CN1788323A - 导电组合物和使用该组合物的方法 - Google Patents

Abstract

一种导电组合物，包括导电金属，第一树脂组分，和可与第一树脂组分反应的第二树脂组分(它是异氰酸酯组分)。金属氧化物和润滑剂作为杂质存在于金属表面上。第二树脂组分在第一温度下被封端和在比第一温度高的第二温度下解封端，产生第一和第二助熔剂。第一助熔剂与润滑剂反应，从金属表面上至少部分除去氧化物和润滑剂。从金属上除去或清洗掉氧化物与润滑剂增加该组合物的导电率。在基板上沉积组合物的迹线并加热该组合物到第二温度下的方法引起树脂组分解封端。

Description

导电组合物和使用该组合物的方法

技术领域

本发明一般地涉及导电组合物和使用该导电组合物的方法。更具体地说，本发明涉及在印刷电路板(PCB)上沉积导电金属迹线(trace)所使用的导电组合物，以便将电子和电气部件连接成电路，和在电子与电气部件的制备中将模片连接到引线框上。

背景技术

导电组合物(在本领域中也称为导电油墨)是本领域已知的。使用导电组合物的方法也是本领域已知的。例如，使用导电组合物在基板如PCB上形成导电金属迹线。为了导电，导电组合物包括导电的金属颗粒。典型地，这些颗粒为粉末或薄片形式。作为导电金属颗粒的一个实例，银片是优良的导体，对于在导电组合物中的使用来说，它是优选的，这是因为银片每单位重量具有较大的表面积，这有助于确保在特定的导电金属迹线内银片彼此接触，形成连续的导电银金属“通路”。

银片对负面损害其导电率的各种因素敏感。一个这样的因素涉及银片的生产。在润滑剂如硬脂酸存在下，通过研磨银粉，从而生产银片。在银片的生产过程中，用溶剂除去银粉在其内磨成银片的硬脂酸润滑剂。然而，在可能除去硬脂酸之前，它与银片表面反应，形成润滑剂的盐，具体地说硬脂酸银，和溶剂不能除去硬脂酸银。硬脂酸银是残留在银片上的杂质且负面影响银片的导电率，这是因为尽管硬脂酸银导电，但它的导电率远远低于纯银，即未氧化和未润滑的银。

负面影响银片导电率的另一因素是银片容易在空气中氧化，从而在银片表面上形成氧化银。氧化银是残留在银片上的另一种杂质。银片一旦被研磨，和甚至在将它们掺入到导电组合物内之后，容易氧化。象硬脂酸银一样，尽管氧化银导电，但的导电率远远低于纯银。现有技术的导电组合物(其具有氧化银和硬脂酸银杂质仍存在于表面上的银片)的导电率通常通过理解这种导电组合物的电阻率的数量级为20-50mΩ/sq.来理解。

最后，还应当理解，加热现有技术的导电组合物，在加热过程中或者在之后没有有利地影响导电组合物的导电率。简而言之，加热对现有技术的导电组合物不具有影响。此外，要求固化的现有技术的导电组合物依赖于通过常规熔炉或烘箱在非常高的温度下加热。这些高温经常损坏，即熔化通常由便宜和非回弹性塑料材料如聚苯乙烯制造的基板如PCB。

由于现有技术的导电组合物的缺陷，其中包括以上所述的涉及硬脂酸银和氧化银杂质的那些，希望提供一种导电组合物，所述导电组合物因导电金属颗粒的无杂质状态导致具有改进的导电率。还希望提供使用该导电组合物的方法。

发明概述

导电组合物包括导电金属，异氰酸酯组分，和可与异氰酸酯组分反应的树脂组分。在一个实施方案中，导电金属以40-95重量份的用量存在，异氰酸酯组分以2-20重量份的用量存在，和树脂组分以1-20重量份的用量存在，其中所有重量份以100重量份导电组合物为基础计。

在另一实施方案中，导电金属具有表面，和金属氧化物与润滑剂存在于该表面上，和导电组合物包括第一树脂组分和可与第一树脂组分反应的第二树脂组分。第二树脂组分在第一温度下被封端和在比第一温度高的第二温度下解封端。一旦解封端，第二树脂组分产生第一助熔剂和第二助熔剂。第一助熔剂与至少金属氧化物反应，和第二助熔剂与至少润滑剂反应。这些反应至少部分从导电金属的表面上除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物的导电率。

使用该导电组合物的方法包括下述步骤：将导电组合物的迹线沉积在基板上，并加热该导电组合物到至少第二温度下，引起第二树脂解封端。一旦解封端，第一和第二树脂组分反应固化，并产生第一与第二助熔剂。第一和第二助熔剂从导电金属的表面上除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物的迹线的导电率。加热本发明的导电组合物不损坏基板。

用第一和第二助熔剂从导电金属的表面上除去金属氧化物和润滑剂也可被称为通过助熔清洗或清洁导电金属。通过助熔来清洗导电金属且同时加热导电组合物到至少第二温度下，使得导电金属如此清洁，以致于：假定导电金属是薄片形式的银，银片比较紧密地靠近和接触，通过其中银片可焊接和连接在一起的被称为“贵金属的冷焊”的方法，银片甚至可能结合在一起。形成导电金属的迹线，和与由下述导电组合物形成的导电金属迹线相比(其中导电组合物包括氧化银和/或润滑剂仍然大量存在于银片上的银片)，该导电金属迹线具有显著改进的导电率。例如，本发明的导电组合物具有改进的导电率，其导电率比仍具有大量存在于银片表面上的氧化银和/或润滑剂的导电组合物好2-10倍的数量级。作为这种改进的导电率的具体实例，本发明的导电组合物的电阻率通常为3-10mΩ/sq.的数量级。

加热本发明的导电组合物有利地影响导电组合物的导电率，这是因为加热引起在第一温度下被封端的第二树脂组分分解，产生第一和第二助熔剂，该助熔剂与如上所述的在导电金属表面上的金属氧化物和润滑剂反应或助熔。

因此，本发明提供一种导电组合物，所述导电组合物因导电金属颗粒的无杂质状态导致具有改进的导电率。正因为如此，由本发明的导电组合物形成的迹线的导电率得到改进，这是因为这些迹线确立了导电路径，所述导电路径不使任何润滑剂如硬脂酸，任何氧化物如氧化银，或者润滑剂和银片的任何反应性产物，如硬脂酸银穿过。本发明还提供使用该导电组合物的方法。

附图简述

当结合附图考虑时，通过参考下述详细说明，本发明的其它优点将容易理解，因为可更好地理解这些，其中这些说明仅仅为了阐述的目的和决不限制本发明的范围，其中：

图1A是在基板上，具体地说在PCB上沉积的本发明的导电组合物，形成导电金属迹线的剖视图；

图1B是导电金属迹线的侧视图；

图2A是导电金属迹线，和因此未烧结形式的导电组合物的侧视图，以致在该组合物和迹线内的导电金属颗粒通常不连续且彼此隔开；

图2B是涉及导电金属颗粒间距的图2A的放大的侧视图；

图3A是说明在施加微波辐射加热之后，图2A的导电金属迹线和导电组合物的侧视图，其中导电金属颗粒彼此接触且助熔形成连续的导电金属通路；

图3B是涉及导电金属颗粒的连接和助熔，形成连续的导电金属通路的图3A的放大的侧视图；

图4是说明在电子和电气部件的制备中，导电组合物作为模片连接粘合剂的优选用途的剖视图；和

图5是说明导电组合物连接电气部件模片到引线框上的另一优选用途的侧视图。

发明详述

下述说明是目前认为实施本发明最好的模式。进行这一说明，为的是阐述本发明的一般原理，和不认为是限制。通过参考所附的权利要求，最好地确定本发明的范围。

本发明公开了一种导电组合物和使用该导电组合物的方法。尤其参考图1A和1B，典型地将导电组合物施加到基板，优选不导电的基板如PCB上，以形成导电迹线10。PCB可尤其由低熔融温度的塑料如聚苯乙烯制造，对于在常规的熔炉或烘箱内的放置来说，所述塑料不是理想的。要理解，导电迹线10可沉积在各种各样的基板上。换句话说，基板可以是任何类型的基板，从PCB到甚至另一组合物如焊剂或粘合剂组合物的层。

在一个实施方案中，导电组合物包括导电金属，异氰酸酯组分，和可与该异氰酸酯组分反应的树脂组分。导电金属(典型地为导电金属颗粒)以40-95，优选60-95重量份的用量存在。此处所使用的术语“颗粒”拟包括导电金属粉末、导电金属片等。

优选地，导电金属选自铜、银、铝、金、铂、钯、铍、铑、镍、锌、钴、铁、钼、铱、铼、汞、钌、锇及其结合。更优选地，导电金属包括贵金属。在本发明的最优选的实施方案中，贵金属是颗粒，特别是薄片11形式的银。适合于在本发明的导电组合物中使用的一种银片11是Silver Flake 52，它可商购于FerroMet。仅仅为了描述目的，其余说明利用一块或多块银片11作为导电金属。这种说明形式是为了方便起见和不解释为限制。

导电金属具有存在于其上的金属氧化物和润滑剂的表面。就银片11来说，每一银片11具有表面，和金属氧化物典型地为氧化银，和润滑剂典型地为硬脂酸银。如上所述，当在由银粉磨成银片11的过程中使用硬脂酸时，形成硬脂酸银，硬脂酸银与银片11的表面反应。结果，为了本发明的目的，此处所使用的术语“润滑剂”通常是指硬脂酸银，但也可以是在将银粉磨成银片11时残留的任何硬脂酸。

异氰酸酯组分以2-20，优选4-12重量份的用量存在。尽管异氰酸酯组分可最初包括未封端的异氰酸酯组分，但它优选包括封端的异氰酸酯。最优选的封端异氰酸酯是封端的1，6-己二异氰酸酯，但也可使用其它异氰酸酯，其中包括但不限于二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等。异氰酸酯组分可甚至包括异氰酸酯预聚物，所述异氰酸酯预聚物通常是异氰酸酯与聚合物如多元醇的反应产物。

封端的异氰酸酯用封端剂封端。该封端剂选自ε-己内酰胺(ECAP)、甲基-乙基酮肟(MBKO)、丙二酸二乙酯(DEM)、二甲基吡唑(DMP)及其结合。适合掺入到导电组合物内的各种封端的异氰酸酯包括但不限于Bayhydur BL 116(它可商购于Pittsburgh，Pennsylvania的Bayer Corporation)，和Trixene BI 7950、Trixene BI 7962和Trixene BI 7990(它们全部商购于英国Lancashire的BaxendenChemicals Limited)。Trixene BI 7950用DMP作为封端剂封端，Trixene BI 7962用DEM作为封端剂封端，和Trixene BI 7990用DMP和DEM的共混物作为封端剂封端。

一般来说，异氰酸酯组分可与金属氧化物和润滑剂反应，以从导电金属的表面上至少部分除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物的导电率。此处所使用的术语“可与…反应”是指与导电金属表面上的一定量的金属氧化物和润滑剂反应或者简单地清洗、清洁或者以其它方式除去它们。在其中异氰酸酯包括封端异氰酸酯的最优选实施方案中，当加热导电组合物时，封端异氰酸酯在80-250℃的温度下变为解封端，或者释放。以下将另外描述加热导电组合物。封端异氰酸酯解封端时的精确温度可随着所选的特定封端剂而变化。

一旦解封端，则形成解封端的异氰酸酯和游离的封端剂。解封端的异氰酸酯和游离的封端剂可与金属氧化物，特别是与氧化银，和与润滑剂，特别是与硬脂酸银和/或硬脂酸反应，从而从导电金属，特别是银片11的表面上至少部分除去金属氧化物和润滑剂。从银片11的表面上除去金属氧化物和润滑剂增加导电组合物的导电率，这是因为无杂质即未氧化和未润滑的银的导电率大于携带杂质如氧化银和硬脂酸银的银片11。

可与异氰酸酯组分反应的树脂组分以1-10，优选2-10重量份的用量存在。在一个实施方案中，树脂组分包括当固化时与异氰酸酯组分反应形成聚氨酯的羟基官能的树脂。该聚氨酯典型地为非发泡的聚氨酯。最优选的羟基官能的树脂是苯氧基树脂，它典型地为双酚A与表氯醇的反应产物。这种苯氧基树脂可以以PKHP-200 Solid GradePhenoxy Resin形式商购于Rock Hill，South Carolina的InChemCorp.。在该实施方案中，在异氰酸酯组分内的NCO官能团与羟基官能树脂内的OH官能团之比为1∶1到1∶2。在另一实施方案中，树脂组分包括当固化时与异氰酸酯组分反应形成聚脲的胺官能的树脂。

导电组合物任选地包括施加导电组合物用的溶剂。正因为如此，理想的是，溶剂的类型与用量足以将异氰酸酯组分和树脂组分溶解在溶液内。若溶剂包括在导电组合物内，则溶剂以5-20，优选6-12重量份存在以溶解异氰酸酯组分和树脂组分。优选地，溶剂的类型选自乙二醇单丁醚。二甘醇单丁醚及其结合。乙二醇单丁醚可以丁基溶纤剂的形式商购，和二甘醇单丁醚以丁基卡必醇的形式商购，且二者均获自Midland，Michigan的Dow Chemical。当然，要理解，其它溶剂可适于掺入到导电组合物内。

在独立的实施方案中，对于导电组合物的最佳施加来说，优选的是，导电组合物基本上由导电金属，异氰酸酯组分，可与异氰酸酯组分反应的树脂组分，和用于溶解异氰酸酯和树脂组分的溶剂组成的实施方案。在这一特别的实施方案中，导电组合物以40-95重量份的用量存在，异氰酸酯组分以2-20重量份的用量存在，树脂组分以1-20重量份的用量存在，和溶剂以5-20重量份的用量存在。关于以上列出的实施方案，异氰酸酯组分可与在导电金属表面上存在的金属氧化物和润滑剂反应，以便从导电金属的表面上至少部分除去金属氧化物和润滑剂。正因为如此，导电组合物的导电率增加。

在再进一步的实施方案中，导电组合物包括导电金属、第一树脂组分，和可与第一树脂组分反应的第二树脂组分。导电金属如上所述且具有存在于其表面上的金属氧化物和润滑剂。优选地，导电金属是银片11。第一树脂组分相当于以上所述的树脂组分。正因为如此，最优选第一树脂组分包括羟基官能的树脂和胺官能的树脂中的至少一种。

第二树脂组分在第一温度下封端和在比第一温度高的第二温度下解封端。也就是说，在升高的温度下，第二树脂组分变为解封端或释放。优选地，第一温度小于80℃，和第二温度的范围为80-250℃。

第二树脂组分在第二温度下的解封端产生第一助熔剂和第二助熔剂，第一助熔剂可与至少金属氧化物反应，和甚至可与润滑剂反应。第二助熔剂可与至少润滑剂反应，和甚至可与金属氧化物反应。再者，在导电金属是银片11的情况下，润滑剂可包括硬脂酸银作为在银片11的加工中残留的硬脂酸。第一和第二助熔剂的反应至少部分从导电金属表面上除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物的导电率。一旦第二树脂组分解封端，则产生用量足以有效清洗导电金属即银片11中杂质的第一和第二助熔剂，以便银片11紧密接触地结合在一起并熔融，结果降低导电组合物的电阻至少50％，这相应地改进导电率。导电组合物电阻小于或等于10mΩ/sq.。还有可能的情况是，在银片11可焊接并连接在一起的情况下，银片11实现贵金属的冷焊。

在这一特定的实施方案中，优选第二树脂组分包括封端的异氰酸酯。然而，要理解，第二树脂组分可以是非异氰酸酯的其它封端的化学剂，只要它可与第一树脂组分反应，在第一温度下封端，和在第二温度下解封端，以如上所述产生第一和第二助熔剂即可。若第二树脂组分是封端的异氰酸酯，则优选用与以上所述相同的封端剂使之封端。也就是说，优选封端的异氰酸酯用选自ε-己内酰胺、甲基-乙基酮肟、丙二酸二乙酯、二甲基吡唑及其结合中的封端剂封端。

在其中第二树脂组分是封端异氰酸酯的情况下，封端异氰酸酯的解封端产生解封端的异氰酸酯作为第一助熔剂和游离的封端剂作为第二助熔剂。在采用以上列出的许多封端剂的情况下，则当封端异氰酸酯解封端时产生的游离封端剂是充当第二助熔剂的胺。正因为如此，解封端的异氰酸酯可与至少金属氧化物反应，和可能与润滑剂反应，和游离封端剂可与至少润滑剂反应，和可能与金属氧化物反应。解封端的异氰酸酯和游离的封端剂从导电金属的表面上，即从银片11的表面上基本上除去金属氧化物和润滑剂，结果增加导电率。

本发明仍进一步体现在使用导电组合物的方法中。该方法包括沉积导电组合物的迹线10在基板上的步骤。正如以上提到的，导电组合物的迹线10可沉积在各种各样的基板上。若基板是电路板，则迹线10沉积在电路板上。或者，导电组合物的迹线10可沉积在基板上以将电子和电气部件连接成电路，或者在电子与电气部件的制备中，可沉积在基板上，以便将模片连接到引线框上。然而，本发明的方法不限于这些应用。

本发明的方法进一步包括加热导电组合物到至少第二温度，即加热到至少80℃下的步骤，以便引起第二树脂组分解封端。更具体地说，优选加热导电组合物到80-250℃，更优选100-200℃。和最优选180-200℃。在这些温度范围内加热导电组合物引起第二树脂组分解封端或分解，产生第一和第二助熔剂。当然，要理解，理想的温度范围可随第二树脂组分的特定类型与用量以及与第二树脂组分有关的特定解封端剂而变化。

如上所述，一旦加热，第一和第二树脂组分反应固化，并产生第一与第二助熔剂以从导电金属的表面上除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物的迹线10的导电率。总之，第一助熔剂(典型地解封端的异氰酸酯)和第二助熔剂(典型地胺基化合物)是除去导电金属表面上任何杂质(金属氧化物和润滑剂二者)的非常有效的助熔剂。参考图2A和2B，在加热之前，迹线10最初未烧结，和银片11通常分离。另一方面，参考图3A和3B，在加热之后，迹线10被烧结和导电组合物中的银片11和迹线10变为更紧密和改进的接触。这种更紧密的改进的接触改进导电组合物和迹线10的导电率。

当加热导电组合物到180-200℃的最优选的温度范围时，实现两个主要的优点。第一，导电组合物将“急速固化”，从而提供非常快速的处理。第二，导电组合物的导电率显著提高，从而与在较低温度范围下加热的组合物相比，导电率大2-10倍。第一和第二树脂组合物和第一与第二助熔剂是与以上更详细地描述的那些相同。

尽管不要求，但优选通过采用合适的微波炉使导电组合物接受微波辐射，从而加热导电组合物到至少第二温度。在本发明最优选的实施方案中，通过使导电组合物接受变频微波辐射，加热导电组合物到至少第二温度。来自变频微波辐射的能量波加热导电组合物到第二温度。若使用变频微波辐射加热导电组合物，则典型地对导电组合物进行这一形式的辐射3-20分钟的时间段。

加热本发明的导电组合物有利地影响导电组合物和导电组合物的迹线10的导电率，这是因为加热引起在第一温度下封端的第二树脂组分分解，从而产生第一和第二助熔剂，如上所述，所述助熔剂与导电金属表面上的金属氧化物和润滑剂反应，或者助熔它们。

此外，在以上列出的温度下以及根据优选的变频微波辐射加热导电组合物，没有负面影响基板。第一和第二树脂组分固化，银片11熔融和/或彼此变得紧密接触，从而改进导电率，而非导电的基板对任何加热显示出轻微的影响，这是因为通过变频微波辐射不会加热基板。

现参考图4和5，示出了导电组合物的一些应用。参考图4，使用导电组合物作为模片连接粘合剂。将组分21通过连接到焊接点24上的铅框23粘着到基板22上。焊接点24由导电组合物制成，根据本发明，所述导电组合物也充当粘合剂。参考图5，使用导电组合物将电气部件模片连接到引线框上。通过导电组合物的操作，将电气部件31物理地且电连接到引线框32上，根据本发明，所述导电组合物也充当粘合剂33。

此处列出的阐述导电组合物和使用该导电组合物的方法的下述实施例拟阐述而不是限制本发明。在本申请内所有重量份的基准以100重量份导电组合物为基础计。

参考下表，以重量份计(pbw)，通过添加下述物质并反应，从而制备导电组合物。此处列出的各组分的pbw，特别是导电金属、异氰酸酯组分和树脂组分的pbw对最佳的反应固化和较低的电阻率，即提高的导电率来说是重要的。

组分	实施例1g	实施例1pbw/100	实施例2g	实施例2pbw/100	实施例3g	实施例3pbw/100	实施例4g	实施例4pbw/100
									第一树脂组分	7.50	2.08	0.34	2.86	0.49	3.33	0.43	3.21
第二树脂组分#1	30.00	8.33	-	-	-	-	-	-
									第二树脂组分#2	-	-	1.00	8.40	-	-	-	-
第二树脂组分#3	-	-	-	-	1.00	6.80	-	-
									第二树脂组分#4	-	-	-	-	-	-	1.00	7.46
导电金属	300.00	83.33	9.52	80.00	11.76	80.00	10.70	79.85
									溶剂	22.50	6.26	1.04	8.74	1.45	9.87	1.27	9.48

在上表中：

第一树脂组分是PKHP-200 Solid Grade Phenoxy Resin(InChemCorp.)；

第二树脂组分#1是Bayhydur BL 116(Bayer Corporation)；

第二树脂组分#2是Trixene BI 7950(Baxenden)；

第二树脂组分#3是Trixene BI 7962(Baxenden)；

第二树脂组分#4是Trixene BI 7990(Baxenden)；

导电金属是Silver Flake 52(FerroMet)；和

溶剂是丁基溶纤剂(Dow Chemical)。

在玻璃基板上刮涂实施例2-4的导电组合物，和首先在80℃下干燥5分钟作为预烘烤，以闪蒸掉溶剂。接下来，在180℃下固化这些实施例5分钟，并与未掺入封端异氰酸酯的对照例的刮涂膜相比较。首先在80℃下干燥对照例1分钟作为预烘烤，以闪蒸掉溶剂，然后在180℃下固化5分钟。评价导电组合物的电阻和膜的厚度，为的是有效比较实施例2-4和对照例之间的电阻率。下表概述了结果。

实施例	干燥条件	加热与固化条件	电阻率(Ω)	膜厚(μm)	归一化到25μ的电阻率(mΩ)	归一化到40μ的电阻率(mΩ)
							2	80℃5分钟	180℃5分钟	0.071	30	8.5	5.3
3	80℃5分钟	180℃5分钟	0.069	30	8.3	5.2
							4	80℃5分钟	180℃5分钟	0.074	30	8.9	5.6
对照例	80℃1分钟	180℃5分钟	0.148	30	17.8	11.1

在上表中包括的数据表明，本发明的导电组合物的电阻率的数量级通常为3-10mΩ/sq.，和实施例2-4的导电组合物的归一化电阻率比对照例的归一化电阻率低至少50％。当然，还实现了相应的导电率效果。

在独立的实施例中，将实施例1的导电组合物以迹线形式沉积在高抗冲聚苯乙烯(HIP)基板和Kapton(DuPont)聚酰亚胺膜基板上。接下来，通过进行变频微波(VFM)辐射加热导电组合物和各基板，产生各种直线和弯曲迹线。下表概述了该实验的结果。

基板类型	迹线类型	加热和固化条件	电阻率(Ω)
				HIP	直线/窄	VFM85℃5分钟	5.5
HIP	直线/中等	VFM85℃5分钟	3.2
				HIP	直线/宽	VFM85℃5分钟	1.4
HIP	弯曲/宽	VFM85℃5分钟	1.9
				HIP	直线/窄	VFM90℃10分钟	5.0
HIP	直线/中等	VFM90℃10分钟	3.1
				HIP	直线/窄	VFM90℃10分钟	1.4
HIP	弯曲/窄	VFM90℃10分钟	4.7
				HIP	弯曲/宽	VFM90℃10分钟	2.3
HIP	直线/窄	VFM90℃15分钟	4.5
				HIP	直线/中等	VFM90℃15分钟	2.8
HIP	直线/窄	VFM90℃15分钟	1.2
				HIP	弯曲/窄	VFM90℃15分钟	4.6
HIP	弯曲/宽	VFM90℃15分钟	2.2

基板类型	迹线类型	加热和固化条件	电阻率(Ω)
				Kapton	直线/窄	VFM70℃15分钟	4.2
Kapton	直线/中等	VFM70℃15分钟	2.9
				Kapton	直线/宽	VFM70℃15分钟	1.4
Kapton	弯曲/窄	VFM70℃15分钟	5.0
				Kapton	弯曲/宽	VFM70℃15分钟	1.9
Kapton	直线/窄	VFM90℃10分钟	4.4
				Kapton	直线/中等	VFM90℃10分钟	2.7
Kapton	直线/宽	VFM90℃10分钟	1.3
				Kapton	弯曲/窄	VFM90℃10分钟	5.4
Kapton	弯曲/宽	VFM90℃10分钟	2.2
				Kapton	直线/窄	VFM130℃10分钟	2.9
Kapton	直线/中等	VFM130℃10分钟	2.1
				Kapton	直线/宽	VFM130℃10分钟	1.1
Kapton	弯曲/窄	VFM130℃10分钟	3.7
				Kapton	弯曲/宽	VFM130℃10分钟	1.6

在进一步的实施例中，将实施例1的导电组合物沉积在作为基板的裸露FR4上，以评价实现导电组合物完全固化所需的加热和固化条件。为了评价固化，观察三种物理性能：

(1)体积电阻率和表面电阻率。使用连接到4极探针上的校正的Keithley 2400万用表，测量体积电阻。以0.1″宽×1的3M Scotch#600透明胶带厚度(约0.0013″)施加导电组合物。通过Keithley万用表(10sq.)得到的1″×0.1″的读数，确定表面电阻率。

(2)粘合/胶带牵拉。使用3M Scotch Tape #810，和在固化的导电组合物内写入“X”，在写入的“X”上粘着胶带，然后牵拉胶带，并客观地观察用胶带带出的材料量。

(3)耐溶剂性。使用丙酮。将小块粗棉布浸渍在丙酮中。然后用该块粗棉布刮擦固化的导电组合物。计算刮擦数，直到从基板上除去该材料。若刮擦数达到100次，则终止该物理性能测试。

下表概述了该实验结果。

加热与固化条件	体积电阻率(Ω-cm)	表面电阻(mΩ/sq)	粘合/胶带牵拉	耐溶剂性	备注
						100℃10分钟	3.72E-05	11.0	差	3	用热板加热/固化
130℃10分钟	1.96E-05	6.3	差	25	用热板加热/固化
						130℃20分钟	2.55E-05	7.2	差	25	用烘箱加热/固化
130℃30分钟	2.16E-05	6.0	差	90	用烘箱加热/固化
						130℃60分钟	2.05E-05	6.6	好	＞100	用烘箱加热/固化
150℃10分钟	1.95E-05	6.5	中等	＞100	用烘箱加热/固化
						150℃20分钟	2.04E-05	6.3	好	＞100	用烘箱加热/固化
180℃5分钟	1.67E-05	5.2	好	＞100	用烘箱加热/固化

如前所述，实施例1的导电组合物掺入Bayhydur BL116封端异氰酸酯作为第二树脂组分，所述封端异氰酸酯直到约130-140℃才解封端。因此，如上表中的数据所示，在100℃下加热10分钟的导电组合物没有固化，结果该样品的表面电阻率高。

当然，要理解，若选择其它异氰酸酯作为第二树脂组分，则封端异氰酸酯解封端时的温度可以改变。例如，据估计，知用DMP封端的Trixene BI 7950在约120℃下解封端，和用DEM封端的Trixene BI7962在约80℃下解封端。因此，若选择Trixene BI 7962，则100℃的加热温度×10分钟可足以完全固化和提高导电率。

显然，鉴于上述教导，本发明的许多改性和改变是可能的。可在所附权利要求具体地所述的以外实践本发明。

Claims (39)

1.一种导电组合物，它包括：

以40-95重量份的用量存在的导电金属；

以2-20重量份的用量存在的异氰酸酯组分；和

可与所述异氰酸酯组分反应且以1-20重量份的用量存在的树脂组分，

其中所有重量份以100重量份所述导电组合物为基础计。

2.权利要求1的导电组合物，其中所述导电金属选自铜、银、铝、金、铂、钯、铍、铑、镍、锌、钴、铁、钼、铱、铼、汞、钌、锇及其结合。

3.权利要求1的导电组合物，其中所述导电金属包括贵金属。

4.权利要求3的导电组合物，其中所述贵金属包括颗粒形式的银。

5.权利要求1的导电组合物，其中所述异氰酸酯组分包括封端的异氰酸酯。

6.权利要求5的导电组合物，其中所述封端的异氰酸酯组分包括封端的1，6-己二异氰酸酯。

7.权利要求5的导电组合物，其中所述封端的异氰酸酯用选自ε-己内酰胺、甲基-乙基酮肟、丙二酸二乙酯、二甲基吡唑及其结合的封端剂封端。

8.权利要求7的导电组合物，其中所述封端的异氰酸酯在80-250℃的温度下解封端，从而形成解封端的异氰酸酯和游离的封端剂。

9.权利要求8的导电组合物，其中金属氧化物和润滑剂存在于所述导电金属的表面上，和所述解封端的异氰酸酯和所述游离的封端剂可与所述金属氧化物和所述润滑剂反应，以从所述导电金属的所述表面上至少部分除去所述金属氧化物和所述润滑剂，从而增加所述导电组合物的导电率。

10.权利要求1的导电组合物，其中金属氧化物和润滑剂存在于所述导电金属的表面上，和所述异氰酸酯组分可与所述金属氧化物和所述润滑剂反应，以从所迷导电金属的所述表面上至少部分除去所述金属氧化物和所述润滑剂，从而增加所述导电组合物的导电率。

11.权利要求1的导电组合物，其中所述树脂组分包括当固化时与所述异氰酸酯组分反应形成聚氨酯的羟基官能的树脂。

12.权利要求11的导电组合物，其中所述羟基官能的树脂是苯氧基树脂。

13.权利要求11的导电组合物，其中在所述异氰酸酯组分内的NCO官能团与所述羟基官能的树脂内的OH官能团之比为1∶1到1∶2。

14.权利要求1的导电组合物，其中所述树脂组分包括当固化时与所述异氰酸酯组分反应形成聚脲的胺官能的树脂。

15.权利要求1的导电组合物，进一步包括以5-20重量份的用量存在的溶剂以溶解所述异氰酸酯组分和所述树脂组分。

16.权利要求15的导电组合物，其中所述溶剂选自乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚及其结合。

17.权利要求1的导电组合物，其中所述导电金属以65-90重量份的用量存在。

18.权利要求1的导电组合物，其中所述异氰酸酯组分以4-12重量份的用量存在。

19.权利要求1的导电组合物，其中所述树脂组分以2-10重量份的用量存在。

20.权利要求15的导电组合物，其中所述溶剂以6-12重量份的用量存在。

21.权利要求1的导电组合物，其电阻小于或等于10mΩ/sq.。

22.一种基板，其具有由权利要求1的所述导电组合物形成的导电迹线。

23.一种导电组合物，它基本上由下述物质组成：

以40-95重量份的用量存在的导电金属；

以2-20重量份的用量存在的异氰酸酯组分；

可与所述异氰酸酯组分反应且以1-20重量份的用量存在的树脂组分；和

以5-20重量份的用量存在的溶剂，以溶解所述异氰酸酯组分和所述树脂组分，

其中所有重量份以100重量份所述导电组合物为基础计。

24.权利要求23的导电组合物，其中金属氧化物和润滑剂存在于所述导电金属的表面上，和所述异氰酸酯组分可与所述金属氧化物和所述润滑剂反应，以从所述导电金属的所述表面上至少部分除去所述金属氧化物和所述润滑剂，从而增加所述导电组合物的导电率。

25.一种导电组合物，它包括：

具有金属氧化物和润滑剂存在于其上的表面的导电金属；和

第一树脂组分；

所述导电组合物的特征在于与所述第一树脂组分反应的第二树脂组分，其中所述第二树脂组分在第一温度下封端，和在比所述第一温度高的第二温度下解封端，从而产生

第一助熔剂，和

第二助熔剂

其中所述第一助熔剂与至少所述金属氧化物反应，和所述第二助熔剂与至少所述润滑剂反应，以从所述导电金属的所述表面上至少部分除去所述金属氧化物和所述润滑剂，从而增加所述导电组合物的导电率。

26.权利要求25的导电组合物，其中所述第二树脂组分包括封端的异氰酸酯。

27.权利要求26的导电组合物，其中所述封端的异氰酸酯用选自ε-己内酰胺、甲基-乙基酮肟、丙二酸二乙酯、二甲基吡唑及其结合的封端剂封端。

28.权利要求26的导电组合物，其中所述封端的异氰酸酯一旦解封端则产生解封端的异氰酸酯作为所述第一助熔剂，和游离封端剂作为所述第二助熔剂。

29.权利要求26的导电组合物，其中第一树脂组分包括羟基官能的树脂和胺官能的树脂中的至少一种。

30.权利要求25的导电组合物，其中所述第一温度小于80℃，和所述第二温度的范围为80-250℃。

31.权利要求25的导电组合物，其电阻小于或等于10mΩ/sq.。

32.一种使用导电组合物的方法，所述方法包括下述步骤：

在基板上沉积导电组合物的迹线，其中该导电组合物包括：

1)具有金属氧化物和润滑剂存在于其上的表面的导电金属；

2)第一树脂组分；和

3)可与第一树脂组分反应的第二树脂组分，其中第二树脂组分在第一温度下封端，和在比第一温度高的第二温度下解封端，以产生

3a)第一助熔剂，和

3b)第二助熔剂

其中第一助熔剂与至少金属氧化物反应，和第二助熔剂与至少润滑剂反应，以从导电金属的表面上至少部分除去金属氧化物和润滑剂；和

加热该导电组合物到至少第二温度下，以便引起第二树脂组分解封端，使得第一和第二树脂组分反应固化，并产生第一与第二助熔剂，以从导电金属的表面上至少部分除去金属氧化物和润滑剂，从而增加导电组合物迹线的导电率。

33.权利要求32的方法，其中加热导电组合物到至少第二温度下的所述步骤进一步定义为使导电组合物接受微波辐射，以加热导电组合物到至少第二温度。

34.权利要求33的方法，其中使导电组合物接受微波辐射的所述步骤进一步定义为使导电组合物接受变频微波辐射。

35.权利要求34的方法，其中使导电组合物接受变频微波辐射的步骤进一步定义为使导电组合物接受变频微波辐射3-20分钟的时间段。

36.权利要求32的方法，其中第一温度低于80℃，和第二温度范围为80-250℃，以便加热导电组合物到至少第二温度下的所述步骤进一步定义为加热导电组合物到至少80℃。

37.权利要求32的方法，其中基板是电路板，和所述在基板上沉积导电组合物的迹线的所述步骤进一步定义为在电路板上沉积导电组合物的迹线。

38.权利要求32的方法，其中在基板上沉积导电组合物的迹线的所述步骤进一步定义为在基板上沉积导电组合物的迹线以使电子和电气部件连接成电路。

39.权利要求32的方法，其中在基板上沉积导电组合物的迹线的所述步骤进一步定义为在电子和电气部件的制备中在基板上沉积导电组合物的迹线以将模片连接到引线框上。

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