JP_6新型导电胶的性能研究_虞鑫海
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2. Zhejiang Golden Roc Chemical Co. Ltd.，Taizhou 318050，China) Abstract: The properties of JP -6 novel electrically conductive adhesive were studied including mechanical，electrical performance，heat resistance and water absorption，etc. The results showed that JP-6 was one of novel electrically conductive adhesives with excellent comprehensive properties，such as high tensile sheer strength（21.1MPa），low volume resistivity（2.32×10-4Ω·cm），high temperature resistance（Tonset=375.6℃）， low water absorption（0.5%），long pot life at room temperature（more than 3 months），and good resistance to air aging，thermal aging and moisture thermal aging .
·26·
虞鑫海等，J P- 6 新型导电胶的性能研究
Vol． 32，No． 6，2010
JP-6 新型导电胶的性能研究
虞鑫海 1，傅菊荪 1，刘万章 2
（1. 东华大学 应用化学系，上海 201620；2.浙江金鹏化工股份有限公司，浙江 台州 318050）
摘要：对自制的 JP- 6 新型导电胶性能进行了系统的研究，包括力学性能、电学性能以及耐热性和吸水性等。结果表明：JP- 6
Key words: Electrically conductive adhesive；study on property
前言
近年来，在微电子制造行业，随着电子元器件 向小型化、微型化的迅速发展，导电性连接已由原 来的焊、铆接等工艺方法逐渐为导电粘接所代替, 导电粘接除能满足导电和粘接这两项最基础的要 求外,还具有成本低、环境友好等许多优越之处,为 此越来越多的研究者将兴趣转向了导电胶黏剂。导 电胶黏剂的应用日益广泛, 在电子工业中已成为一 种必不可少的新材料[1-16 ]。
50
80.00% 455.4℃
ρ=R×δ×d/L
（2）
式中，ρ 为导电胶体积电阻率，单位：Ω·cm；R 为试 样的电阻，Ω；δ 为胶层的Hale Waihona Puke Baidu度 （一般取三个点的平 均值），单位：cm；d 为胶层的宽度，单位：cm；L 为胶 层的长度，单位：cm。 1.7 J P - 6 导电胶黏剂吸水性的测定
将 JP- 6 导电胶黏剂倒入固化盒中，固化，得到 尺寸为 40mm×40mm×2mmJP- 6 导电胶固化片，称 得其质量为 W1 （单位：g），随后将固化片浸泡于 25℃的纯水中，7×24h 后，取出，用干净的滤纸将表 面擦干，称得其质量为 W（2 单位：g）。则 25℃下 JP- 6 导电胶黏剂的吸水性 A 可根据式（3）计算得到：
导电胶黏剂的拉伸剪切强度是导电胶黏剂的 一个重要的性能指标，对导电胶黏剂是否能在工业 中运用起到决定性的作用。剪切强度表示粘接型胶 黏剂在受切线方向的应力时单位面积上的最大断 裂负荷。根据受力方向可分为拉伸剪切、压缩剪切、 扭转剪切、弯曲剪切强度等几种，其中尤其拉伸剪 切强度最为重要。
在本文中，导电胶黏剂的拉伸剪切强度采用国 标 GB7124- 86 进行测试。拉伸剪切强度测定试片的 尺寸为 100mm×25mm×2mm，采用单面搭接，搭接 面长约 12.5mm。测定时试片经过表面处理后将胶 黏剂均匀涂在试片上，然后将两片试片叠合，在一 定条件下进行固化，两片试片叠合后宽度方向的错 位不超过 0.5mm。搭接固化好的试片在 H10K- S 双 臂万能材料试验机上以 10mm/min 的恒定拉伸速度 施加负荷，直到试片胶层破坏为止。记下试验机刻 度盘上的破坏负荷，并按式（1）计算剪切强度。
表 1 JP-6 导电胶黏剂拉伸剪切强度测试结果（25℃） Table 1 Testing results of tensile sheer strength of electrically
conductive adhesive（JP-6）at 25℃
样品序号
1 2 3 4 5 6 平均值
拉伸剪切强度 /MPa 22.0 19.8 20.7 21.6 20.9 21.6 21.1
新型导电胶是一种综合性能非常优异的导电胶黏剂体系，具有很高的拉伸剪切强度，高达 21.1MPa；优良的导电性，其固化物的
体积电阻率为 2.32×10-4Ω·cm；良好的耐热性，其固化物的 Tonset 热分解温度高达 375.6℃；很低的吸水性，只有 0.5%；长的室
温贮存期，高达 3 个月以上。而且具有优异的耐大气老化性能、耐热老化性能以及耐湿热老化性能等。
Onset:375.6℃
110
180.0℃ ，98.80%
200.0℃ ，98.71% 100
90
%Temp.Search:
95.00% 354.0℃
Residual Mass:77.00%（597.7
80
%Temp.Search:
90.00% 394.0℃
70
%Temp.Search:
60
85.00% 418.9℃ %Temp.Search:
2010 年第 32 卷第 6 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
·27·
6101、TGDDM、CE127 加入反应瓶中，室温下搅拌，混 合均匀后，加入增韧剂，搅拌，于 80℃温度下反应 1h 后，冷却至室温，加入潜伏性固化剂，室温下搅拌均匀， 即得到了单组分环氧胶黏剂。其中，增韧剂占整个体 系质量的 9%；潜伏性固化剂占整个体系质量的 5%。 1.3 导电银粉的表面处理
conductive adhesive（JP-6）at 25℃
样品序号
1 2 3 4 5 6 平均值
体积电阻率 /10-4Ω·cm 1.97 2.46 3.15 2.21 2.26 1.87 2.32
由表 2 可见，上述 6 个试样的体积电阻率值处 于 1.87×10-4 ~ 3.15×10-4Ω·cm 之间，其平均值为 2.32×10-4Ω·cm。说明，该 JP- 6 导电胶黏剂具有良 好的导电性能。 2.3 J P - 6 导电胶黏剂的耐热性
τ=P/S=P/（a×b）
（1）
被连接体 f
连接面
被连接体
横截面 f
胶黏剂
纵截面
图 1 JP-6 导电胶黏剂拉伸剪切强度测试样示意图 Fig.1 Schematic diagram of tensile sheer strength test of JP-6
electrically conductive adhesive
将一定配比 （质量比：6∶1∶5∶2） 的 ES216、
收稿日期：2010- 07- 01 作者简介：虞鑫海(1969- )，男，浙江义乌人，博士，主要从事电子化学品、耐高温高分子材料及其单体的合成、合成纤维成形机理、电缆屏蔽带、胶
黏剂、无卤阻燃材料、聚酰亚胺新材料等方面的研究开发工作，在国内外发表科技论文 80 余篇，授权中国发明专利 18 项。
导电胶黏剂一般由预聚体、稀释剂、固化剂、催 化剂、金属粉末以及其它添加剂组成。环氧树脂黏 附性好，内聚强度高，掺混性好，常常用于导电胶黏 剂的基体树脂。
本文以环氧树脂为基体树脂，采用合适的增韧 剂、活性稀释剂、潜伏性固化剂和导电粒子，制得了
综合性能良好的新型导电胶黏剂，并对其性能进行 了系统的研究。
将一定配比的偶联剂、有机溶剂、导电银粉放 入烧杯中，搅拌、振荡 1~2h 后，除去溶剂，100℃烘 干，得到经表面处理的导电银粉。 1.4 导电胶黏剂的配制
将 1.2 制得的单组分环氧胶黏剂与 1.3 得到的 经表面处理的导电银粉，按一定配比混合，搅拌均 匀后，脱泡，静置，即得到导电胶黏剂 JP- 6。其中，导 电银粉占整个体系质量的 72%。 1.5 J P - 6 导电胶黏剂的拉伸剪切强度
热失重 TG 测试扫描曲线如图 2 所示。由图 2 可见，该 JP- 6 导电胶在氮气中, 其失重 5%、10%、 15%、20 %的温度分别为 353.7℃、394.3℃、418.8℃、 456.3℃, Tonset 热分解温度高达 375.6℃，并且在 600℃之后,仍然残留 77%。
TG/%
120
由表 1 可见，上述 6 个试样的拉伸剪切强度值 处于 19.8~22.0MPa 之间，其平均值为 21.1MPa。说 明，该 JP- 6 导电胶黏剂具有良好的粘接性能。 2.2 J P - 6 导电胶黏剂的体积电阻率
测试温度为 25℃，导电胶黏剂体积电阻率的 测试结果如表 2 所示。
表 2 JP-6 导电胶黏剂体积电阻率的测试结果（25℃） Table 2 Testing results of volume resistivity of electrically
关键词：导电胶；性能研究
中图分类号：TQ 437.6
文献标识码：A
文章编号：1001- 0017（2010）06- 0026- 04
Study on Property of JP-6 Novel Electrically Conductive Adhesive
YU Xin-hai1, FU Ju-sun1 and LIU Wan-zhang2 (1. Department of Applied Chemistry，Donghua University，Shanghai 201620，China;
固化后的导电胶在设定的温度、湿度（85℃，RH： 85%） 下放置一段时间后，测体积电阻率的变化。
2 结果与讨论
·28·
虞鑫海等，J P- 6 新型导电胶的性能研究
Vol． 32，No． 6，2010
2.1 J P - 6 导电胶黏剂的拉伸剪切强度 试片材质为不锈钢，测试温度为 25℃，导电胶
黏剂的拉伸剪切强度的测试结果如表 1 所示。
1 实验部分
1.1 主要原料 ES216 环氧树脂，环氧值为 0.22，黏稠状液体，
上海 EMST 电子材料有限公司；6101 环氧树脂，环 氧值 0.44，黏稠状液体，无锡树脂厂；TGDDM，环氧 值 0.78~0.80，黏稠状棕色液体，上海 EMST 电子材 料有限公司；CE127 活性稀释剂，无色液体，上海 EMST 电子材料有限公司；导电银粉，纯度 99.99%， 国外进口；偶联剂和有机溶剂，国产；潜伏性固化剂 和增韧剂，实验室自制，其中：潜伏性固化剂为改性双 氰胺体系，增韧剂为含酚羟基聚醚酰亚胺树脂体系。 1.2 环氧胶黏剂的制备
式中，P 为破坏负荷，N；S 为搭接面积，cm2；a 为搭接 面长，cm；b 为搭接面宽，cm；测试片不少于 5 对，搭 接面积应根据每对试片破坏后，实际测量的数值进 行计算，精确到 0.01cm2。图 1 为拉伸剪切强度测试 示意图。 1.6 J P - 6 导电胶黏剂体积电阻率的测定
导电胶黏剂的体积电阻率是评价导电胶性能 的重要指标之一，测导电胶黏剂的体积电阻率，按 照所测试的导电胶黏剂涂胶工艺，按一定的固化工 艺进行固化，制得规定尺寸的测试样，用 HF2512 型 智能直流低电阻测试仪测量试样的电阻值，每一试 样测定 2 次，取其算术平均值即为试样的电阻。导 电胶体积电阻率按下式（2）计算：
A= W2- W1 ×100% W1
（3）
1.8 J P - 6 导电胶黏剂的老化试验 1.8.1 大气老化实验
固化后的导电胶在室温下放置 3 个月后，测其 老化前后的体积电阻率及拉伸剪切强度变化。 1.8.2 热老化试验
将固化后的导电胶在老化试验机中进行加速 老化试验，设定温度为 180℃，放置一段时间后，测 体积电阻率的变化及拉伸剪切强度的变化。 1.8.3 湿热老化试验
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虞鑫海等，J P- 6 新型导电胶的性能研究
Vol． 32，No． 6，2010
JP-6 新型导电胶的性能研究
虞鑫海 1，傅菊荪 1，刘万章 2
（1. 东华大学 应用化学系，上海 201620；2.浙江金鹏化工股份有限公司，浙江 台州 318050）
摘要：对自制的 JP- 6 新型导电胶性能进行了系统的研究，包括力学性能、电学性能以及耐热性和吸水性等。结果表明：JP- 6
Key words: Electrically conductive adhesive；study on property
前言
近年来，在微电子制造行业，随着电子元器件 向小型化、微型化的迅速发展，导电性连接已由原 来的焊、铆接等工艺方法逐渐为导电粘接所代替, 导电粘接除能满足导电和粘接这两项最基础的要 求外,还具有成本低、环境友好等许多优越之处,为 此越来越多的研究者将兴趣转向了导电胶黏剂。导 电胶黏剂的应用日益广泛, 在电子工业中已成为一 种必不可少的新材料[1-16 ]。
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80.00% 455.4℃
ρ=R×δ×d/L
（2）
式中，ρ 为导电胶体积电阻率，单位：Ω·cm；R 为试 样的电阻，Ω；δ 为胶层的Hale Waihona Puke Baidu度 （一般取三个点的平 均值），单位：cm；d 为胶层的宽度，单位：cm；L 为胶 层的长度，单位：cm。 1.7 J P - 6 导电胶黏剂吸水性的测定
将 JP- 6 导电胶黏剂倒入固化盒中，固化，得到 尺寸为 40mm×40mm×2mmJP- 6 导电胶固化片，称 得其质量为 W1 （单位：g），随后将固化片浸泡于 25℃的纯水中，7×24h 后，取出，用干净的滤纸将表 面擦干，称得其质量为 W（2 单位：g）。则 25℃下 JP- 6 导电胶黏剂的吸水性 A 可根据式（3）计算得到：
导电胶黏剂的拉伸剪切强度是导电胶黏剂的 一个重要的性能指标，对导电胶黏剂是否能在工业 中运用起到决定性的作用。剪切强度表示粘接型胶 黏剂在受切线方向的应力时单位面积上的最大断 裂负荷。根据受力方向可分为拉伸剪切、压缩剪切、 扭转剪切、弯曲剪切强度等几种，其中尤其拉伸剪 切强度最为重要。
在本文中，导电胶黏剂的拉伸剪切强度采用国 标 GB7124- 86 进行测试。拉伸剪切强度测定试片的 尺寸为 100mm×25mm×2mm，采用单面搭接，搭接 面长约 12.5mm。测定时试片经过表面处理后将胶 黏剂均匀涂在试片上，然后将两片试片叠合，在一 定条件下进行固化，两片试片叠合后宽度方向的错 位不超过 0.5mm。搭接固化好的试片在 H10K- S 双 臂万能材料试验机上以 10mm/min 的恒定拉伸速度 施加负荷，直到试片胶层破坏为止。记下试验机刻 度盘上的破坏负荷，并按式（1）计算剪切强度。
表 1 JP-6 导电胶黏剂拉伸剪切强度测试结果（25℃） Table 1 Testing results of tensile sheer strength of electrically
conductive adhesive（JP-6）at 25℃
样品序号
1 2 3 4 5 6 平均值
拉伸剪切强度 /MPa 22.0 19.8 20.7 21.6 20.9 21.6 21.1
新型导电胶是一种综合性能非常优异的导电胶黏剂体系，具有很高的拉伸剪切强度，高达 21.1MPa；优良的导电性，其固化物的
体积电阻率为 2.32×10-4Ω·cm；良好的耐热性，其固化物的 Tonset 热分解温度高达 375.6℃；很低的吸水性，只有 0.5%；长的室
温贮存期，高达 3 个月以上。而且具有优异的耐大气老化性能、耐热老化性能以及耐湿热老化性能等。
Onset:375.6℃
110
180.0℃ ，98.80%
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2010 年第 32 卷第 6 期
化学与黏合 CHEMISTRY AND ADHESION
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6101、TGDDM、CE127 加入反应瓶中，室温下搅拌，混 合均匀后，加入增韧剂，搅拌，于 80℃温度下反应 1h 后，冷却至室温，加入潜伏性固化剂，室温下搅拌均匀， 即得到了单组分环氧胶黏剂。其中，增韧剂占整个体 系质量的 9%；潜伏性固化剂占整个体系质量的 5%。 1.3 导电银粉的表面处理
conductive adhesive（JP-6）at 25℃
样品序号
1 2 3 4 5 6 平均值
体积电阻率 /10-4Ω·cm 1.97 2.46 3.15 2.21 2.26 1.87 2.32
由表 2 可见，上述 6 个试样的体积电阻率值处 于 1.87×10-4 ~ 3.15×10-4Ω·cm 之间，其平均值为 2.32×10-4Ω·cm。说明，该 JP- 6 导电胶黏剂具有良 好的导电性能。 2.3 J P - 6 导电胶黏剂的耐热性
τ=P/S=P/（a×b）
（1）
被连接体 f
连接面
被连接体
横截面 f
胶黏剂
纵截面
图 1 JP-6 导电胶黏剂拉伸剪切强度测试样示意图 Fig.1 Schematic diagram of tensile sheer strength test of JP-6
electrically conductive adhesive
将一定配比 （质量比：6∶1∶5∶2） 的 ES216、
收稿日期：2010- 07- 01 作者简介：虞鑫海(1969- )，男，浙江义乌人，博士，主要从事电子化学品、耐高温高分子材料及其单体的合成、合成纤维成形机理、电缆屏蔽带、胶
黏剂、无卤阻燃材料、聚酰亚胺新材料等方面的研究开发工作，在国内外发表科技论文 80 余篇，授权中国发明专利 18 项。
导电胶黏剂一般由预聚体、稀释剂、固化剂、催 化剂、金属粉末以及其它添加剂组成。环氧树脂黏 附性好，内聚强度高，掺混性好，常常用于导电胶黏 剂的基体树脂。
本文以环氧树脂为基体树脂，采用合适的增韧 剂、活性稀释剂、潜伏性固化剂和导电粒子，制得了
综合性能良好的新型导电胶黏剂，并对其性能进行 了系统的研究。
将一定配比的偶联剂、有机溶剂、导电银粉放 入烧杯中，搅拌、振荡 1~2h 后，除去溶剂，100℃烘 干，得到经表面处理的导电银粉。 1.4 导电胶黏剂的配制
将 1.2 制得的单组分环氧胶黏剂与 1.3 得到的 经表面处理的导电银粉，按一定配比混合，搅拌均 匀后，脱泡，静置，即得到导电胶黏剂 JP- 6。其中，导 电银粉占整个体系质量的 72%。 1.5 J P - 6 导电胶黏剂的拉伸剪切强度
热失重 TG 测试扫描曲线如图 2 所示。由图 2 可见，该 JP- 6 导电胶在氮气中, 其失重 5%、10%、 15%、20 %的温度分别为 353.7℃、394.3℃、418.8℃、 456.3℃, Tonset 热分解温度高达 375.6℃，并且在 600℃之后,仍然残留 77%。
TG/%
120
由表 1 可见，上述 6 个试样的拉伸剪切强度值 处于 19.8~22.0MPa 之间，其平均值为 21.1MPa。说 明，该 JP- 6 导电胶黏剂具有良好的粘接性能。 2.2 J P - 6 导电胶黏剂的体积电阻率
测试温度为 25℃，导电胶黏剂体积电阻率的 测试结果如表 2 所示。
表 2 JP-6 导电胶黏剂体积电阻率的测试结果（25℃） Table 2 Testing results of volume resistivity of electrically
关键词：导电胶；性能研究
中图分类号：TQ 437.6
文献标识码：A
文章编号：1001- 0017（2010）06- 0026- 04
Study on Property of JP-6 Novel Electrically Conductive Adhesive
YU Xin-hai1, FU Ju-sun1 and LIU Wan-zhang2 (1. Department of Applied Chemistry，Donghua University，Shanghai 201620，China;
固化后的导电胶在设定的温度、湿度（85℃，RH： 85%） 下放置一段时间后，测体积电阻率的变化。
2 结果与讨论
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虞鑫海等，J P- 6 新型导电胶的性能研究
Vol． 32，No． 6，2010
2.1 J P - 6 导电胶黏剂的拉伸剪切强度 试片材质为不锈钢，测试温度为 25℃，导电胶
黏剂的拉伸剪切强度的测试结果如表 1 所示。
1 实验部分
1.1 主要原料 ES216 环氧树脂，环氧值为 0.22，黏稠状液体，
上海 EMST 电子材料有限公司；6101 环氧树脂，环 氧值 0.44，黏稠状液体，无锡树脂厂；TGDDM，环氧 值 0.78~0.80，黏稠状棕色液体，上海 EMST 电子材 料有限公司；CE127 活性稀释剂，无色液体，上海 EMST 电子材料有限公司；导电银粉，纯度 99.99%， 国外进口；偶联剂和有机溶剂，国产；潜伏性固化剂 和增韧剂，实验室自制，其中：潜伏性固化剂为改性双 氰胺体系，增韧剂为含酚羟基聚醚酰亚胺树脂体系。 1.2 环氧胶黏剂的制备
式中，P 为破坏负荷，N；S 为搭接面积，cm2；a 为搭接 面长，cm；b 为搭接面宽，cm；测试片不少于 5 对，搭 接面积应根据每对试片破坏后，实际测量的数值进 行计算，精确到 0.01cm2。图 1 为拉伸剪切强度测试 示意图。 1.6 J P - 6 导电胶黏剂体积电阻率的测定
导电胶黏剂的体积电阻率是评价导电胶性能 的重要指标之一，测导电胶黏剂的体积电阻率，按 照所测试的导电胶黏剂涂胶工艺，按一定的固化工 艺进行固化，制得规定尺寸的测试样，用 HF2512 型 智能直流低电阻测试仪测量试样的电阻值，每一试 样测定 2 次，取其算术平均值即为试样的电阻。导 电胶体积电阻率按下式（2）计算：
A= W2- W1 ×100% W1
（3）
1.8 J P - 6 导电胶黏剂的老化试验 1.8.1 大气老化实验
固化后的导电胶在室温下放置 3 个月后，测其 老化前后的体积电阻率及拉伸剪切强度变化。 1.8.2 热老化试验
将固化后的导电胶在老化试验机中进行加速 老化试验，设定温度为 180℃，放置一段时间后，测 体积电阻率的变化及拉伸剪切强度的变化。 1.8.3 湿热老化试验