导电胶粘剂的研究进展_刘欣盈

第32卷 第3期 电子元件与材料 Vol.32 No.32013年3月 ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Mar. 2013

导电胶粘剂的研究进展

刘欣盈，向雄志，白晓军

（深圳大学 材料学院，广东 深圳 518060）

摘要: 随着微电子技术的发展以及环保意识的增强，作为Pb/Sn焊料替代物的导电胶粘剂，已成为当前研究的热点和重点。介绍了导电胶粘剂的导电机理及其组成、功能和分类。重点概述了近年来国内外导电胶粘剂的研究现状，并展望了未来导电胶粘剂的研究方向。

关键词: 导电胶粘剂；导电机理；综述；导电率；分类；导电填料；发展方向 doi: 10.3969/j.issn.1001-2028.2013.03.003 中图分类号: TM277

文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2013）03-0013-05

Research progress of electrically conductive adhesives

LIU Xinying, XIANG Xiongzhi, BAI Xiaojun

(College of Materials Science and Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China) Abstract: With the development of micro-electronics technology and the enhance for awareness of environmental protection, electrically conductive adhesive，as the substitution of Pb/Sn solder, becomes a hot and key point of recent research. The conductive mechanism of electrically conductive adhesive and its composition, function and classification are introduced. The research status on the electrically conductive adhesive at home and abroad in recent years are mainly summarized, as well as the prospect of the future research direction.

Key words: electrically conductive adhesive; conductive mechanism; review; electric conductivity; classification; conductive filler; development direction

随着科学技术的进步，微电子工业迅速发展所带来的电子元器件超微型化、复杂化、高性能化、低成本化，推动了导电胶粘剂的发展。功能高分子材料的飞速发展也推动了工艺技术的进步。在微型元件的安装和复杂线路的粘接方面，传统Pb/Sn焊料的导电性连接已逐渐被导电胶粘剂取代。对一些在高温下不能进行Pb/Sn焊接的元件而言，导电胶粘剂的存在显得尤为重要。同时，导电胶粘剂还有许多其他优越的特性，如能在低温或室温下进行固化以避免焊接时高温对元器件的损坏；使用方便，使用过程中不需要特殊的设备；对环境友好等。另外，与传统Pb/Sn焊接方式相比，导电胶粘剂还有应力分布均匀、耐疲劳、工艺简单、质量轻、成本低等优点。因此，近年来高性能环保导电胶粘剂已逐渐成为市场主流[1-3]。

目前，国内导电胶粘剂主要以银、铜粉导电胶

粘剂为主。国内外导电胶粘剂的品种已达数百种，广泛应用于印刷电路板、大功率LED、电磁屏蔽、微型元器件组装、智能卡封装、医疗设备电极测量等各个方面的同种或异种材料间的导电连接[4]。然而，与Pb/Sn焊料相比，导电胶粘剂也存在电导率较低，拉伸剪切强度不高，耐湿热老化性能不理想等缺点。为了获得高性能（尤其是高导电性，高粘接强度）的导电胶粘剂，大部分研究者主要专注于研究导电填料对导电胶粘剂性能的影响，并取得了很大进展。笔者结合当前的研究现状，简要综述了近年来国内外在导电胶粘剂性能提升方面所做的工作，并对其未来的发展进行了展望。

1 导电胶粘剂的导电机理

目前，普遍认同的导电胶粘剂的导电机理有两种。一是导电粒子间的相互连续接触导电。导电胶

收稿日期：2013-01-05 通讯作者：向雄志

基金项目：广东高校优秀青年创新人才培养计划资助项目（No. 2012LYM_0118） 作者简介：向雄志（1980－），男，湖南怀化人，讲师，研究方向为电接触材料，E-mail: xiyun_cn@ ；

刘欣盈（1988－），女，湖南邵阳人，研究生，研究方向为导电胶粘剂，E-mail: lxyhook@ 。

14 刘欣盈等：导电胶粘剂的研究进展 Mar. 2013 粘剂因内部导电粒子间的相互接触，在三维空间上形成了一定的导电通路，从而使导电胶粘剂具有导电性。而导电粒子的填充量和形状又决定了导电胶粘剂导电性能的好坏。在低填充浓度下，导电胶粘剂的电阻率会随着导电填料填充量的增加而逐渐降低，但在一个临界填充量Mc时，电阻率会突然急剧下降（如图1所示），此时所对应的填料填充量称为穿流阈值。通常都认为在这一填充量下，所有的导电颗粒都能相互接触，形成了一个三维的导电网络。进一步增加填充量，只能使电阻率略微降低[5]。所以，为了确保得到最佳的导电性能，导电填料的填充量应该稍高于穿流阈值。但是，同一种导电填料会因为导电粒子形状的不同而出现不同的穿流值。银粉填充量相同时用球状银粉配制的导电胶粘剂电阻率为10–2 cm，而片状银粉导电胶粘剂的电阻率可达10–4 cm[6]。Ferro[7]发现用SF70A片状银粉（片径约为3~5 μm）制备的导电胶粘剂在银粉质量分数为50%时已不能导电，一维银线制备的导电胶粘剂的穿流阈值可降至质量分数30%~40%，由一维银线制备的带状银粉的穿流阈值甚至可以低于质量分数20%。

Mc

图1 渗流曲线 Fig.1 Percolation curve

Vol.32No.3

特种型导电胶粘剂两类。一般型导电胶粘剂只要求其基本性能达到应用标准，而特种导电胶粘剂还有耐高温、耐超低温、耐高低温交变性和透明性等特殊性能要求。按导电胶粘剂中基体化学类型不同又可分为无机型和有机型导电胶粘剂。无机型导电胶粘剂耐高温性能好，但对金属的粘附性能差，主要有硅酸盐型和磷酸盐型等。有机型导电胶粘剂对多种材料都有较好的粘附性能，但耐热性、耐高温性不好，主要有环氧树脂导电胶粘剂、聚氨酯导电胶粘剂、酚醛树脂导电胶粘剂、有机硅树脂导电胶粘剂和聚酰亚胺导电胶粘剂等。按固化工艺的不同，可将导电胶粘剂分为反应固化型、高温烧结型、热熔型、溶剂型和压敏型导电胶粘剂。按胶层导电方向的不同，导电胶粘剂可以分为各向异性导电胶粘剂（ACA）和各向同性导电胶粘剂（ICA）。ACA只在z轴方向具有导电性，在x-y平面内电阻很大或几乎不导电。ICA在胶层各个方向上都能够导电。按导电粒子的种类不同，可分为银系导电胶粘剂、金系导电胶粘剂、铜系导电胶粘剂和碳系导电胶粘剂等。

表1 导电胶粘剂的组成与功能

Tab.1 Components and functions of electricalhy conductive adhesives 组成

预聚体

基体及其他添加剂 固化剂

偶联剂

增塑剂

稀释剂

导电填料

银、铜、乙二金、常用胺类、酸酐有机硅烷邻苯二甲丙酮、

石墨、碳纳酚类、咪唑化类、非硅酸类、磷材料聚氨酚、

米管等醛类树脂合物、有机烷类 酸三苯酯丁醇等

等 酸等 类

提供导电与聚合物形提高胶粘提高材料降低粘度

基本胶粘剂的成三向网状剂的内聚抗冲击性 提供导电、功能粘接性能结构的不溶强度 提高使用导热性能

不熔物 寿命

3 导电胶粘剂的研究现状

二是导电粒子借助热电子辐射或隧道效应通过

空气或介电体的间隔形成电气传导。此理论认为当导电粒子 …… 此处隐藏：3311字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……