导电胶的研究进展

导电银浆、导电橡胶、导电胶水、导电膏、导电银胶、导电塑料、导电、导电胶带、ad导电胶、3M 导电胶、导电漆、导电泡棉、导电布、导电油墨、导电胶、AD导电胶、导电胶膜、导电胶料、医用导电胶、硅脂导电胶、环氧导电胶、导电胶现货、导电胶点胶机、导电银胶，导电环氧胶，导电硅胶，导电密封胶，导电胶泥，导电银浆，导电铜胶，石墨导电胶，EMC胶，电磁屏蔽胶，银导电胶，铜导电胶，银镀玻璃微珠导电胶，晶振导电胶，高温导电胶，低温导电胶，阻燃导电胶，耐腐导电胶，导电铜箔，导电铝箔，导电泡棉，铝箔麦拉胶带，半导电胶条，导磁胶。

北京瑞德佑业I8OOII3O8I2 OIO-6253897IPb/Sn焊料是印刷线路板上基本的连接材料，SMT（Surface Mount Technology）中常用的也是这种材料。

随着电子产品向小型化、便携化发展，器件集成度的不断提高，迫切需要开发新型的连接材料和方法。

从20世纪90年代初到现在，IC上的I/O数已经从500个发展到1 500个，预计到2005年将达到3 800个，到2008年将达到4 600个。

高的I/O密度要求连接材料具有很高的线分辨率。

Pb/Sn焊料只能应用在0.65 mm以下节距的连接，已经不能满足工艺的需要。

Pb/Sn连接工艺中温度高于230℃，产生的热应力也会损伤器件和基板。

另外，Pb是有毒的重金属元素，不少国家已经对电子工业用铅提出明确规定：日本和欧洲分别要求在2001年和2004年停止铅的使用。

在这一压力下，发展无铅连接材料已经成为必然[1~2] 。

与Pb/Sn合金相比，SLONT 深隆导电胶中使用的是金属粉末导电，这样可以使连接的线分辨率有很大提高，更能适应高的I/O密度。

SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的涂膜工艺简单，固化温度低，可以有效地提高工作效率。

由于SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶基体是高分子材料，可以用在柔性基板上，适应电子产品小型化、轻型化的要求[3~5] 。

1994年在柏林召开的第一届电子生产中粘合剂连接技术国际会议（InternationalConference on Adhesive Joining Technology inElectronics Manufacturing）上，就已经指出了SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶代替Sn-Pb合金的必然趋势[3] 。

1SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶分类SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶可以分为各向同性（ICAs IsotropicConductive Adhesives）和各向异性（ACAs AnisotropicConductive Adhesives）两大类。

前者在各个方向有相同的导电性能；后者在XY方向是绝缘的，而在Z方向上是导电的[6~10] 。

通过选择不同形状和添加量的填料，可以分别做成各向同性或各向异性SLONT 深隆导电胶。

图2为两类SLONT 深隆导电胶连接原理示意。

由于组成的不同，SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶分为室温固化、中温固化（<150ºC）和高温固化（150~300ºC）。

室温固化需要的时间太长，需数小时到几天，工业上很少应用。

高温固化速度快，但在电子工业中，温度高会对器件的性能产生影响，一般避免使用。

中温固化一般需数分钟到一小时，应用最多。

2SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶组成SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶是通过在有机聚合物基体中添加导电填料，从而使其具有与金属相近的导电性能。

区别于其他导电聚合物，SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶要求体系在储存条件下具有流动性，通过加热或其他方式可以发生固化，从而形成具有一定强度的连接。

SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶一般由预聚体、稀释剂、交联剂、催化剂、金属粉末以及其他的添加剂组成。

预聚体作为主要组分含有活性基团，为固化后的聚合物基体提供分子骨架。

预聚体也是粘结强度的主要来源。

SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的力学性能和粘接性能主要由聚合物基体决定。

SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶中使用的基体对粘接强度、固化前的粘度、固化后的韧性、耐腐蚀性等都有严格的要求。

常用的聚合物基体包括环氧树脂、硅脂、聚酰亚胺等。

与硅脂和聚酰亚胺相比，环氧树脂具有粘接力强、耐腐蚀、柔顺性好等优点。

但是，环氧树脂具有吸湿性，在加速老化实验中的表现一般。

并且环氧树脂在固化前有一定的毒性。

虽然如此，在还没有找到更好的替代材料之前，目前环氧树脂仍然是研究最多、使用最广的基体材料。

通过对环氧树脂主链结构和取代基进行调整，可以进一步改善环氧树脂的性能。

替代环氧树脂的新材料也正在开发之中，Silvia.Liong和C.P.Wong的报告中提到利用多环结构聚醚可以得到很好的导电性能和抗老化性[7] 。

导电银浆、导电橡胶、导电胶水、导电膏、导电银胶、导电塑料、导电、导电胶带、ad导电胶、3M 导电胶、导电漆、导电泡棉、导电布、导电油墨、导电胶、AD导电胶、导电胶膜、导电胶料、医用导电胶、硅脂导电胶、环氧导电胶、导电胶现货、导电胶点胶机、导电银胶，导电环氧胶，导电硅胶，导电密封胶，导电胶泥，导电银浆，导电铜胶，石墨导电胶，EMC胶，电磁屏蔽胶，银导电胶，铜导电胶，银镀玻璃微珠导电胶，晶振导电胶，高温导电胶，低温导电胶，阻燃导电胶，耐腐导电胶，导电铜箔，导电铝箔，导电泡棉，铝箔麦拉胶带，半导电胶条，导磁胶。

北京瑞德佑业I8OOII3O8I2 OIO-6253897I稀释剂用来调节体系粘度，使之适合工艺要求。

稀释剂分为两类：一类不参与交联，仅仅起调节作用，固化前需要去除；另一类含有活性端，可以参加交联反应，固化前不需去除，固化后成为体系的一部分。

交联剂是多官能团化合物，可以连接预聚体，形成网络结构，也是固化后体系的一部分。

预聚体、稀释剂以及交联剂是固化过程中体积变化的主要影响因素。

催化剂可以提高固化速度，降低固化条件。

为提高固化后SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的强度和韧性，有时还需要添加一定的增强剂和增韧剂。

导电填料有碳、金属、金属氧化物三大类[11] 。

导电填料以球形、片状或纤维状分散于基体中，构成导电通路。

碳类材料中石墨的导电性随产地等变化很大，并且很难粉碎和分散，给应用带来很大困难；炭黑的导电性很好，但加工困难。

金属氧化物导电性较差。

常用的填料多为电阻率较低的Au、Ag、Cu、Ni等金属粉末，最好的添加剂是Au粉末，但价格昂贵。

Ag的价格较低，但在电场作用下会产生电迁移现象，使导电性降低，影响使用寿命[15,17] 。

Cu、Ni价格便宜，在电场下不会产生迁移，但是温度升高时，会发生氧化，增加了电阻率，只能在低温下使用。

综合考虑各方面的影响，在民用品上多选择Cu或Ag 作为添加剂，在要求较高的情况下，选用Au作为添加剂。

为降低颗粒之间的接触电阻，改善导电性能，低熔点合金（low-melting-point alloy, MPA）开始被使用在SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶中，这样在固化过程中随温度的升高，金属颗粒之间可以形成连接，降低电阻[6] 。

导电填料的粒度和形状对SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的导电性能有直接影响。

粒度大的填料导电效果优于小的，但同时会带来连接强度的降低。

不定形（片状或纤维状）的填料导电性能和连接强度优于球形的。

但各向异性SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶只能用粒度分布较窄的球形填料。

不同粒度和形状的填料配合使用可以得到较好的导电性能和连接强度。

3固化过程固化过程可以利用红外、DSC等手段进行跟踪[6,7,9,12,13,16,18] 。

H.K.Kim等人利用DSC和SEM对过程进行了跟踪，通过对SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶固化过程中电阻和形态变化的研究提出：为获得导电性能和老化性能的最佳匹配，SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的固化程度应该加以控制，固化程度太高或太低都无法得到最佳效果。

4导电机理SLONT 深隆SLONT 深隆导电胶的导电作用通常被认为是通过两种形式实现的：①通过导电填料间的直接接触产生传导；②通过导体之间的电子跃迁，即隧道（tunnel）效应，产生传导[8,14,15] 。

通常条件下，导电填料在聚合物基体中并不能形成完全的均匀分散，部分颗粒互相接触，形成链状导电通道。

另一部分以孤立体或小团聚体的形式存在，不参与导电。

但在电场作用下，相距很近的粒子上的电子，能借热振动越过势垒而形成较大的隧道电流。

如果被粘接材料之间的SLONT 深隆导电胶层很薄，接近填料粒子尺寸，也可以直接通过粒子导电。

这种情况一般应用于各向异性SLONT 深隆导电胶中。

目前对导电机理的研究主要集中于计算机模拟上。

M. Sun、A. Shadowiz等人通过建立数学模型对SLONT 深隆导电胶的导电性能进行了模拟，研究了压力、温度、电压等条件的影响，并对SLONT 深隆导电胶在芯片倒装连接和BGA技术中的表现进行了预测[8,11,14,15,17] 。

F.G.Shi等人研究了压力对多分散填料SLONT 深隆导电胶导电性能的影响，提出电阻与压力之间的负指数关系[15] ：R∝KF n其理论计算与实验结果吻合很好。

D.Lu等人认为SLONT 深隆导电胶中的金属粉末填料表面形成一层润滑层。

在固化之前润滑层具有降低粘度，改善分散均匀性的作用，但如果在固化过程中不能消除润滑层，就会降低导电性能。

解决问题的办法在于找到合适的添加剂，要求在储存条件下是惰性的，在稍低于固化温度时被激活，从而离开金属粉末表面，提高导电性。

D.Lu等人认为添加乙二醇等高沸点低分子量有机物可以达到这个目的[6,9,15] 。

5 加速老化实验加速老化实验是电子连接材料设计和生产中不可缺少的重要部分。

为便于对比，通常需要设计专门的器件同时对几种连接方式进行考验。

实验主要测试老化前后连接强度和电阻率变化。

老化过程包括：温度变化（– 40~60℃，1个循环/h；0~100℃，3个循环/h），热老化（150℃，1 000 h），腐蚀和电迁移（85℃，RH 85%，15 V，500 h）等。

一般情况下，加速老化实验前后的连接强度和电阻率变化低于20%就可以认为是稳定的[21~25] 。

SEM/EDX分析结果显示，在老化后的样品中形成金属氧化物的枝蔓晶。

Ag体系形成枝蔓晶明显比Cu体系严重。

结果显示，大颗粒填充的稳定性优于小颗粒，LMPA的稳定性优于一般金属。

SLONT 深隆导电胶中金属粉末的电化腐蚀是影响老化性能的重要因素[6,7] 。

电化腐蚀过程为：M – ne–= M n+ 2H 2 O + O 2+ 4e–= 4OH –使用贵金属可以在一定程度上抵抗腐蚀。