导电胶粘剂的研究进展_刘欣盈(2)

表2 国内外不同银导电胶粘剂的性能对比

Tab.2 Performance comparison of different silver electrically conductive

adhesives at home and abroad 体积电阻率 剪切强度 热传导率 储存期–4–1–1

/(10 /MPa /(W m K)/月

美国2.00 12

T3007-20 日本1.20 6 T-11 英国 12 DAD-87 上海12 TK129-L 深圳2.30 6

型号

产地

铜粉进行预处理或在配制过程中加入相应的助剂，

以除去表面氧化层，提高其导电性。刘运学等[24]以环氧树脂E-51为基体，二乙烯三胺为固化剂，采用硅烷偶联剂KH550对铜粉进行改性处理，并以改性后的铜粉作为导电填料，在填充质量分数为65%时制备出电阻率为1.5×10–3 cm，剪切强度大于20 MPa的铜导电胶粘剂，经室温1 000 h老化实验后该导电胶粘剂的电阻率和剪切强度变化均小于20%，其粘接性能、导电性能和耐老化性能均满足使用要求；张博等[25]用硅烷偶联剂对纳米和微米球形铜粉进行表面改性，在铜粉填充质量分数为65%时，研制出了电阻率为3.6×10–4 cm，剪切强度为17.6 MPa的铜导电胶粘剂，该导电胶粘剂具有优良的耐热性和稳定性，在温度为85 ℃，相对湿度为85%RH的环境下经过1 000 h老化测试后，电阻率和剪切强度的变化均不超过10%。为了解决铜粉在空气中易被氧化这个难题，可以在铜粉表面进行镀银。这样不仅能克服铜粉易被氧化的缺点，同时还可以提高铜粉的电导率。杜亮亮等[26]采用双酚A型环氧树脂为基体，银包铜粉为导电填料，在填充质量分数仅为55%时，制备出了电阻率为8.9×10–4 cm的导电胶粘剂。Zhang等[27]利用片状镀银铜粉研制得到电阻率为2.4×10–4 cm的各向同性导电胶粘剂，在相对湿度为85%RH，温度为85~225 ℃时，回流1 000 h后，该导电胶粘剂仍具有很好的稳定性，这表明该镀银铜粉具有良好的抗氧化性。 3.3 金系导电胶粘剂

金粉具有优异的化学稳定性和优良的导电性，能解决铜易被氧化、银迁移等问题，是导电胶粘剂中最理想的导电填料。但金价格昂贵，金粉导电胶粘剂仅用于稳定性和可靠性要求非常高的产品上，因此，鲜有金粉导电胶粘剂的研究报道。 3.4 碳系导电胶粘剂

碳系导电胶粘剂具有成本低，相对密度小，粉体分散性好等优点，但相比其他导电胶粘剂，导电性和耐潮湿性较差。目前，研究较多的碳系导电胶粘剂有石墨导电胶粘剂、碳纳米管导电胶粘剂和石墨-碳纳米管-金属粉体复合导电胶粘剂。林韡等[28]用水合肼对膨胀石墨进行还原改性得到还原石墨，以此为导电填料，以环氧树脂为基体研制出了电阻率为0.343 9~1.487 7 cm，拉伸剪切强度为12.3~19.7 MPa的石墨导电胶粘剂，该导电胶粘剂可在高于300 ℃的环境下使用，具有巨大的市场潜力；张翼等[29]以纳米石墨微片为导电填料，聚丙烯酸酯为基体，使用溶液共混法，在填料质量分数为40%

3.2 铜系导电胶粘剂

铜的电阻率与银相近，价格低廉，是一种相对理想的导电填料。但铜在空气中易被氧化，在铜粉表面易形成一层氧化膜，从而影响铜导电胶粘剂的导电性。因此，使用铜粉配制导电胶粘剂时，应对

16 刘欣盈等：导电胶粘剂的研究进展 Mar. 2013 时获得电导率为1.28×10–2 S/cm的导电性能最佳的导电胶粘剂。实际应用中，为了得到导电性能更好的碳系导电胶粘剂，通常会在石墨粉或碳纳米管上进行镀银。Liang等[30]对微米石墨粉进行化学镀银，并用镀银石墨粉制备出了电阻率为1.2×10–3 cm的导电胶粘剂，该石墨导电胶粘剂相比于银粉导电胶粘剂具有低成本和高拉伸强度等优点；而Lin等[31]对纳米石墨粉进行化学镀银，在填料质量分数仅为20%的情况下，研制出了电阻率低至1.5×10–3 cm，剪切强度可达到13.2 MPa，性能较好的镀银石墨导电胶粘剂，研究还发现该镀银石墨片在300 ℃时才开始发生氧化反应，具有良好的热稳定性；吴海平等[32]研究发现，当碳纳米管体积分数为28%时制备的导电胶粘剂电阻率为3.62×10–3 cm，在相同的填料体积分数下，填充镀银碳纳米管的导电胶粘剂具有更低的电阻率（2.2×10–4 cm），在85 ℃，85% RH的环境下，经过1 000 h老化测试试验表明，填充镀银碳纳米管或碳纳米管的导电胶粘剂电阻率和剪切强度的变化均不超过10%，具有很大的工业化应用前景。

3.5 其他导电胶粘剂

实际应用中为了节约成本，除镀银铜粉、镀银石墨粉和镀银碳纳米管粉外，研究较多的还有镀银氧化铝、镀银二氧化硅、镀银四氧化三铁等导电粉体。由于这些氧化物基本都不导电，所以用这些粉体制备出的导电胶粘剂的导电性能均没有前述导电性粉体的好。但用这些氧化物制备的导电胶粘剂都有其特殊的功能。黄八零[33]用镀银四氧化三铁制备出的复合粉体导电胶粘剂不仅具有较低的电阻率（1.52×10–3 cm），还具有良好的磁性，这种兼备导电性和磁性的复合粉体不仅降低了制备成本，还为电磁材料的研究提供了一个新的方向，在电子工业中具有广泛的应用前景。胡传群等[34]采用钯活化化学镀方法，通过多次镀覆制得不同形态的镀银玻璃微球粉体，以此为导电填料制备的环氧树脂导电胶粘剂电阻率为3×10–3 cm，该镀银玻璃粉可以替代纯金属粉体作为导电胶粘剂的导电填料。

（1）开发新体系

目前，可以作为耐高温高湿胶粘剂基体的材料分为有机高分子系和无机系两大类。有机高分子系胶粘剂具有优异的粘接性能，但其耐热性和耐老化性有限，当使用温度高于500 ℃时，有机高分子系胶粘剂就显得不可靠。无机胶粘剂耐热性高，可在500~1 800 ℃使用，然而其内聚强度低，粘接性能差，比较脆，耐水性较差。室温或低温固化耐高温型导电胶粘剂是导电胶粘剂发展的一种趋势。因此，需要开发出既具有高耐热性又具有良好粘接性能的基体材料，以满足社会日益增长的需求。诸如环氧–酚醛–碳化硅这类有机–无机双体系基体将成为未来研究的热点。

（2）导电颗粒的研究

未来导电颗粒的研究应该从颗粒形状入手，研制出可工业化生产的针状、树枝状的一维或多维纳米粉体。用这些形状的导电颗粒制备的导电胶粘剂可以得到较低的穿流阈值，从而可在低填充量下获得高性能的导电胶粘剂，以便降低导电胶粘剂的制备成本。

（3）接触电阻的不稳定机理研究

接触电阻的不稳定性是制约导电胶粘剂替代传统Pb/Sn焊料的重要因素之一。所以，研究导电胶粘剂接触电阻不稳定的机理，找出解决接触电阻不稳定的方法也是未来的研究方向之一。

（4）发展环保型导电胶粘剂

导电胶粘剂配制过程中，会使用各种类型的助剂，这些助剂都有着不同程度的毒性，对人体的伤害很大。就目前而言，可以在导电胶粘剂配方中使用改性胺类固化剂、复合纳米金属氧化物固化促进剂、无毒的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂、活性稀释剂等不影响环境和人体健康的助剂。因此，使用和研制各种无毒助剂，开发出各种高性能环保型导电胶粘剂是未来研究的重点。

Vol.32No.3

5 结束语

尽管导电胶粘剂的研究已取得了较大进展，各

4 发展方向

尽管导电胶粘剂的使用范围已十分广泛，但迄

方面性能有所改善，有逐步代替Pb/Sn焊料的趋势，但由于其自身电导率较低、电性能不稳定、粘接强度较差等局限，在短期内还无法完全取代Pb/Sn焊料。尤其是在需要高强粘接的微处理装置方面，Pb/Sn焊料仍是无可替代的 …… 此处隐藏：2997字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……