導(dǎo)電銀膠的應(yīng)用和研究

導(dǎo)電膠的概述

導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性能的膠黏劑，它通常以基體樹脂和導(dǎo)電填料即導(dǎo)電粒子為主要組成成分，通過基體樹脂的粘接作用把導(dǎo)電粒子結(jié)合在一起，形成導(dǎo)電通路，實(shí)現(xiàn)被粘材料的導(dǎo)電連接。由于導(dǎo)電膠的基體樹脂是一種膠黏劑，可以選擇適宜的固化溫度進(jìn)行粘接，如環(huán)氧樹脂膠黏劑可以在室溫至150℃ 固化，遠(yuǎn)低于錫鉛焊接的200℃以上的焊接溫度，這就避免了焊接高溫可能導(dǎo)致的材料變形、電子器件的熱損傷和內(nèi)應(yīng)力的形成。同時(shí)，由于電子元件的小型化、微型化及印刷電路板的高密度化和高度集成化的迅速發(fā)展，鉛錫焊接的0.65mm的最小節(jié)距遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了導(dǎo)電連接的實(shí)際需求，而導(dǎo)電膠可以制成漿料，實(shí)現(xiàn)很高的線分辨率。而且導(dǎo)電膠工藝簡單，易于操作，可提高生產(chǎn)效率，也避免了錫鉛焊料中重金屬鉛引起的環(huán)境污染。所以導(dǎo)電膠是替代鉛錫焊接，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接的理想選擇。目前導(dǎo)電膠已廣泛應(yīng)用于液晶顯示屏（LCD）、發(fā)光二極管（LED）、集成電路(IC)芯片、印刷線路板組件(PCBA)、點(diǎn)陣塊、陶瓷電容、薄膜開關(guān)、智能卡、射頻識(shí)別等電子元件和組件的封裝和粘接，有逐步取代傳統(tǒng)的錫焊焊接的趨勢(shì)。

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導(dǎo)電膠的分類及組成

導(dǎo)電膠的分類：導(dǎo)電膠種類很多，按導(dǎo)電方向分為各向同性導(dǎo)電膠（ICAs，Isotropic Conductive Adhesive）和各向異性導(dǎo)電膠（ACAs，Anisotropic Conductive Adhesives）。ICA是指各個(gè)方向均導(dǎo)電的膠黏劑，可廣泛用于多種電子領(lǐng)域；ACA則指在一個(gè)方向上如Z方向?qū)щ?，而在X和Y方向不導(dǎo)電的膠黏劑。一般來說ACA的制備對(duì)設(shè)備和工藝要求較高，比較不容易實(shí)現(xiàn)，較多用于板的精細(xì)印刷等場合，如平板顯示器（FPDs）中的板的印刷。按照固化體系導(dǎo)電膠又可分為室溫固化導(dǎo)電膠、中溫固化導(dǎo)電膠、高溫固化導(dǎo)電膠、紫外光固化導(dǎo)電膠等。其中海鄭實(shí)業(yè)自2009年代理TeamChem Company導(dǎo)電膠以后，成為導(dǎo)電膠全球產(chǎn)品線最齊全的企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)品涵蓋室溫固化導(dǎo)電膠、中溫固化導(dǎo)電膠、高溫固化導(dǎo)電膠、紫外光固化導(dǎo)電膠等。室溫固化導(dǎo)電膠較不穩(wěn)定，室溫儲(chǔ)存時(shí)體積電阻率容易發(fā)生變化。高溫導(dǎo)電膠高溫固化時(shí)金屬粒子易氧化，固化時(shí)間要求必須較短才能滿足導(dǎo)電膠的要求。目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的是中溫固化導(dǎo)電膠（低于150℃），其固化溫度適中，與電子元器件的耐溫能力和使用溫度相匹配，力學(xué)性能也較優(yōu)異，所以應(yīng)用較廣泛。紫外光固化導(dǎo)電膠將紫外光固化技術(shù)和導(dǎo)電膠結(jié)合起來，賦予了導(dǎo)電膠新的性能并擴(kuò)大了導(dǎo)電膠的應(yīng)用范圍，可用于液晶顯示電致發(fā)光等電子顯示技術(shù)上，國外從上世紀(jì)九十年代開始研究,其中TeamChem Company的低溫常溫室溫2小時(shí)固化A6/HA6系列導(dǎo)電銀膠屬于行業(yè)首創(chuàng)，得到客戶的普遍認(rèn)可和高端客戶的大力追捧。

導(dǎo)電膠的組成：導(dǎo)電膠主要由樹脂基體、導(dǎo)電粒子和分散添加劑、助劑等組成。目前市場上使用的導(dǎo)電膠大都是填料型。填料型導(dǎo)電膠的樹脂基體，原則上講，可以采用各種膠勃?jiǎng)╊愋偷臉渲w，常用的一般有熱固性膠黏劑如環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等膠黏劑體系。這些膠黏劑在固化后形成了導(dǎo)電膠的分子骨架結(jié)構(gòu)，提供了力學(xué)性能和粘接性能保障，并使導(dǎo)電填料粒子形成通道。由于環(huán)氧樹脂可以在室溫或低于150℃固化，并且具有豐富的配方可設(shè)計(jì)性能，目前環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電膠占主導(dǎo)地位。導(dǎo)電膠要求導(dǎo)電粒子本身要有良好的導(dǎo)電性能粒徑要在合適的范圍內(nèi)，能夠添加到導(dǎo)電膠基體中形成導(dǎo)電通路。導(dǎo)電填料可以是金、銀、銅、鋁、鋅、鐵、鎳的粉末和石墨及一些導(dǎo)電化合物。

國內(nèi)外研究狀況及前景

目前，中國臺(tái)灣生產(chǎn)導(dǎo)電膠的單位主要有冠品化學(xué)股份有限公司，國外企業(yè)有美國Epoxy的公司、Ablistick公司，Loctite公司、3M公司，日本的日立公司、Three-Bond公司等。已商品化的導(dǎo)電膠種主要有導(dǎo)電膠膏、導(dǎo)電膠漿、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠帶等組分有單、雙組分。導(dǎo)電膠一般用于微電子封裝、印刷電路板、導(dǎo)電線路粘接等各種電子領(lǐng)域中?，F(xiàn)今國內(nèi)的導(dǎo)電膠無論從品種和性能上與國外都有較大差距。導(dǎo)電膠作為錫膏的換代產(chǎn)品有著廣闊的前景,但是目前與錫膏或錫焊相比仍存在著成本高的問題，而且導(dǎo)電穩(wěn)定性和耐久性仍有待于提高。今后的研究方向首先是對(duì)現(xiàn)有粘接體系的改進(jìn)，如對(duì)環(huán)氧樹脂的稀釋、復(fù)合和改性，使其既有著良好的力學(xué)性能又與導(dǎo)電粒子有良好的配合和適宜的潤濕作用。通過對(duì)固化動(dòng)力學(xué)的研究，分析固化過程中活性基團(tuán)的變化以及交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成過程中導(dǎo)電粒子聚集態(tài)的變化規(guī)律，優(yōu)化固化體系。第二是制備出導(dǎo)電率高、性能穩(wěn)定、耐腐蝕和環(huán)境影響的導(dǎo)電粒子，降低成本，并提高導(dǎo)電膠的穩(wěn)定性和可靠性。第三是發(fā)展新型的固化方式，提高其工藝性，實(shí)現(xiàn)低溫或者室溫固化，如固化、電子束固化等。這方面的研究工作雖已開展，但大多仍局限于研究階段，還有很多工作仍待進(jìn)行。

導(dǎo)電膠的應(yīng)用領(lǐng)域

1、導(dǎo)電膠粘劑用于微電子裝配，包括細(xì)導(dǎo)線與印刷線路、電鍍底板、陶瓷被粘物的金屬層、金屬底盤連接，粘接導(dǎo)線與管座，粘接元件與穿過印刷線路的平面孔，粘接波導(dǎo)調(diào)諧以及孔修補(bǔ)。

2、導(dǎo)電膠粘劑用于取代焊接溫度超過因焊接形成氧化膜時(shí)耐受能力的點(diǎn)焊。導(dǎo)電膠粘劑作為錫鉛焊料的替代晶，其主要應(yīng)用范圍如：電話和移動(dòng)通信系統(tǒng)；廣播、電視、計(jì)算機(jī)等行業(yè)；汽車工業(yè)；醫(yī)用設(shè)備；解決電磁兼容(EMC)等方面。

3、導(dǎo)電膠粘劑的另一應(yīng)用就是在鐵電體裝置中用于電極片與磁體晶體的粘接。導(dǎo)電膠粘劑可取代焊藥和晶體因焊接溫度趨于沉積的焊接。用于電池接線柱的粘接是當(dāng)焊接溫度不利時(shí)導(dǎo)電膠粘劑的又一用途。

4、導(dǎo)電膠粘劑能形成足夠強(qiáng)度的接頭，因此，可以用作結(jié)構(gòu)膠粘劑。

國內(nèi)外導(dǎo)電膠的應(yīng)用情況

目前國內(nèi)市場上一些領(lǐng)域使用的導(dǎo)電膠主要以進(jìn)口為主：TeamChem Company，Ablistick公司，3M公司幾乎占領(lǐng)了全部的IC和LED領(lǐng)域，日本的住友和臺(tái)灣翌華也有涉及這些領(lǐng)域。日本的Three-Bond公司則控制了整個(gè)的石英晶體諧振器方面導(dǎo)電膠的應(yīng)用。國內(nèi)的導(dǎo)電膠主要使用在一些低檔的產(chǎn)品上，這方面的市場主要由上海合成樹脂所占有。TeamChem Company A6/HA6的系列的導(dǎo)電膠主要適用于LCM，LED發(fā)光二極管，F(xiàn)V太陽能電池組件，TP觸摸屏，光通訊器件，電子標(biāo)簽，電子紙，智能卡封裝，EL冷光片，無源器件，封裝測(cè)試，SMT表面貼裝，攝像頭，手機(jī)組裝，電腦裝配，DVD，數(shù)碼產(chǎn)品，半導(dǎo)體芯片，傳感器，電氣絕緣，汽車電子，醫(yī)療器械等行業(yè)的各種電子元件和組件的封裝以及粘結(jié)等。

導(dǎo)電膠的應(yīng)用及面臨的技術(shù)難題

電膠主要存在以下問題：

1、電導(dǎo)率低，對(duì)于一般的元器件，大多導(dǎo)電膠均可接受，但對(duì)于功率器件，則不一定。

2、粘接效果受元器件類型、PCB(印刷線路板)類型影響較大；

3、固化時(shí)間長。

由基體樹脂和金屬導(dǎo)電粒子組成的導(dǎo)電膠，其電導(dǎo)率往往低于Pb／Sn焊料。為了解決這一問題，國內(nèi)外的科研工作者做了以下的努力：增加樹脂網(wǎng)絡(luò)的固化收縮率；用短的二羧酸鏈去除金屬填充物表面的潤滑劑；用醛類去除金屬填充物表面的金屬氧化物；采用納米級(jí)的填充粒子等。

4、導(dǎo)電膠的另一個(gè)技術(shù)問題是相對(duì)較低的粘接強(qiáng)度，在節(jié)距小的連接中，粘接強(qiáng)度直接影響元件的抗沖擊性能。

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