1.背景
發(fā)光二極管（LED），是一種半導體固體發(fā)光器件，有“綠色照明” 光源之稱，未來將有很大發(fā)展?jié)摿ΑｃU錫焊料是印刷線路板和表面組裝元件的連接材料， 其中鉛含量在40% 左右，鉛是有毒物質(zhì)，它不僅危害人體健康還環(huán)境；同時，Pb/Sn焊料只能應用在0.065mm以下節(jié)距的連接中，且連接工藝的溫度高于200℃。隨著電子組裝技術向微型化、高密度化方向發(fā)展，以及集成度的不斷提高，迫切需要開發(fā)新型的粘接材料，導電膠正是理想的替代品。
2.導電膠
導電型膠粘劑（簡稱導電膠）是一種經(jīng)固化或干燥后既能有效地粘接各種材料，又具有導電性能的特殊膠粘劑。導電膠是通過在高分子樹脂與固化劑中加入導電性填料制備，固化后具有導電性，用于連接導電材料或器件的具有粘接性能的一類特殊的導電型高分子復合材料。
2.1導電膠的分類
按照結(jié)構(gòu)的不同，導電膠粘劑分為兩種，一種為結(jié)構(gòu)型，這種物質(zhì)中含有導電基團，如大分子毗陡類物質(zhì)等。另一類就是填充型，即在傳統(tǒng)的粘合劑中加入導電物質(zhì)。這種導電物質(zhì)可以是：Au、Ag、Cu、Al、Fe、Zn、Ni粉和石墨及一些導電化合物。我國使用的導電膠粘劑大部分是在絕緣膠粘劑中加入導電粒子。導電銀膠自19世紀問世以來，它已經(jīng)在電子科技中起到越來越重要的作用。
根據(jù)導電粒子的不同，可以將導電膠分為銀系導電膠、銅系導電膠及碳系導電膠等。由于銀粉導電性優(yōu)良且化學穩(wěn)定性高，它在空氣中氧化速度極慢，在膠層中幾乎不會被氧化，即使氧化了，生成的銀氧化物仍具有一定的導電性，因而在市場中以銀粉為導電填料的導電膠應用范圍最廣，尤其是在對可靠性要求高的電氣裝置上應用最多。
2.2導電膠的組成
導電膠通過向基體樹脂中加入具有導電性的粒子，從而使其具有導電性及粘接性。因此，導電膠一般由高分子樹脂、稀釋劑、固化劑、促進劑、導電填料以及其它的等組成。
用于導電膠的高分子樹脂主要包括環(huán)氧樹脂、硅酮、酚醛樹脂、聚酰亞胺及熱塑型塑料等。高分子樹脂是導電膠的主要組分之一，它所含有的活性基團在加入固化劑之后可以發(fā)生固化反應。目前研究最多、應用最廣的高分子樹脂是環(huán)氧樹脂，因其具有粘接力強、耐腐蝕、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
導電填料是導電膠的核心組成部分，因此用于導電膠的導電填料應具有固有阻抗，并具有耐水、耐酸、耐化學藥品腐蝕等性能，常用的有碳、金屬、金屬氧化物三大類。常用的導電粒子有銀粉、銅粉、金粉、銀銅復合粉、鎳粉、炭黑、石墨、高聚物鍍金屬粉體等，其中高聚物鍍金屬粉體主要用于各向異性導電膠。
3.環(huán)氧導電銀膠的組成
環(huán)氧導電銀膠通常指的是以環(huán)氧樹脂為高分子成膜物質(zhì)，銀作為導電填料的一種導電膠。
3.1環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂是指在一個分子結(jié)構(gòu)中，含有兩個或兩個以上的環(huán)氧基，并在適當?shù)幕瘜W試劑及合適條件下，能形成三維交聯(lián)狀固化化合物的總稱。它們的種類很多，按化學結(jié)構(gòu)，可分為縮水甘油醚類、縮水甘油酯類、縮水甘油胺類、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、含無機元素的環(huán)氧樹脂、新型環(huán)氧樹脂（海因環(huán)氧樹脂、酰亞胺環(huán)氧樹脂等）等。在各類環(huán)氧樹脂中，雙酚A環(huán)氧樹脂是產(chǎn)量最大、用途最廣的一大品種，被稱為通用型環(huán)氧樹脂，但其粘度較高，對于有低粘度要求或含大量填料的應用領域，需加入稀釋劑調(diào)節(jié)粘度。雙酚F環(huán)氧樹脂為為降低雙酚A環(huán)氧樹脂粘度并具有同樣性能而研制出的一種環(huán)氧樹脂，其粘度不到雙酚A環(huán)氧樹脂的1/3，固化物的性能與雙酚A環(huán)氧樹脂幾乎相同，只是耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優(yōu)。
未經(jīng)固化的環(huán)氧樹脂是熱塑性的高分子低聚物，幾乎沒有多大的實用性，只有適當加入某些化學物質(zhì)（這類物質(zhì)稱作固化劑或硬化劑），并在一定條件下進行固化（或硬化），生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成不溶不熔的固化物后，才有較優(yōu)良的機械及粘接性能，達到使用的目的。環(huán)氧樹脂的固化劑種類很多，按照固化反應機理及固化劑的化學結(jié)構(gòu)，可分為顯在型和潛伏型兩大類。潛伏型固化劑指的是：這類固化劑與環(huán)氧樹脂混合后，在室溫條件下相對長期穩(wěn)定（一般要求在3個月以上才具有較大使用價值，最理想的則要求半年或者1年以上），而暴露在熱、光、濕氣等條件下，即開始固化反應。這類固化劑基本上是用物理和化學方法封閉固化劑活性的。不過雙氰胺、己二酸二酰肼這類室溫下不溶于環(huán)氧樹脂，而高溫下溶解后開始固化反應的固化劑也呈現(xiàn)出一種潛伏狀態(tài)，所以有時也將其歸類為潛伏型固化劑。
3.2固化劑
固化劑是基體樹脂中不可或缺的固化反應助劑，一般為多官能團化合物，是導電膠的重要組成部分，參與固化反應，使高分子樹脂的分子鏈之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時也是固化物的一部分，從而改變基體樹脂結(jié)構(gòu)，不僅可以提高導電膠的粘接強度，而且使基體樹脂的體積縮小，使得導電填料在基體樹脂內(nèi)部能夠緊密接觸，形成更多的導電通路，從而降低體系的體積電阻率。常用的固化劑有胺類、有機酸酐、咪唑類化合物等。為了縮短固化時間、降低固化溫度、提高固化效率，還可以在體系中添加促進劑。
3.3稀釋劑
導電膠的黏度可以通過稀釋劑來進行調(diào)節(jié)。根據(jù)使用機理，可以將稀釋劑分為和活性稀釋劑兩大類。非活性稀釋劑不參與交聯(lián)反應，只是利用物理性的溶解起到調(diào)節(jié)黏度的作用，在固化反應前需要去除，因此一般應具有較大的分子量，揮發(fā)較慢，并且分子結(jié)構(gòu)中應含有如碳-氧極性鏈段等極性結(jié)構(gòu)。
活性稀釋劑一般是指帶有一個或兩個以上環(huán)氧基的低分子化合物。因此，活性稀釋劑可以直接參與固化反應，成為固化物交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的一部分，同時對固化產(chǎn)物的性能影響較小，有時還能增加固化體系的韌性。
3.4填料
以銀粉為導電填料的導電膠非常多，商業(yè)化的導電膠多數(shù)是銀系導電膠，銀是高性能導電膠最佳的導電填料。目前研究和生產(chǎn)銀粉的和企業(yè)有很多，銀粉的種類也因其粒徑和形態(tài)的不同有很多。選擇銀粉時需要根據(jù)導電膠對填充粒子的具體要求來進行。不定形（片狀或纖維狀）的填料比粒形填料導電性能和粘接強度更佳，但各向異性導電膠只能用粒度分布較窄的粒形填料。相較于粒度小的填料，粒度大的填料的導電效果更好，但會降低粘接強度。而不同形狀和粒度的導電填料配合使用，可使導電膠的某些性能顯著提高。
3.5其他添加劑
在導電膠中添加流平劑和觸變劑，可以調(diào)節(jié)導電膠的黏度及印刷性能。在導電膠中加入除氧劑（如碳酰肼、肼等），可以在一定程度上抑制電化學腐蝕。因為除氧劑能夠除去連接界面中溶于水中的氧氣，從而抑制電化學腐蝕作用。添加增強劑和增韌劑，可以提高固化后導電膠的強度和韌性。另外為了提高導電膠的導電性能、抗老化性能及控制固化反應的進行等，還可以使用導電促進劑、防腐劑及偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑等添加劑。
3.5.1觸變劑
觸變性指物體(如涂料)受到剪切時，稠度變小，停止剪切時，稠度又增加或受到剪切時，稠度變大，停止剪切時，稠度又變小的性質(zhì)，即一觸即變的性質(zhì)，是凝膠體在振蕩、壓迫等機械力的作用下發(fā)生的可逆的溶膠現(xiàn)象。
目前普遍使用的觸變劑為四大類：氣相二氧化硅、有機膨潤土、氫化蓖麻油、聚酰胺蠟。這四種觸變劑在使用上有很大區(qū)別。最常用的一種是氣相二氧化硅，因其表面和流動態(tài)聚合物母體之間有形成氫鍵的可能性。
3.5.2增塑劑
增塑劑又稱塑化劑，是工業(yè)廣泛使用的高分子材料助劑，通過物理作用降低高聚物玻璃化溫度，改善高分子材料的加工性、增加制品的柔韌性。常用的有鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)。
3.5.3偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是一種可以把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)，如樹脂與固體，通過物理或化學作用結(jié)合起來的一種改善型助劑。常用的偶聯(lián)劑有：硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡合物及其它高級脂肪酸、酯、醇的偶聯(lián)劑等。其中應用最廣泛的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。
4.環(huán)氧導電銀膠常見參考配方
成分
質(zhì)量百分比
成分說明
銀粉
78-82%
導電填料
雙酚A型環(huán)氧樹脂
8-12%
樹脂
酸酐類固化劑
1-3%
固化劑
甲基咪唑
0-1%
促進劑
乙酸丁酯
4-6%
非活性稀釋劑
活性稀釋劑692
1-2%
活性稀釋劑
鈦酸四乙酯
0-1%
附著力促進劑
聚酰胺蠟
0-1%
防沉降劑
5市面常見膠粘劑
硬化膠、環(huán)氧膠、密封膠、熱熔膠、聚氨酯膠、灌封膠、導電膠、壓敏膠、白乳膠、有機硅膠、萬能膠、厭氧膠、滲透膠、防水膠、防火膠、聚酰胺膠、復膜膠、揚聲器專用膠、建筑專用膠、專用膠、汽車配維修專用膠、汽車專用膠、電子電器專用膠、光敏膠、硅酮膠、不干膠、雙面膠.
