新型导电胶粘剂

译文粘接２∞７。２８（６）

新型导电胶粘剂

李健民编译

中图分类号：ＴＱ３２４．８文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—５９２２（２００７）０６—００５３—０３

电子、电气工业中用导电胶粘剂，多以有机物为主粘料，将在空气中性能稳定的贵金属微细粒子分散其中而成。其导电机理与共晶合金、焊接均不相同。它是靠有机物（多为环氧树脂）固化形成粘接力，靠金属微粒子导热、导电。目前所用的导电胶，其粘接强度相当于金属焊料结合强度的７０％左右，而导电率则差一个数量级。

与金属焊料不同，导电胶在较低的温度下固化，固化产物在高于固化温度的条件下仍能保持其性能。不仅对金属、陶瓷这类耐热基板，而且对有机薄膜、酚醛纸等中等耐温基板也可进行粘接，比传统工艺更节能。从环保角度来看，欧洲已决定自２０１０年起，在电子、电气工业中禁止使用含铅、六价铬、汞、镉的材料。但目前还有一些高熔点焊料中含铅，尚无法取代。因此，从节能和环保角度来看，开发性能更好、安全性更高、环境更友好的导电胶势在必行。

导电胶研究涉及的面较广，包括胶粘剂研制、导电／导热性能检测、导电机理研究、固化产物微观分析、应用研究等。本文只编译介绍几种新型的导电胶。

１新型导电胶

导电胶是靠金属填料而导电的，所以，胶中金属粒子含量提高，粒子间的距离就会缩短、导电通路增加，电阻率降低。但是，若金属粒子含量太高，树脂粘料相对较少，不但粘接强度、耐热性降低，还导致贮存稳定性、弛豫性能等变差。所以，在导电胶设计中寻求粘料一导电粒子的最佳平衡至关重要。目前主要是将球形和（或）片状的导电粒子以尽量大的比例与树脂混合制备导电胶，当然填料数量还是有限的。

迄今已开始研究以金属纳米粒子作为导电填料，以期获得高性能的导电胶。纳米金属粒子表面活性高，还具有低温烧结性能（包括熔融或部分熔融），用较少的量就能达到较高的导电率等诸多优点。虽然它也有易氧化、易凝结及在空气中贮存稳定性差等缺点，各公司仍然大力进行开发。使用纳米导电粒子制做导电胶时，粘料的可选择性、配比的自由度增大了，也使制备低黏度油墨型导电胶、薄膜状导电胶成为可能。而且纳米材料的价格也不再是应用的障碍。

以非金属的碳纳米管为导电填料的导电胶也在开发之中。这种导电胶的结构、形态和传统导电胶迥异，所以其涂

收稿日期：２００７—０５—２８布方法、涂布设备也需改变。

在纳米金属粒子外部用防氧化剂保护时，金属纳米粒子之间会因热化学反应而结合。金属氧化物和潜在性还原剂混合，经化学反应使金属纳米粒子表面活性化。将Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ等金属纳米粉混合、加热，利用其熔点的不同可制成不可逆熔接导电胶。这种导电胶的熔接温度为１５０一３５０℃，其导电性可与金属焊料相媲美。期望它能够覆盖从低熔点到高熔点焊料的整个使用范围。

纳米金属粉还可与功能性树脂配合使用，例如，与正离子或负离子ｕＶ固化树脂可配成ｕＶ固化导电胶；在遇热有形状功能变化的粘料中加入金属纳米粒子制成导电胶，能在选择温度下进行固定或修复等。

新型导电胶的开发以及新型涂布设备的问世，将会使导电胶应用更广泛。例如，利用导电胶的可涂布性能，对多层膜基板进行连接，在多层板内做成电容器等。

１。１具有熔点变化层的复合纳米粉末导电胶

将Ａｇ、Ｎｉ、Ｂｉ、ｌｎ、ｃｕ、Ｐｄ、Ｓｎ等几种金属纳米粉适量混合作导电填料，或以含有上述纳米粉的复合粒子为导电填料，将填料分散到其固化反应温度高于金属粒子熔融温度的树脂中。树脂固化后可发现金属间的化合物。在加热固化过程中，各金属元素会依次发生选择性化学反应，所生成的金属化合物具有多个熔点的变化层，并具有一定程度的不可逆性。用此技术可制成２５０一３００℃固化的涂层，用于比较难粘的镀金表面的粘接，加热使涂层熔融（或部分熔融）就能形成可靠的粘接。其导电性与金属焊料相当。图１是这一过程的示意图。

加热后胶层断面图Ｆｉｇ．１ＥＭｐｈＯｔＯｇｍｐｈｓＯｆｃｕｎｅｄｃｏｍｐＯｕｎｄｎａｎＯ。ｐＯｗｄｅｒ

（ｐａＳｔｅ）ａｄｈｅｓｉＶｅ

图１复合纳米粉末（糊）加热固化后的电镜照片

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