导电银胶的应用研究和发展趋势

导电银胶的应用研究和发展趋势

导电胶的应用研究和发展趋势 1( 导电胶的概述

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂,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(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。

2. 导电胶的分类及组成 2.1 导电胶的分类

导电胶种类很多, 按导电方向分为各向同性导电胶(ICAs，Isotropic Conductive Adhesive)和各向异

ACAs，Anisotropic Conductive Adhesives)。ICA是指各个方向均导电的胶黏剂, 可广泛用于多性导电胶(

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 。

按照固化体系导电胶又可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。其中uninwell International只从收购Breakover-quick以后，成为导电胶全球产品线最齐全的企业集团，产品涵盖室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶、紫外光固化导电胶等。

室温固化导电胶较不稳定, 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胶的要求。目前国内外应用较多的是中温固化导电胶(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。紫外光固化导电胶将紫外光固化技术和导电胶结合起来, 赋予了导电胶新的性能并扩大了导电胶的应用范围, 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,其中uninwell International的BQ-6999系列紫外光固化导电银胶属于行业首创，得到客户的普遍认可和高端客户的大力追捧。

2.2 导电胶的组成

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

填料型导电胶的树脂基体, 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, 目前环氧树脂基导电胶占主导地位。

导电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 3( 国内外研究状况及前景

目前, 国内生产导电胶的单位主要有上海合成

树脂研究所, 国外企业有uninwell International，美国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。已商品化的导电胶种主要有导电胶膏、导电胶浆、导电涂料、导电胶带等组分有单、双组分。导电胶一般用于微电子封装、印刷电路板、导电线路粘接等各种电子领域中。现今国内的导电胶无论从品种和性能上与国外都有较大差距。

导电胶作为锡膏的换代产品有着广阔的前景,但是目前与锡膏或锡焊相比仍存在着成本高的问题, 而且导电稳定性和耐久性仍有待于提高。今后的研究方向首先是对现有粘接体系的改进, 如对环氧树脂的稀释、复合和改性, 使其既有着良好的力学性能又与导电粒子有良好的配合和适宜的润湿作用。通过对固化动力学的研究, 分析固化过程中活性基团的变化以及交联网络的形成过程中导电粒子聚集态的变化规律, 优化固化体系。第二是制备出导电率高、性能稳定、耐腐蚀和环境影响的导电粒子, 降低成本, 并提高导电胶的稳定性和可靠性。第三是发展新型的固化方式, 提高其工艺性, 实现低温或者室温固化, 如固化、电子束固化等。这方面的研究工作虽已开展, 但大多仍局限于研究阶段, 还有很多工作仍待进行。

4(导电胶的应用领域

(1)导电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。