长成球四个阶段,反应速率快,产物重均分子量高,以水为介质,后处理简单,绿色生产,工艺简单,但是粒径分布均匀性差。
沉淀聚合法包括沉降成核以及聚合物微粒增长阶段,聚合物粒径均匀,洁净,聚合体系粘度低,无需表面活性剂及稳定剂,但颗粒产率低,溶剂毒性高。
种子溶胀法先利用无皂乳液聚合、分散聚合等制成小粒径单分散聚合物颗粒,再以此为种子进行溶胀使颗粒长大,是合成微米级颗粒的好方法,也是目前商业化主流方法之一。
悬浮聚合法包括液液分散期、粒子增长期和粒子恒定期,是将单体在分散剂作用下进行湍流搅拌,在水中形成一种分散与聚集的动态平衡,可用于制备5~1000μm球径的颗粒,但颗粒粒径容易呈现多分散性。
SPG膜乳化法是将两种不相溶的液体在适量表面活性成分的存在下,通过搅拌混合可以制成乳化液,利用SPG膜使疏水性单体在N2压力的作用下通过膜的微孔,形成微小的液滴,进而制得粒径均匀的颗粒,可用于制备10~1000μm的单分散聚合物颗粒,但制备产率低,造价高。
本申请中,在一些优选的实施方案中,采用乳液聚合的方法进行聚合。在一些更优选的实施例中,将待聚合的各种单体分散于分散介质中,在表面活性剂的存在下,在引发剂的作用下聚合成颗粒。
分散介质优选地为水性介质,其实例包括而不限于,乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、吡咯烷酮、水等。这些分散介质可以单独地或以两种以上的组合使用。
表面活性剂通常可以分为本领域已知的乳化剂和本领域已知的稳定剂。作为表面活性剂,可以单独地采用乳化剂或者稳定剂,或者将二者组合使用。本步骤中,对于所采用的乳化剂和稳定剂的各自具体种类均没有特别限制,可以根据待聚合的单体种类和比例、分散介质的组成、期望得到的聚合物芯材的形貌等而适当选择。
通常,乳化剂的实例包括而不限于,非离子型乳化剂,例如聚氧化烯醚、聚氧化烯烷基苯基醚、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯苯乙烯化苯基醚、聚氧化烯苄基化苯基醚、聚氧化烯异丙苯基苯基醚、脂肪酸聚乙二醇醚、脱水山梨糖醇脂肪酸酯等;阴离子型乳化剂,例如脂肪酸皂、松香酸皂、烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基磺基琥珀酸盐,以及具有聚氧化烯链的非离子型乳化剂的硫酸酯盐、磷酸酯盐、醚羧酸盐、磺基琥珀酸盐等;阳离子型乳化剂,例如硬脂基三甲基铵盐、鲸蜡基三甲基铵盐、月桂基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、烷基二甲基羟基乙基铵盐等。在一些优选的实施方案中,乳化剂优选地为选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯氯化铵、聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
通常,稳定剂的实例包括而不限于,如明胶、琼脂、果胶、藻朊酸盐等天然高分子稳定剂;如甲基纤维素、乙基纤维素、羧基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素类稳定剂;如聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸盐、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等合成高分子稳定剂。在一些优选的实施方案中,稳定剂优选地为选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一种。
S-c1步骤中,在一些优选的实施例中,表面活性剂优选地为乳化剂和稳定剂的组合。
对于引发剂的具体种类没有特别限制,在一些优选的实施方案中,引发剂优选地为自由基聚合用引发剂。引发剂的实例包括而不限于,偶氮类引发剂,例如偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈等;有机过氧化物类引发剂,例如过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸二仲丁酯、过氧化二(十六烷基)二碳酸酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二-(4-叔丁基环己基酯)、过氧化二碳酸二环已酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己酯)、过氧化2-乙基已酸叔丁酯、过氧化二碳酸双十四烷基酯、过氧化醋酸叔丁酯、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二叔丁酯、过氧化环己基磺酰乙酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丁酰、过氧化新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化二碳酸二-3-甲氧基丁酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯;过硫酸盐类引发剂,例如过硫酸铵、过硫酸钾等。在一些优选的实施方案中,引发剂优选地为选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
S-c1步骤中,对于各组分之间的用量比例没有特别限制。在一些优选的实施例中,优选地通过调整乳化剂、稳定剂、引发剂、带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体、带有两个以上的乙烯基的单体与分散介质之间的比例,可以调节初始聚合物颗粒的表面形貌。
在一些更优选的实施例中,乳化剂、稳定剂、引发剂、带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体、带有两个以上的乙烯基的单体与分散介质之间的质量比(乳化剂:稳定剂:引发剂:带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体:带有两个以上的乙烯基的单体:分散介质)优选地为1:0.05~5:0.05~5:25~200:1~50:50~500,更优选地为1:1~3:0.1~3:50~150:5~30:100~300,又更优选地为1:1~2:0.1~1:50~100:10~20:100~200。
S-c1步骤中,对于聚合氛围没有特别限制。在一些优选的实施例中,聚合在如氮气、氦气等惰性气体氛围中进行。
S-c1步骤中,对于聚合条件没有特别限制,可以根据所采用的单体种类等而适当选择。
在一些优选的实施例中,聚合温度优选地为50~120℃,更优选地为60~100℃。
在一些优选的实施例中,聚合时间优选地为0.5~6小时。
在一些优选的实施例中,聚合在动态作用下进行。此处,动态作用的实例包括而不限于,超声、搅拌、振荡等。
S-c1步骤中,对于单体的添加方式没有特别限制,可以将各单体一并添加,或以任意组合分批加入,或者以任意组合连续地滴加。
在聚合结束后,根据需要,可以通过本领域常用的方式分离(例如离心或过滤等)、洗涤(例如浸泡或冲洗等)、干燥(例如烘箱干燥等)本申请的初始聚合物颗粒。
(初始聚合物颗粒的活化(S-c2))
如上所述,利用活化剂使得初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒,如图4中的实例的步骤S-c2所示那样。
S-c2步骤中,活化剂与初始聚合物颗粒的接触方式没有特别限制。在一些优选的实施例中,将初始聚合物颗粒分散于分散介质中,再加入活化剂并进行反应。
此处,分散介质的实例如上述“(初始聚合物颗粒的制造)”中所记载,此处不再赘述。本步骤中所使用的分散介质可以与上述初始聚合物颗粒的聚合中所使用的相同或者不同。在一些优选的实施方案中,从反应方便性的观点出发,本步骤中所使用的分散介质优选地为水。
S-c2步骤中,通过活性化在初始聚合物颗粒的表面上所形成的活性化基团没有特别限制,只要在随后的金属层的形成过程中能够接枝金属即可。在一些优选的实施例中,所述活性化基团优选地为羟基、氨基、羧基或巯基,更优选地为羧基或巯基,又更优选地为巯基。
对于所采用的活化剂的具体种类没有特别限制,可根据所期望得到的活性化基团的种类而适当选择。活性剂的实例包括而不限于臭氧(O3);如硫化氢(H2S)、乙酸、草酸、次氯酸等弱酸;如硫酸、硝酸、盐酸等强酸。在一些优选的实施例中,从更有效地进行初始聚合物颗粒的活性化的观点出发,活化剂优选地为选自臭氧(O3)、硫化氢(H2S)、乙酸、草酸、硫酸、硝酸、
另外,在一些优选的实施例中,所述活化剂与所述初始聚合物颗粒的质量比优选地为1:50~1:200,更优选地为1:50~1:150,又更优选地为1:50~1:100。
S-c2步骤中,对于活化反应条件没有特别限制,可以根据所采用的活化剂等而适当选择。
在一些优选的实施例中,反应温度优选地为40~60℃。
在一些优选的实施例中,反应时间优选地为0.1~3小时,更优选地为0.5~2小时。
在一些优选的实施例中,活化反应在动态作用下进行。此处,动态作用的实例包括而不限于,超声、搅拌、振荡等。
在反应结束后,根据需要,可以通过本领域常用的方式分离(例如离心或过滤等)、洗涤(例如浸泡或冲洗等)、干燥(例如烘箱干燥等)本申请的活性化聚合物颗粒。
(金属层的构筑(S-c3))
如上所述,将所得的活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。具体而言,活性化聚合物颗粒的表面上所具有的活性化基团可以在金属化合物水溶液中与被还原剂还原出来的金属离子反应,以制备出牢固的金属层。如图4中的实例的步骤S-c3所示那样。
图6中示出在活性化聚合物颗粒上构筑金属层的一个实例(金属为金,活性化基团为巯基,还原剂为硼氢化钠NaBH4)。
本步骤中,对于所采用的金属化合物没有特别限制,可以根据要形成的金属层的种类和活性化基团的种类而适当选择。在一些优选的实施例中,从更有效地形成金属层的观点出发,所述金属化合物优选地为选自四水合氯金酸、硝酸银、氯化银、硝酸铜、硫酸铜、硫酸镍、氯化钯、硝酸钯、氯铂酸中的至少一种。
S-c3步骤中,还原剂可以为本领域常用的那些,例如,硼氢化钠、水合肼等。
S-c3步骤中,对于金属化合物和还原剂各自的用量均没有特别限制,可以根据活性化基团的种类、金属化合物的种类、还原剂的种类等而适当调整。
另外,S-c3步骤中,对于金属层形成反应的反应条件没有特别限制,可以根据活性化基团的种类、金属化合物的种类、还原剂的种类等而适当选择。
在一些优选的实施例中,反应温度优选地为40~60℃。
在一些优选的实施例中,反应时间优选地为0.1~3小时,更优选地为0.5~2小时。
在一些优选的实施例中,活化反应在动态作用下进行。此处,动态作用的实例包括而不限于,超声、搅拌、振荡等。
在反应结束后,根据需要,可以通过本领域常用的方式分离(例如离心或过滤等)、洗涤(例如浸泡或冲洗等)、干燥(例如烘箱干燥等)本申请的功能性颗粒。
(其它步骤)
除了上述各步骤以外,本申请的功能性颗粒的制造方法还可以根据最终所得的功能性颗粒的构成而包含其它步骤。
在在一些具体的实施例中,非传导性无机颗粒的沉积步骤、树脂和/或弹性体的包覆步骤、金属镀覆步骤等等。
(具体实例)
在一些特别优选的实施例中,本申请的功能性颗粒通过以下方法来获得:
将乳化剂,稳定剂,分散介质,加入到反应釜中,搅拌充分会后,冲入氮气后升高温度到60℃,再向反应液中加入引发剂、带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体、带有两个以上的乙烯基的单体和分散介质的混合液,滴加结束后继续反应1小时。然后通过离心,洗涤,即可得到表面含有环氧基团的初始聚合物颗粒。
将初始聚合物颗粒加入水中,再加入活化剂,活化剂与聚合物颗粒的质量比为1:50~200,在反应温度为40~60℃,搅拌反应30min~120min,在经过离心洗涤,既可得到表面有羧基或巯基的聚合物颗粒;
将制得的表面含有大量活性官能团的活性化聚合物颗粒加入到金属化合物水溶液中,再加入还原剂,在温度40~60℃下,搅拌30~120min,可得到表面含有金属层的功能性颗粒。
<第五方面>
本申请提供了一种功能性颗粒,所述功能性颗粒通过包括以下的制造方法来获得:至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒(初始聚合物颗粒的制造(S-d1));利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒(初始聚合物颗粒的活化(S-d2));将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层(金属层的构筑(S-d3))。
在此情况下,本申请的功能性颗粒通过特定的方法获得,能够实现带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体以各种比例的聚合以形成初始聚合物颗粒并且使得金属层与由初始聚合物颗粒形成的聚合物芯材的化学键合。该功能性颗粒的聚合物芯材的分子链结构灵活可调且与金属层的结合力强,因而该功能性颗粒可根据需要而具有期望的形貌和软硬程度,并且金属层不易于脱落,可靠性强;同时该功能性颗粒的尺寸均匀。因而,该功能性颗粒尤其适于作为功能性颗粒而包含于各向异性功能胶膜中,以使得各向异性功能胶膜能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
上述S-d1步骤中,如上所述,形成了初始聚合物颗粒,从而作为功能性颗粒的聚合物芯材的基础。
上述S-d2步骤中,如上所述,将初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,所形成的活性化聚合物颗粒上的活性化基团用于在稍后的步骤中结合金属。
上述S-d3步骤中,如上所述,利用活性化聚合物颗粒上的活性化基团,在活性化聚合物颗粒的表面上形成金属层。
上述S-d1、S-d2、S-d3步骤的详情(包括各优选实施例)各自与上述<第四方面>中所述的功能性颗粒的制造方法中的S-c1、S-c2、S-c3步骤中相同,此处不再赘述。
除了上述S-d1、S-d2、S-d3步骤以外,本方面的功能性颗粒的制造方法还可以根据最终所得的功能性颗粒的构成而包含其它步骤。
在在一些具体的实施例中,非传导性无机颗粒的沉积步骤、树脂和/或弹性体的包覆步骤、金属镀覆步骤等等。
本方面的功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层。所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。本方面的功能性颗粒的详情与上述<第三方面>中所述的功能性颗粒相同,此处不再赘述。
<第六方面>
本申请还提供了一种各向异性功能胶膜,所述各向异性功能胶膜为包含粘合剂和本申请的<第三方面>或者<第五方面>中的上述功能性颗粒的膜状粘合材料。
本申请的各向异性功能胶膜由于包含形貌和软硬程度可调节性强、金属层可靠性强、尺寸均匀的功能性颗粒,无论该功能性颗粒的排列方式如何也能够兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景。
本申请中,对于功能性颗粒在各向异性功能胶膜中的排列方式没有特别限制,可以根据实际需要适当地选择。
在一些具体的实施例中,从本申请的各向异性功能胶膜可以更容易地形成的观点出发,优选的是,功能性颗粒无规地分散于所述粘合剂中。在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜可以通过本领域公知的方法来获得,例如,将用于形成粘合剂的材料与功能性颗粒进行混合,进而涂覆于基材上并干燥,然而,可理解的是形成方法不限于此。
在另一些具体的实施例中,从能够更好地兼具优异的传导性、精密性和功能稳定性,并且适于不同的应用场景的观点出发,功能性颗粒以至少在胶膜的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔的方式分布。
此处,对于第一方向和第二方向以及其二者所成角度没有特别限制。在一些优选的实施例中,第一方向和第二方向优选地相互垂直。在另一些优选的实施例中,由第一方向和第二方向所成的一个平面优选地平行于基材的表面。更优选地,第一方向为基材的横向方向,第二方向为基材的纵向方向。
在此情况下,本申请的各向异性功能胶膜可以通过本领域公知的方法来获得。在一些优选的实施例中,功能性颗粒至少在由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离优选地为大于0μm且25μm以下,更优选地为0μm~9μm,又更优选地为2μm~6μm。
此外,在另一些优选的实施例中,本申请的各向异性功能胶膜可以上述<第二方面>中所记载的方法来获得。在此情况下,出于便捷的目的,术语“Z方向”表示垂直于胶膜或承载该胶膜的基材的表面的方向(即厚度方向),术语“X方向”表示对应于承载该胶膜的基材的横向方向(有时也称为宽度方向,即TD方向)的方向,术语“Y方向”表示对应于承载该胶膜的基材的纵向方向(有时也称为机械方向,即MD方向)的方向,所谓的“XY方向”表示平行于胶膜或承载该胶膜的基材的表面的方向(即平面方向),其中所谓“胶膜的表面”通常可理解为在胶膜的制造过程中接触承载胶膜的基材的那个表面。
本申请中,在一些优选的实施例中,各向异性功能胶膜的厚度优选地为10~50μm。另外,在一些优选的实施例中,从各向异性功能胶膜更好地确保了优异的传导性、精密性和功能稳定性的观点出发,各向异性功能胶膜的厚度优选地为功能性颗粒的平均粒径的3~15倍。
本申请中,在一些优选的实施例中,相对于胶膜中粘合剂的总质量,功能性颗粒的总质量优选地为1~15质量%,更优选地为1~10质量%,又更优选地为2~8质量%。
本申请中,对于各向异性功能胶膜的呈现方式没有特别限制,可以为不具有基材的胶膜的形式,也可以为承载于基材(例如,制造过程中所用于承载胶膜的基材)上的胶膜的形式。
以下将会详细说明各组分。
(功能性颗粒)
本申请的功能性颗粒的详情已经如以上“<第三方面>或者<第五方面>”中所述,此处不再赘述。
(粘合剂)
本申请中,对于粘合剂的具体种类没有特别限制,可以采用本领域中通常用于形成各向异性功能胶膜的各种粘合剂。
本申请中,在一些优选的实施例中,粘合剂优选地是热固性的,其实例包括而不限于,环氧树脂系粘合剂、(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂、异氰酸酯系粘合剂、有机硅系粘合剂、聚氨酯系粘合剂等。
本申请中,在各向异性功能胶膜中的粘合剂包含热固性粘合剂的情况下,该热固性粘合剂优选地是未经固化的,可以根据需要在使用该胶膜之前或者在使用该胶膜的过程中进行固化。
在一些更优选的实施例中,粘合剂中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂(即粘合剂层A中所采用的粘合剂为热固性环氧树脂系粘合剂)或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂(即粘合剂层A中所采用的粘合剂为热固性(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂)。这些粘合剂的详情与以上<第一方面>中所述的颗粒的排列方法中相同。
(其它组分)
在不损害本申请的技术效果的范围内,除了粘合剂和功能性颗粒以外,本申请的各向异性功能胶膜还可以按需要包含其它组分。这些其它组分的实例包括而不限于,除了本申请的功能性颗粒以外的无机颗粒和/或有机颗粒(这些颗粒任选地具有对电、热、磁的传导性)、各种增粘树脂、交联促进剂、硅烷偶联剂、防老剂、着色剂(例如颜料或染料)、紫外线吸收剂、抗氧化剂、链转移剂、增塑剂、软化剂、抗静电剂、纤维等。这些其它组分可以单独地或以两种以上的组合使用。
这些其它组分的量可以根据实际需要而适当调整。
(应用场景)
本申请中,本申请的各向异性功能胶膜的应用面非常广泛,可赋予很多器件各向异性的性能,例如,作为各向异性导电胶,可在终端产品中IC、FPC/COF等与显示器件之间的电气互联;作为各项异性导磁胶,可用于信号传递,防止信号串扰;作为各向异性导热胶,可在芯片或器件模组上形成良好的散热效果。
以各项异性导电胶为例,其***架构和场景如下所述,作为实例具体地在图7中示出。
将各项异性导电胶贴在基板的导电凸点上,然后在对位贴上另外器件链接组件后,当对异向性胶膜加压、加热后,它会***化(呈胶体状态),导电颗粒可流动并均匀分布,使得每条线路有一定数量的导电颗粒,保证稳定的电阻值。在粘结压力的作用下,导电颗粒绝缘膜破裂,圆片上的凸点和与之对应的玻璃基板上的ITO电路之间夹着多个受压变形的导电颗粒,由这些变形的导电颗粒实现上、下凸点之间的电互连,没有受压的其他区域的粒子互不接触,因此,实现了在XY方向绝缘Z方向上的各向异性互连。
<实施例>
以下详细说明本申请的实施例,但本申请并不限于下述实施例。
实施例一:一种各向异性导电胶膜的制备
(1)导电性颗粒的制备
(S-c1)初始聚合物颗粒的制备:
在反应釜中加入乳化剂,稳定剂,分散介质,搅拌充分会后,冲入氮气后升高温度到60℃,再向反应液中加入引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油醚、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和分散介质的混合液,滴加结束后继续反应1小时。然后通过离心,洗涤,即可得到表面含有环氧基团的初始聚合物颗粒。
其中,乳化剂为十二烷基苯磺酸钠,稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮,分散介质为乙醇,引发剂为过硫酸铵。十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、过硫酸铵,甲基丙烯酸缩水甘油醚,二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯与乙醇之间的质量比为:1:1:0.1:50:10:100。
(S-c2)初始聚合物颗粒的活性化:
将初始聚合物颗粒加入水中,再加入活化剂,活化剂与初始聚合物颗粒的质量比为1:50,在反应温度为40℃下,搅拌反应30min,在经过离心洗涤,既可得到表面有羧基的活性化聚合物颗粒;其中活化剂为O3。
(S-c3)在活性化的聚合物颗粒的表面上构筑金属层:
将表面活性化的聚合物颗粒分散在水中,再加入硼氢化钠,然后再滴加四水合氯金酸溶液,边搅拌边反应30min;其中,聚合物颗粒、水、硼氢化钠和四水合氯金酸的质量比例为1:50:0.2:0.1,既可得到表面接枝有金的功能性颗粒,再经过离心洗涤;
所涉及的反应为:8HAuCl4·4H2O+3NaBH4→8Au+3H3BO3+29HCl+3NaCl+23H2O
其中HAuCl4·4H2O为四水合氯金酸,NaBH4为硼氢化钠,Au为金颗粒,H3BO3为硼酸。
(2)溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液制备:
将固态环氧树脂,液态环氧树脂,潜伏性固化剂,增韧剂,和溶剂按照重量比为1:1:0.05:0.1:3共混,搅拌均匀,得到溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液。
其中固态环氧树脂为重均分子量为12000左右的固态酚醛环氧树脂,液态环氧树脂为双酚A环氧树脂,潜伏性固化剂为二甲基咪唑,增韧剂为核壳聚合物型增塑剂,溶剂为二氯甲烷。
(3)各向异性导电胶膜的制备:
(S-b1)功能性颗粒的排列
将功能性颗粒分散在四氢呋喃中,再加入上述溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液,搅拌均匀后涂覆到PET薄膜上(其中聚合物颗粒、四氢呋喃、溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液中的环氧树脂的质量比为1:5:1),在经过40℃的烘烤,溶剂干燥之后进入拉膜阶段,X方向拉伸倍数为1,Y方向拉伸倍数为1,且XY方向进行10°的角度拉伸(如图3中所示,相对于X方向成10°对称地进行拉伸,以下同义)。以最终得到的颗粒与颗粒之间的在XY方向上的投影距离为1μm的方式,可控地调整各向异性导电胶。
经历双轴拉伸后的基材中,X方向的取向度为1.8,Y方向的取向度为3.0,X方向的取向度与Y方向的取向度的比值为1.7,相对于X方向的取向角度为45°。
此处,取向度和取向角度如上所述那样测量。
(S-b2)各向异性导电胶膜的形成
在步骤(S-b1)中制备的已经排列好的功能性颗粒初始胶膜上面再涂布一层上述溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液,并在经过40℃的烘烤,溶剂干燥之后与步骤(S-b1)制备的初始胶膜融合一体,既可以得到总体厚度为10μm的各向异性导电胶膜。
将尺寸为2mm×19mm的制备的各向异性导电胶膜在80℃,0.98MPa的条件下粘贴在IZO电路的玻璃基板上,剥离隔膜,进行芯片的凸块与带IZO电路的玻璃基板进行定位,并在160℃下从芯片上方进行加热或热压,进行正式连接,并进行电学性能测试。结果为,其导通电阻平均值小于2Ω,绝缘电阻值大于或等于109Ω的比例为100%。
实施例二:一种各向异性导磁胶膜的制备:
(1)导磁性颗粒的制备
(S-c1)初始聚合物颗粒的制备:颗粒在反应釜中加入乳化剂,稳定剂,分散介质,搅拌充分会后,再冲入氮气后升高温度到100℃,再向反应液中加入引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和分散介质的混合液,滴加结束后继续反应3小时。然后通过离心,洗涤,即可得到表面含有环氧基团的初始聚合物颗粒。
乳化剂为十二烷基苯磺酸钠,稳定剂为聚乙烯醇,引发剂为过硫酸铵,分散介质为异丙醇。其中,十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、过硫酸铵、甲基丙烯酸缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与异丙醇之间的质量比为:1:2:1:100:20:200。
(S-c2)初始聚合物颗粒的活性化:
颗粒将初始聚合物颗粒加入水中,再加入活化剂,活化剂与初始聚合物颗粒的质量比为1:200,在反应温度为60℃下,搅拌反应120min,在经过离心洗涤,既可得到表面有巯基的活性化聚合物颗粒;其中活化剂为H2S。
(S-c3)在活性化的聚合物颗粒的表面上构筑金属层:
将表面活性化的聚合颗粒分散在水中,再加入水合肼,然后再滴加硝酸银溶液,边搅拌边反应50min;其中活性化聚合物颗粒、水、水合肼和硝酸银的比例为1:200:5:5,既可得到表面镀银的功能性颗粒,再经过离心洗涤。
(2)溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液制备:
将固态环氧树脂,液态环氧树脂,潜伏性固化剂,增韧剂,和溶剂按照重量比为1:5:0.2:0.1:10共混,搅拌均匀,得到溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液。
其中固态环氧树脂为双酚类固态环氧树脂,液态环氧树脂为双酚F环氧树脂862,潜伏性固化剂为三氟化硼及其乙胺络合物;增韧剂为核壳型增塑剂,溶剂为二氧六烷。
(3)各向异性导磁胶膜的制备:
(S-b1)功能性颗粒的排列
将功能性颗粒分散在环己酮中,再加入溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液,搅拌均匀后涂覆到PET薄膜上,其中聚合物颗粒、环己酮、溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液中的环氧树脂的质量比为1:20:5,在经过60℃的烘烤,溶剂干燥之后进入拉膜阶段,X方向拉伸倍数为5,Y方向拉伸倍数为5,且XY方向进行60°的角度拉伸。以最终得到的颗粒与颗粒之间的在XY方向上的投影距离为5μm的方式,可控地调整。
经历双轴拉伸后的基材中,X方向的取向度为3.2,Y方向的取向度为6.8,X方向的取向度与Y方向的取向度的比值为2.1,相对于X方向的取向角度为30°。
此处,取向度和取向角度如上所述那样测量。
(S-b2)各向异性导磁胶膜的形成
在步骤(S-b1)中制备的已经排列好的功能性颗粒初始胶膜上面再涂布一层上述溶剂型环氧树脂粘合剂涂布液,并在经过60℃的烘烤,溶剂干燥之后与步骤(S-b1)制备的初始胶膜融合一体,既可以得到总体厚度为50μm的各向异性导磁胶膜。
对于该各向异性导磁胶膜,采用Agilent射频网络/频谱/阻抗分析仪4396B和磁性材料测试夹具16454A测试Z方向导磁率为≥200,XY方向导磁率≤5。
实施例三:一种各向异性导热胶,主要包含如下步骤:
(1)导热性颗粒的制备
(S-c1)初始聚合物颗粒的制备:
颗粒在反应釜中加入乳化剂,稳定剂,分散介质,搅拌充分会后,再冲入氮气后升高温度到80℃,再向反应液中加入引发剂,甲基丙烯酸缩水甘油醚,三乙二醇二丙烯酸酯和分散介质的混合液,滴加结束后继续反应2小时。然后通过离心,洗涤,即可得到表面含有环氧基团的初始聚合物颗粒。
其中,乳化剂为聚氧乙烯醚,稳定剂为聚乙烯醇,引发剂为过硫酸铵,分散介质为水。其中,聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、过硫酸铵、甲基丙烯酸缩水甘油醚、三乙二醇二丙烯酸酯与水之间的质量比为1:1.5:0.8:80:15:150。
(S-c2)初始聚合物颗粒的活性化:
颗粒将初始聚合物颗粒加入水中,再加入活化剂,活化剂与聚合物颗粒的质量比为1:100,在反应温度为50℃下,搅拌反应80min,在经过离心洗涤,既可得到表面有羧基的活性化聚合物颗粒;其中活化剂为乙酸。
(S-c3)在活性化的聚合物颗粒的表面上构筑金属层:
将表面活性化的聚合物颗粒分散在水中,再加入硼氢化钠,然后再滴加硫酸铜溶液,边搅拌边反应40min;其中所述的聚合物颗粒,水,硼氢化钠和硫酸铜的比例为1:100:2:2,既可得到表面镀铜的功能性颗粒,再经过离心洗涤。
(2)溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂制备:
将(甲基)丙烯酸类树脂,交联剂,热引发剂,增韧剂,阻聚剂和溶剂按照重量比为1:0.5:0.2:0.5:0.1:10进行共混,搅拌均匀,得到溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂涂布液。
其中,(甲基)丙烯酸类树脂为聚氨酯改性(甲基)丙烯酸树脂,交联剂是二季戊四醇六丙烯酸酯,引发剂是过氧化二异丁酰,阻聚剂是二乙基羟胺。
(3)各向异性导热胶膜的制备:
(S-b1)功能性颗粒的排列
将表面镀金的功能性颗粒分散在环氧乙烷中,再加入溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂涂布液,搅拌均匀后涂覆到PET薄膜上,其中功能性颗粒、环氧乙烷、溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂涂布液中所包含的(甲基)丙烯酸类树脂的质量比为1:15:3,在经过50℃的烘烤,溶剂干燥之后进入拉膜阶段,X方向拉伸倍数为4,Y方向拉伸倍数为10,且XY方向进行30°的角度拉伸。以最终得到的颗粒与颗粒之间的在XY方向上的投影距离为4μm的方式,可控地调整。
经历双轴拉伸后的基材中,X方向的取向度为2.8,Y方向的取向度为7.3,X方向的取向度与Y方向的取向度的比值为2.6,相对于X方向的取向角度为80°。
此处,取向度和取向角度如上所述那样测量。
(S-b2)各向异性导热胶膜的形成
在步骤(S-b1)中制备的已经排列好的功能性颗粒初始胶膜上面再涂布一层溶剂型(甲基)丙烯酸类树脂系粘合剂涂布液,并在经过40℃的烘烤,溶剂干燥之后与步骤(S-b1)制备的初始胶膜融合一体,既可以得到总体厚度为30μm的各向异性导热胶膜。
对于该各向异性导热胶膜,采用导热系数测量仪测得其在Z方向的导热系数为105w/(m.k),XY方向导热系数小于20w/(m.k)。可见,通过引入高导热的表面含有铜的颗粒,实现在Z向导热,而在XY方向不导热,实现良好的各向异性导热效果。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分,所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。
也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行相应的功能或动作的硬件(例如电路或ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,专用集成电路))来实现,或者可以用硬件和软件的组合,如固件等来实现。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述,然而,在实施所要求保护的本发明过程中,本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书,可理解并实现所述公开实施例的其它变化。在权利要求中,“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤,“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施,但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上已经描述了本申请的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (38)
1.一种颗粒的排列方法,其特征在于,所述方法包括:
在可延伸的基材上形成包含粘合剂层和多个颗粒的复合结构,每个所述颗粒的至少一部分包埋于所述粘合剂层中;
将承载所述复合结构的可延伸的基材进行双轴拉伸,以使得每个所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔。
2.根据权利要求1所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述第一方向和所述第二方向在其所形成平面内相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述由第一方向和第二方向所成的一个平面平行于所述基材的表面。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1~9.9。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1.2~9。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,经过所述双轴拉伸的基材中,横向方向上的取向度与纵向方向上的取向度的比值为1.5~8.5。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,经过所述双轴拉伸的基材中,相对于横向方向的取向角度为0~90°。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述第一方向为所述基材的横向方向,所述第二方向为所述基材的纵向方向。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述复合结构通过以下形成:将不包含所述颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥以形成粘合剂层,进而将所述颗粒以其至少一部分包埋于所述粘合剂层中的形式覆盖于所述粘合剂层上。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述复合结构通过以下形成:将包含所述颗粒的粘合剂涂布液涂布于所述可延伸的基材上并且干燥。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述可延伸的基材为选自聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚丙烯系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯系树脂中的至少一种。
12.根据权利要求1-11任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述颗粒为功能性颗粒,所述功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;
所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
13.根据权利要求1-12任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,所述粘合剂层中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂。
14.根据权利要求1-13任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,在进行所述双轴拉伸之前,所述粘合剂层的厚度为所述颗粒的平均粒径的1/6~1/1。
15.根据权利要求1-14任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,在进行所述双轴拉伸之前,所述粘合剂层的厚度公差小于0.05μm。
16.根据权利要求1-15任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,进行所述双轴拉伸时,拉伸倍率为1~20倍,拉伸速度为2~40mm/min。
17.根据权利要求1-16任意一项所述的颗粒的排列方法,其特征在于,在进行所述双轴拉伸之后,所述颗粒至少在基材的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离为大于0μm且25μm以下。
18.一种各向异性功能胶膜的制造方法,其特征在于,所述方法包括:
采用根据权利要求1-17任意一项所述的颗粒的排列方法来排列具有功能传导性的功能性颗粒,以在基材上形成经拉伸的复合结构;
在所述经拉伸的复合结构上形成另一粘合剂层。
19.一种功能性颗粒,其特征在于,所述功能性颗粒包含芯材和被覆所述芯材的金属层;
所述芯材由聚合物形成,所述聚合物包含基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元和基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元;所述金属层中的金属与所述聚合物以化学键结合。
20.根据权利要求19所述的功能性颗粒,其特征在于,所述功能性颗粒的平均粒径为1~15μm。
21.根据权利要求19或20所述的功能性颗粒,所述功能性颗粒具有粗糙的表面。
22.根据权利要求21所述的功能性颗粒,其特征在于,所述粗糙的表面具有由多个毛刺结构形成的粗糙结构。
23.根据权利要求19-22任意一项所述的功能性颗粒,其特征在于,所述芯材的K30%硬度为500~2500N/mm2。
24.根据权利要求19-23任意一项所述的功能性颗粒,其特征在于,所述聚合物的交联度为0.5%~20%。
25.根据权利要求19-24任意一项所述的功能性颗粒,其特征在于,相对于所述聚合物的全部结构单元,所述基于带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体的单元的比率为80~98质量%。
26.根据权利要求19-25任意一项所述的功能性颗粒,其特征在于,相对于所述聚合物的全部结构单元,所述基于带有两个以上的乙烯基的单体的单元的比率为2~20质量%。
27.根据权利要求19-26任意一项所述的功能性颗粒,其特征在于,所述金属层为包括金、银、铜、镍、钯和铂中的至少一种的层。
28.一种根据权利要求19-27任意一项所述的功能性颗粒的制造方法,其特征在于,所述方法包括:
至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒;
利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒;
将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。
29.根据权利要求28所述的功能性颗粒的制造方法,其特征在于,所述活化剂与所述初始聚合物颗粒的质量比为1:50~1:200。
30.根据权利要求28或29所述的功能性颗粒的制造方法,其特征在于,所述活化剂为选自臭氧、硫化氢、乙酸、草酸、硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种。
31.根据权利要求28-30任意一项所述的功能性颗粒的制造方法,其特征在于,所述金属化合物为选自四水合氯金酸、硝酸银、氯化银、硝酸铜、硫酸铜、硫酸镍、氯化钯、硝酸钯、氯铂酸中的至少一种。
32.一种功能性颗粒,其特征在于,所述功能性颗粒通过包括以下的制造方法来获得:
至少将带有环氧基的单(甲基)丙烯酸酯类单体和带有两个以上的乙烯基的单体加入包含表面活性剂的分散介质中进行聚合,以形成初始聚合物颗粒;
利用活化剂使得所述初始聚合物颗粒的表面上的环氧基团活性化,以形成活性化聚合物颗粒;
将所述活性化聚合物颗粒加入金属化合物水溶液中并且利用还原剂在其表面上形成金属层。
33.一种各向异性功能胶膜,其特征在于,其为包含粘合剂和根据权利要求19-27任意一项所述的功能性颗粒或者根据权利要求32所述的功能性颗粒的膜状粘合材料。
34.根据权利要求33所述的各向异性功能胶膜,其特征在于,所述功能性颗粒无规地分散于所述粘合剂中。
35.根据权利要求33所述的各向异性功能胶膜,其特征在于,所述功能性颗粒以至少在胶膜的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此分隔的方式分布。
36.根据权利要求35所述的各向异性功能胶膜,其特征在于,所述功能性颗粒至少在胶膜的由第一方向和第二方向所成的一个平面上的投影彼此之间的距离为大于0μm且25μm以下。
37.根据权利要求33-36任意一项所述的各向异性功能胶膜,其特征在于,相对于所述粘合剂的总质量,所述功能性颗粒的总质量为1~15质量%。
38.根据权利要求33-37任意一项所述的各向异性功能胶膜,其特征在于,所述各向异性功能胶膜中所包含的粘合剂树脂为热固性环氧树脂或者热固性(甲基)丙烯酸类树脂。
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