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1、导电胶的研究与发展摘要：新型复合材料导电胶自被发现可用于代替焊接以来，研究者就在研究可用于不同领域内的导电胶，此文对导电胶的组成以及各组份的作用做了简单介绍，根据其组份对其进行不同的分类；并对其导电机理进行了探讨。相对焊接，导电胶具有的成本低、效果好的优点因而具有较好的市场，但当前市场中的各类常用导电胶都存在一定的缺陷，通过大量的研究实践，就针对其问题提出了一些解决办法。最后对导电胶进行了展望。关键词：导电胶；填料；导电机理；展望1前言导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶粘剂[1]，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分,通过基体树脂的
2、粘接作用把导电粒子结合在一起,形成导电通路,实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂,可以选择适宜的固化温度进行粘接,如环氧树脂胶黏剂可以在室温至150℃固化,远低于锡铅焊接的200℃以上的焊接温度,这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成。同时,由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展,铅锡焊接的0.65mm的最小节距远远满足不了导电连接的实际需求,而导电胶可以制成浆料,实现很高的线分辨率。而且导电胶工艺简单,易于操作,可提高产效率,也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染。所以
3、导电胶是替代铅锡焊接,实现导电连接的理想选择。目前导电胶已广泛应用于液晶显示屏、发光二极管、集成电路芯片、印刷线路板组件、点阵块、陶瓷电容、薄膜开关、智能卡、射频识别等电子元件和组件的封装和粘接,有逐步取代传统的锡焊焊接的趋势。1导电胶的组成及分类1.1导电胶的组成导电胶按其组成可分为结构型和填充型两大类[2]。结构型是指作为导电胶基体的高分子材料本身即具有导电性的一类导电胶;填充型是指通常胶黏剂作为基体,而依靠添加导电性填料使胶液具有导电作用的一类导电胶。目前导电高分子材料的制备十分复杂、离实际应用还有较大的距离,因此广泛使用的均为填充型导电胶。由于采用
4、的金属粉末的种类、粒度、结构、用量,以及所采用的胶黏剂基体种类的不同,导电胶的种类及其性能也有很大区别。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[3]。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。预聚体是提供黏结强度的主要成分。导电胶的力学性能和粘接性能主要由聚合物基体决定。导电胶中使用的基体对粘接强度、固化前的黏度、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[4]、有机硅、聚酰亚胺等。稀释剂用来调节
5、体系黏度,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，降低固化温度。为提高固化后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[5]。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
6、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。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。银的电阻率很低,为1.62×10-6欧,而且不易氧化，所以银粉比较适合作为导电填料。但由于银粉在胶豁剂中存
7、在迁移现象，而且银的价格昂贵，所以限制了其应用。铜导电率与银接近，但铜化学性质比银活泼，其表面易氧化形成氧化膜，使导电不连续,一般应用于导电率要求不高的场合。为避免铜粉的氧化,目前研究出了种对铜粉进行处理的方法,如表面镀银、加入还原剂和在铜表面形成络合物等,其中镀银铜粉取得了很好的效果[6]。本院研制的镀银铜粉导电胶在其添加量为55%时,体积电阻率即可达到1×10-3。镀银铜粉相对于银粉优势在于无迁移现象,但是其添加量没有银粉等导电胶勃剂高,使导电胶的体积电阻率达不到银粉的程度,所以提高其体积电阻率是目前要解决的问题。金的导电胶的导电性能优异,没有迁移现象
8、和氧化问题，但其价格昂贵,只能应用于特殊场合。、等金属本身导电性不
