导电银胶

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导电银胶是具有导电功能的含银粉的胶水。

简介

由于导电银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, 而导电银胶可以制成浆料, 实现很高的线分辨率.而且导电银胶工艺简单, 易于操作, 可提高生产效率, 也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染.所以导电银胶是替代铅锡焊接, 实现导电连接的理想选择.

导电银胶已广泛应用于液晶显示屏（LCD）、发光二极管（LED）、集成电路(IC)芯片、印刷线路板组件(PCBA)、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.

导电银胶的制备

在导电银胶各组份基本确定的情况下,通常采用两步法制备导电银胶。

第一步基体树脂制备:试验室用电子天平以一定比例称取一定量的环氧树脂放入研钵中,按比例加入K77、ZE4MzeN、朋560、DleY(事先已研磨并过200目筛),用研棒进行充分的研磨和混合,研磨时间一般在10分钟以上,直到形成均匀的混合体为止,便得到需要的树脂基体。

基体树脂所得的固化产物的性能完全能够满足商用导电银胶的要求,导电银胶中的银粉的填加量对导电银胶性能的影响将最终决定导电银胶能否商业化的最重要的因素。已有学者对导电银粉的填加量作过深入的研究,通常认为导电银粉的填加量低于70%其所得固化产物导电性能较差不能满足商业化的要求,但银粉的填加量超过80%则固化产物的剪切强度变差亦不能满足商业化的要求。基于以上考虑,本论文制备银粉含量为70%、75%及80%的三种导电银胶,对其性能进行全面考察,以最终确定适合作LED封装用的导电银胶的最佳银粉含量。

第二步导电银胶制备:取一定量的树脂基体加入部分已经混合好的片状银粉BAgF一20及粒状银粉sAg一ZA进行研磨,直到银粉全部与树脂基体混合均匀后再加入适量的银粉,最终银粉总量为胶总量的70%;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为75%的导电银胶;再取一定量的树脂基体按前述方法制备银粉含量为80%的导电银胶;银粉全部加完后再研磨30分钟以上,直到银粉和树脂基第2章导电银胶制备与性能测试体形成均匀的银白色膏状混合物。按下述方法对所制备的三种不同银粉含量的导电银胶进行性能测试。

种类组成

种类

导电银胶种类很多, 按导电方向分为各向同性导电银胶（ICAs,Isotropic Conductive Adhesive）和各向异性导电银胶（ACAs,Anisotropic Conductive Adhesives）.ICA是指各个方向均导电的胶黏剂, 可广泛用于多种电子领域；ACA则指在一个方向上如Z方向导电, 而在X和Y方向不导电的胶黏剂.一般来说ACA的制备对设备和工艺要求较高, 比较不容易实现, 较多用于板的精细印刷等场合, 如平板显示器（FPDs）中的板的印刷 .

按照固化体系导电银胶又可分为室温固化导电银胶、中温固化导电银胶、高温固化导电银胶、紫外光固化导电银胶等.室温固化导电银胶较不稳定, 室温储存时体积电阻率容易发生变化.高温导电银胶高温固化时金属粒子易氧化, 固化时间要求必须较短才能满足导电银胶的要求.国内外应用较多的是中温固化导电银胶（低于150℃）, 其固化温度适中, 与电子元器件的耐温能力和使用温度相匹配, 力学性能也较优异, 所以应用较广泛.紫外光固化导电银胶将紫外光固化技术和导电银胶结合起来, 赋予了导电银胶新的性能并扩大了导电银胶的应用范围, 可用于液晶显示电致发光等电子显示技术上, 国外从上世纪九十年代开始研究, 我国也开始研究.

组成

导电银胶主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成.市场上使用的导电银胶大都是填料型.

填料型导电银胶的树脂基体, 原则上讲, 可以采用各种胶勃剂类型的树脂基体, 常用的一般有热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系.这些胶黏剂在固化后形成了导电银胶的分子骨架结构, 提供了力学性能和粘接性能保障, 并使导电填料粒子形成通道.由于环氧树脂可以在室温或低于150℃固化, 并且具有丰富的配方可设计性能, 环氧树脂基导电银胶占主导地位.

导电银胶要求导电粒子本身要有良好的导电性能粒径要在合适的范围内, 能够添加到导电银胶基体中形成导电通路.导电填料可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物

应用领域

（1）导电银胶粘剂用于微电子装配,包括细导线与印刷线路、电镀底板、陶瓷被粘物的金属层、金属底盘连接,粘接导线与管座,粘接元件与穿过印刷线路的平面孔,粘接波导调谐以及孔修补.

（2）导电银胶粘剂用于取代焊接温度超过因焊接形成氧化膜时耐受能力的点焊.导电银胶粘剂作为锡铅焊料的替代晶,其主要应用范围如：电话和移动通信系统；广播、电视、计算机等行业；汽车工业；医用设备；解决电磁兼容(EMC)等方面.

（3）导电银胶粘剂的另一应用就是在铁电体装置中用于电极片与磁体晶体的粘接.导电银胶粘剂可取代焊药和晶体因焊接温度趋于沉积的焊接.用于电池接线柱的粘接是当焊接温度不利时导电银胶粘剂的又一用途.

（4）导电银胶粘剂能形成足够强度的接头,因此,可以用作结构胶粘剂.

应用前景

我国电子产业正大量引进和开发SMT 生产线, 导电银胶在我国必然有广阔的应用前景.但我国在这方面的研究起步较晚, 所需用的高性能导电银胶主要依赖进口, 因此必须大力加强粘接温度和固化时间、粘接压力、粒子含量等因素导电银胶可靠性的影响的研究和应用开发, 制备出新型的导电银胶, 以提高我国电子产品封装业的国际竞争力.

出自：

《电子电器用胶黏剂》,肖卫东等编.化学工业出版社.中国版本图书馆CIP数据核字（2004）第019016号

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