各向异性导电胶 如果你对导电胶不够了解，请认真看完这文章

导电胶是一种兼具导电和粘合性能的胶粘剂，它可以将多种导电材料连接在一起，并在连接的材料之间形成导电路径。有机聚合物基质填充有导电填料，因此它具有与金属相似的导电性。导电胶不同于常见的导电聚合物，它要求体系在储存条件下具有流动性，可以通过加热或其他手段固化，从而形成具有一定强度的连接。

一、导电胶的组成导电胶一般由基体和导电填料组成。(1)导电胶的基体包括预聚物、固化剂(交联剂)、稀释剂和其他添加剂(增塑剂、偶联剂、消泡剂等)。).预聚物是导电胶的主要成分之一，含有活性基团，加入固化剂后可以固化。预聚物固化后形成导电胶的分子骨架，提供了粘接和力学性能的保证，使导电填料颗粒形成通道。常用的聚合物基体包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯等。与其他树脂相比，环氧树脂具有稳定性好、耐腐蚀、收缩率低、粘接强度高、粘接面积大、加工性能好等优点。因此，环氧树脂是目前研究最多、应用最广泛的基体材料。然而，环氧树脂具有吸湿性，耐热性较差，因此通过调整其主波纹结构和取代基来改性环氧树脂以获得综合性能更高的改性树脂的研究正在进行中。固化剂是一种多功能化合物，可以与预聚物连接形成网络结构，也是固化体系的一部分。稀释剂是导电胶的另一个重要成分。它可以调节体系的粘度，使导电颗粒可以很好地分散在基体树脂中，同时在导电颗粒和粘合层以及粘合的电子元件之间形成良好的导电接触。稀释剂分为活性稀释剂和非活性稀释剂，其中活性稀释剂含有活性端基，固化前无需去除即可参与交联反应，固化后成为体系的一部分；非活性稀释剂不参与交联，只起调节作用，固化前需要去除。预聚物、交联剂和稀释剂是固化过程中体积变化的主要影响因素。为了提高导电胶的性能，有时需要加入偶联剂、增塑剂、消泡剂等各种添加剂。偶联剂可以改善导电填料在树脂基体中的分散性，同时可以改善导电胶的表面性能，提高界面的粘接性能。添加增塑剂可以提高粘接层的柔韧性和粘接强度。消泡剂可以降低表面张力，消除导电胶制备中混料过程中产生的泡沫。(2)导电填料导电填料通常分为三类:碳、金属和金属氧化物。碳素材料中的炭黑导电性能好，但加工困难；石墨很难被粉碎和分散，其电导率随产地的不同而变化很大。一般来说，碳填料是炭黑和石墨的混合粉末。金属氧化物的导电性一般较差。常用的填料是低电阻率的金属粉末，如金、银、铜、镍等。金粉具有优异的导电性和化学稳定性，是最理想的导电填料，但价格昂贵，一般只在要求高的情况下使用。Ag粉价格相对低廉，导电性好，在空气体中不易氧化，但在潮湿环境下会发生电迁移，使导电胶的导电性降低。铜粉和镍粉导电性好，成本低，但在空气体中容易氧化，使导电性变差。所以导电填料一般是Ag或cu。导电填料的粒径和形状直接影响导电胶的导电性。大粒径填料的导电效果比小粒径填料好，但同时会降低连接强度。无定形(薄片或纤维)填料的导电性和连接强度优于球形填料。但是各向异性导电胶只能使用粒径分布窄的球形填料。使用不同粒径和形状的填料可以获得良好的导电性和连接强度。二、导电胶的优势导电胶的背景随着科学技术的进步，电子元器件不断向小型化方向发展，器件集成度不断提高，对连接材料的线路分辨率要求很高。传统的连接材料铅/锡焊料只能用于间距小于0的连接。65mm，不能满足技术需求；接合过程中温度高于230℃所产生的热应力也会损坏器件和基板。另外，铅/锡焊料中的铅是有毒的。迫切需要新的无铅连接材料。导电胶作为铅锡焊料的替代品应运而生。与铅/锡焊料相比，它有五个优点:(1)线分辨率大大提高，可以适应更高的输入输出密度；(2)镀膜工艺简单，连接步骤少；(3)固化温度低，降低了能耗，避免了对基材的破坏，可应用于对温度敏感的材料或无法焊接的材料。(4)良好的热机械性能，比合金钎料韧性好，接头抗疲劳性能高；(5)与大部分材料润湿性好。

导电胶的分类(1)按基体可分为热塑性导电胶和热固性导电胶。热塑性导电胶的基体树脂分子链很长，支链很少。高温固化时流动性好，可重复使用。而热固性导电胶的基体材料最初是单体或预聚物，固化时发生聚合反应，聚合物链连接形成交联的三维网络结构，高温下难以流动。(2)按导电机理可分为本征导电胶和复合导电胶。本征导电胶是指分子结构具有导电功能的共轭聚合物。这种材料电阻率高，导电稳定性和重复性差，成本高，所以很少研究。复合导电胶是指在有机聚合物基体中加入导电填料，使其具有与金属相近的导电性，目前的研究主要集中在这一块。(3)按导电方向可分为各向同性(ICAs)和各向异性(ACAs)。前者在各个方向的导电率相同；后者在XY方向绝缘，在z方向导电。各向同性或各向异性导电胶可以通过选择不同形状和数量的填料来制备。两种导电胶各有优势，目前的研究主要集中在后者。(4)根据固化体系的不同，导电胶可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶和紫外光固化导电胶。室温固化时间太长，一般需要几个小时到几天，室温存放体积电阻率容易变化，工业上很少使用。中温固化导电胶具有优异的力学性能，固化温度一般低于150℃。这个温度范围可以更好的匹配电子元器件的使用温度和耐温性，因此是目前广泛使用的导电胶。高温固化的导电胶在高温固化时，金属颗粒容易氧化，固化速度快。使用导电胶时，要求固化时间短，所以使用较少。紫外光固化导电胶主要依靠紫外光照射引起树脂基体的固化反应。固化速度快，树脂基体可以在避光的情况下长期保存。是一种新的固化方式。这种新的固化方法将紫外光固化技术与导电胶相结合，赋予导电胶新的性能。目前，该领域的研究也是人们关注的焦点。(5)按导电颗粒分类的导电胶可分为金导电胶、银导电胶、铜导电胶、碳导电胶、碳纳米管导电胶等。(1)导电颗粒导电颗粒是导电胶中导电性的来源。不同的导电粒子有不同的参数，加入人体导电胶后其导电性和胶体的其他性质也不同。具有高自导性、颗粒间集中排列和良好表面处理的导电颗粒具有高导电性，对胶体的聚合和固化行为更加敏感。导电颗粒的粒径不仅影响导电胶的形态，而且对粘接性能也有一定的影响。较小的颗粒均匀分散在基体树脂中，固化后更致密，具有更好的粘结力学性能。主要影响因素是导电粒子的形态和粒径以及导电粒子的数量。(2)树脂体系和固化工艺作为导电胶力学性能和粘接性能的主要来源，树脂体系的选择非常重要。根据不同机械性能和应用的需要，选择不同的树脂体系。常用的树脂体系是环氧树脂，附着力好，粘度低，固化温度适中。适用于导电胶的制备，一般用于常温固化或中温固化导电胶。根据电子元器件的要求，当需要高温固化时，可以使用聚酰亚胺树脂作为基体树脂，或者在传统的环氧树脂中添加双马来酰亚胺树脂等耐高温物质来提高耐热性。光敏固化用导电胶的树脂体系选用丙烯酸环氧光敏物质。固化过程对导电胶的导电性有一定的影响。加热固化时，凝胶点前的时间应尽可能缩短，因为凝胶时间长会导致粘合剂充分包覆导电颗粒表面，降低导电性。因此，在加热固化时，通常直接在固化温度下固化，以减少润湿涂层带来的不利影响。固化温度和时间不仅影响导电胶的导电性，而且对其力学性能也有很大影响。对于室温固化的铜粉导电胶，延长固化时间会降低剪切强度，而延长中高温固化时间会提高力学性能。(3)稀释剂(溶剂)的影响稀释剂在导电胶中起着重要的作用。它可以降低体系的粘度，使导电颗粒很好地分散在基体树脂中，并在导电颗粒与粘合层和粘合的电子元件之间形成良好的导电接触。导电胶中使用的稀释剂有两种:活性稀释剂和非活性稀释剂。一般是高极性溶剂，如醇类、醚类、酯类等。用作非活性稀释剂。高极性溶剂可以作为胶粘剂层表面的耐腐蚀介质，因此可以提高导电胶的防潮性和耐热性。非活性稀释液的用量为0.1%~20%。随着用量的增加，电导率可以提高，但力学性能也会降低。活性稀释剂主要作为反应物添加到树脂中，以降低体系的粘度。当加入这种物质时，不仅会降低体系的粘度，而且会失去耐热性，因此用量应控制在合理的范围内。在实际使用中，活性稀释剂和非活性稀释剂可以混合使用，以达到最佳稀释效果。(4)其他添加剂的影响其他添加剂主要是根据导电胶的需要添加一些物质来提高导电胶的性能。通常，偶联剂，例如硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，被添加到导电粘合剂中，以降低金属颗粒和粘合剂层之间的界面表面能。七.导电胶的研究现状随着导电胶导电机理的完善，目前导电胶的研究主要集中在高性能导电胶的制备上，包括以下几个方向:(1)纳米导电粒子的研究导电胶中广泛使用的导电填料一般有C、Au、Ag、Cu、Ni。Au导电性好，性能稳定，但价格较高。Ag的价格比Au低，但是在电场的作用下会发生迁移，降低了电导率和使用寿命。Cu和Ni价格便宜，在电场作用下不会迁移，但温度升高会发生氧化反应，导致电阻率增大。碳粉在高温下长期使用容易形成碳化物，导致电阻增大，电导率下降。碳纳米管具有很强的机械性能。作为导电填料，导电胶的拉伸强度可以明显提高(1700 MPa)。此外，碳纳米管的管状轴承效应和自润滑效应使其具有较高的耐摩擦性、耐酸碱性和耐腐蚀性，从而提高了含碳纳米管导电胶的使用寿命和抗老化性能。冯永诚制备了一种导电性能优异的纳米银/碳复合管用双组分导电胶。研究结果表明，导电胶的体积电阻率低于10-3m，剪切强度高于150兆帕，剥离强度高于35N/cm。与传统的导电银粉胶相比，该导电胶可节约30%~50%的银原料。吴以碳纳米管和镀银碳纳米管为导电填料，制备了各向同性导电胶。结果表明，当φ(碳纳米管)=34%时，导电胶的电阻率最低为2.4×10-3ω·cm，当φ(碳纳米管)=23%时，导电胶的剪切性能最好。当φ(碳纳米管)=28%时，导电胶的最低电阻率为2.2 * 10-4ω·cm。当导电胶分别填充碳纳米管和镀银碳纳米管时，导电胶的抗老化性能更好。85 ℃/RH85%老化1 000小时后，导电胶的体积电阻率和剪切强度变化率小于10%。(2)复合导电高分子材料已发展成为一种新型功能材料，在抗静电、电磁屏蔽、导电自动控制、正温度系数材料等方面具有广阔的应用前景，市场需求不断增加。雷志红等人利用无钯活化工艺在环氧树脂(EP)粉末上形成活性位点，通过化学镀方法成功制备了新型的镀银铜/EP复合导电粒子。电阻率为4.5 * 10-3ω·cm，可作为各向异性导电胶的导电填料(代替纯金属导电填料)。Eom等制备了一种新型低熔点各向异性导电胶。结果表明，导电胶的电阻低于10兆欧，而传统导电胶的电阻低于1000兆欧；。导电胶可以在电流密度为10000 A/cm2的条件下使用。高压蒸煮试验前后，导电胶的电阻和电流密度没有变化，但剪切强度的变化率为23%。(3)紫外光固化导电胶紫外光固化导电胶是近年来开发的新产品。与普通导电胶相比，它将紫外光固化技术与导电胶相结合，赋予导电胶新的功能，扩大了其应用范围。导电胶具有固化温度低、固化速度快、设备简单的特点。由于不含溶剂或仅含少量惰性稀释剂，固化时不需要加热，具有环境污染小、能耗低、效率高、收缩率低、化学稳定性好的优点，可满足精细连线自动化生产线的生产工艺要求。常英等用自制镀银铜粉制备环氧丙烯酸树脂/镀银铜粉导电胶。结果表明，该导电胶的电阻率为2.0×10-4ω·cm，而聚丙烯酸酯树脂导电胶的电阻率为1×10-4ω·cm。当φ(镀银铜粉)=70%，φ(光引发剂)=3%，φ(热引发剂)=1%~2%时，导电胶的性能最好。导电胶可以在紫外灯的照射下固化，能够满足电子产品的使用要求。(4)不含导电颗粒的导电胶近年来，一种NCA键合技术(无铅非导电颗粒互连技术)引起了人们的关注。这种互连方法结合强度好，成本低，使用的连接材料是NCA聚合物，通常不填充任何导电填料。当这种互连技术实现连接时，需要在一定温度下对集成电路芯片和衬底施加压力，使NCA能够在芯片键合点的表面形成直接的物理连接。该技术省略了在胶体中添加导电填料的步骤，消除了填充金属带来的成本，其连接位置由金属直接接触形成，成为一种简单、高效、廉价的互连方式。与含有导电颗粒的导电胶相比，不含导电颗粒的导电胶具有以下优点:(1)不需要填充导电颗粒，价格较低；(2)可应用于各种材料；③加工工艺简单；④固化温度低。近年来，无导电颗粒的导电胶发展迅速，在Z轴方向出现了一种新型导电胶(类似于各向异性导电胶)，连接材料中空的间隙尺寸达到了纳米级。不及物动词导电胶的应用和问题导电胶是一种兼具导电和粘接性能的胶粘剂，它可以将各种导电材料连接在一起，并在连接的材料之间形成电通路。导电胶自1966年问世以来，在电子科技领域发挥着越来越重要的作用。目前，导电胶已广泛用于印刷电路板元件、发光二极管、液晶显示器、智能卡、陶瓷电容器和集成电路芯片等电子元件的封装和粘接。然而，铅锡焊料在电子表面封装技术中仍被广泛使用。导电胶虽然有很多优点，但由于其自身的问题亟待解决，仍然不能完全替代铅锡合金焊料。导电胶存在的主要问题有:(1)导电率低。大多数导电胶适用于一般元件，但不一定适用于功率器件。(2)粘接效果受元器件类型和PCB(印刷电路板)影响较大；(3)固化时间长。(4)粘结强度相对较低。在节距较小的连接中，粘接强度直接影响部件的抗冲击性能。(5)成本较高。七.导电胶市场现状目前，国内生产导电胶的公司主要有金属研究所等。，而国外的公司有:TeamChem公司、日本日立公司、三键公司、美国环氧树脂公司、Ablistick公司、乐泰公司、3M公司等。商业化的导电胶主要有导电胶、导电胶、导电涂料、导电胶带、导电水等。组件分为单组件和双组件。导电胶一般用于各种电子领域，如微电子封装、印刷电路板、导电电路键合等。目前，国内外导电胶在品种和性能上存在较大差距。目前国内市场一些高端领域使用的导电胶主要是进口的:美国的Ablistick公司和3M公司几乎占据了所有的ic和LED领域，日本住友和台湾怡化也涵盖了这些领域。日本的三键公司控制导电胶在整个石英晶体谐振器中的应用。国内导电胶主要用于一些中低档产品，这方面的市场主要被金属研究所占领。TeamChem公司系列导电胶主要用于LED、大功率LED、LED数码管、LCD、TR、ic、COB、PCBA、点阵块、显示屏、晶振、谐振器、太阳能电池、光伏电池、蜂鸣器、陶瓷电容、半导体分立器件等各种电子元器件和元器件的封装和粘接。应用范围涉及电子元器件、电子元器件、电路板组装、显示和照明行业。目前，我国电子行业正在引进和开发大量SMT生产线，导电胶在我国将有广阔的应用前景。但是国内在这方面的研究起步较晚，目前需要的高性能导电胶主要依靠进口。八、总结目前，我国胶粘剂生产技术取得了很大进步。辐射法、紫外光固化法、互穿聚合物网络法等生产技术在提高产品性能和质量方面发挥了重要作用，耐高温导电胶和无机导电胶取得了新的突破。随着新技术的应用和普及，新产品层出不穷。但目前国内外导电胶的性能仍有较大差距，主要表现在国产导电胶综合性能较低，而国外导电胶在导电率、老化频率漂移稳定性、粘接强度、储存寿命等方面优势明显。为了大幅度提高国产导电胶的综合性能，必须从以下几个方面入手。(1)开发新系统。寻找新型树脂、固化剂及其配方，制备多功能高性能导电胶。银导电胶具有银迁移和腐蚀的作用；铜镍导电胶易氧化，导电率低，固化时间相对较长。因此，聚合物的共混改性和新型导电聚合物的制备是近年来的研究热点之一。(2)开发新的导电粒子。通过制备以纳米粒子为主的导电填料，用电镀合金或共晶合金作为导电填料，活化导电颗粒表面，是制备导电胶的重要条件。(3)研究新的固化方法。室温固化耐高温粘接材料是未来的发展趋势。虽然热固性导电胶体系目前仍占主导地位，但其固化剂和偶联剂存在环境污染等问题，因此光固化、电子束固化等技术已广泛应用于涂料、油墨、光刻胶和医用胶粘剂中。此外，微波固化技术也取得了阶段性成果；双固化体系(UV固化+热固化)的发展也是未来的发展方向。看完这些，你对导电胶有所了解吗？以上文章内容由凯泰电子发布。如果您需要了解更多关于导电胶的信息，请关注凯泰电子官网:www.keeptops.cn