导电胶的研究新进展
导电高分子材料的研究进展及其应用
导电高分子材料的研究进展及其应用摘要：本文讲述了导电高分子材料的起源、分类以及特点。
综述了导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。
关键词导电高分子研究进展应用一、引言1958 年Natta 等人合成了聚乙炔，但是当时并没有引起其他科学家的足够重视。
自从1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）和日本科学家白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔（Polyacetylene,PA）具有金属导电特性以来[1]，有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。
现在研究的有聚乙炔(Polyacetylene, PAC)、聚吡咯(Polypyrroles,PPY)、聚噻吩(Polythiophenes, PTH)、聚苯胺(Polyaniline,PAN)、聚对苯(Polyparaphenylene, PPP)、聚并苯(Polyacenes,PAS)等,具有许多特殊的电、光、磁和电化学性能。
也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。
这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。
所谓导电高分子是由具有共轭∏键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。
它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。
导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件, 以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。
因此, 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
经过近30多年的发展，导电高分子已取得了重要的研究进展。
二、导电高分子材料的分类按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类:一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。
石英晶体谐振器用高导电率导电胶粘剂的研制
化一 促进剂 、 Ｈ一 ６ 联剂 、 Ｋ ５ ０偶 混合 溶剂 和片状 银粉 ， 搅 拌后用 三辊研磨机 将胶分散成 均匀 的银 白色糊状
物。
１３ 试 样 制 作 ． １ ． 剪 切 强试 和仪器 ．
１４ １ 粘 度 测 试 ．．
厂 ； 银粉 ， 片状 市售 ； 混合溶剂 ， 自制 。
１２ 胶粘剂 的配制 ． 按组 成 配 比将改性环 氧树脂与无规 羧基 丁腈橡 胶 经稍加 热搅 拌熔 融后 ， 加入导 电促 进剂 、 再 潜性 固
收稿 日期 ：０ ７ ０ — ４ 修 回 日期 ：０ ７－４ １。 ２０－３ １； ２ ０ － — ２ ０
按 Ｇ ／ ９ — ９ ５标准方 法 ， Ｎ Ｊ ７ 旋 ＢＴ２７ ４ １９ 用 Ｄ － ９型
转式粘度计 测试 。
１ ． 拉伸 剪切强度 的测定 ．２ ４
室温 拉伸剪 切 强度按 Ｇ ／ １４ １８ 标 准 方 ＢＴ７ ２ — ９ ６
作者简介： 解￣
（９ ６ ）陕西咸 阳人， １７ 一 ， 工程师， 主要从事特种胶粘剂 、 先进复合材料的研究及应用 。Ｅ ｍ ｉ ｈｉ ｎ． ｏ ＣＩ － ａｌ ａ ｅｇ ＠ｔｍ． Ｉ ： ｆ ｘ ＯＩ
解海 峰
（ 黄河集 团有 限公 司 ， 西 西 安 陕 ７０４ ） １０ ３
摘要 ： 简要介绍了一种高导电率导电胶的研制方法 ， 论述了导电促进剂对性能的影响。实验结果证明 ， 此
国产 导 电 胶性 能 良好 ， 全 可 以替代 进 口导 电 胶应 用 于 石英 晶 体谐 振 器 生产 中 。 完
１ ． 体 积 电 阻 率 Ｐ 测 试 ．３ ４ 、 ，
有机硅导热灌封胶的研究进展
有机硅导热灌封胶的研究进展
杨震;李玉洁;赵景铎;张震;杨潇珂;张燕红
【期刊名称】《粘接》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】有机硅导热灌封胶作为一种性能优异的密封材料,在很多的工业领域都有应用,有机硅导热灌封胶凭借其良好的导热性,优异的防护性在电子元器件的灌封保护方面得到大量应用。
电子器件在使用过程中发热越来越多,进而对散热的要求越来越高,所以对灌封胶提出越来越多的要求。
对于高导热、低粘度、低密度、具有阻燃功能并且粘接可靠的导热灌封胶的需求是一个趋势,围绕导热灌封胶的性能改进,概述了有机硅导热灌封胶性能改进方面的研究工作,并对未来的发展方向做出了展望。
【总页数】3页(P61-63)
【作者】杨震;李玉洁;赵景铎;张震;杨潇珂;张燕红
【作者单位】郑州中原思蓝德高科股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ437.6
【相关文献】
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2.电动汽车用室温硫化低密度导热阻燃有机硅灌封胶的研制
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导电银胶基础调研
导电银胶调研-——Iris导电银胶是一种固化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为主要：一、体系分析及物料选择银胶体系一般有基体树脂、固化剂、导电银粒子、分散添加剂、稀释剂、偶联剂等助剂组成，其中性能及选择标准如下：1、基体树脂的选择：基体树脂在固化可以后作为导电胶的分子骨架，起到粘接的作用，使导电填料与基材密切连接。
基体固化前的黏度、固化后的韧性、粘接强度、耐腐蚀性等都会影响导电胶的性能。
因此，导电银胶中的高分子树脂的选用原则一般为：液态、无毒、低黏度、含杂质量少、脱泡性较好及不吸水。
目前应用最普遍的树脂是环氧树脂作为树脂基体。
因环氧树脂是线型高分子化合物，且至少带有两个环氧基团，因此能与其他化合物的官能团，如羟基、氨基、羧基等反应生成交联网状聚合物。
环氧树脂有较高的黏附性和浸润性，而且还具有优良的机械性能和热性能、耐介质性、抗湿、耐溶剂和化学试剂、低收缩率、良好的粘接能力和抗机械冲击与热冲击能力等优点。
导电胶用环氧树脂包括：双酚A型环氧树脂、脂环族液体环氧树脂、多官能度环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、含氮环氧树脂和透明环氧树脂。
因环氧树脂种类繁多，且有些种类的环氧树脂只能依赖进口，而国外一般也不会大规模生产，因此给试剂的购买带来较大难度。
故较为理想的环氧树脂为：液态双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂这两类。
（其中此两类环氧还有诸多型号，可根据实验方案进行选择调整）2、固化剂及促进剂的选择：固化剂又称硬化剂，是导电胶的重要组成部分，一般为多官能团化合物，在固化过程中参与固化反应，使基体树脂的分子链之间形成网状结构，从而改变基体树脂结构，一方面可以增加导电胶的粘接强度，另一方面缩小基体树脂的体积，使得分散于体系内部的导电填料粒子相互接触更加紧密，形成更多的导电通路，提高导电银胶的导电性。
固化剂的一般选用原则为：液态，无毒，中温固化，配制成的导电胶在室温下适用期长，低温下保存效果好。
导电胶合剂体积电阻率试验方法_概述及解释说明
导电胶合剂体积电阻率试验方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述导电胶合剂是一种具有导电性能的特殊胶粘剂，广泛应用于电子元器件、电路板和导电材料等领域。
体积电阻率试验方法是评估导电胶合剂导电性能的关键步骤之一。
本文旨在综述导电胶合剂体积电阻率试验方法，并解释其原理和应用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行讨论。
引言部分对文章的主题进行简要介绍，并给出了本文的目录结构。
第二部分将重点介绍导电胶合剂体积电阻率试验方法，包括胶合剂体积电阻率的重要性、试验方法的目标和应用范围，以及实验步骤和操作指南。
第三部分将探讨导电胶合剂体积电阻率试验中需要注意的事项，包括仪器设备要求、样品准备与处理技巧，以及数据分析和结果解释上的注意事项。
第四部分将与其他导电测试方法进行比较与对比，包括体积电阻率与表面电阻率的区别与联系、导电性能测试方法的选择与适用性评估，以及结果示例与讨论。
最后一部分是结论及对未来研究方向的展望。
1.3 目的导电胶合剂体积电阻率试验方法在导电胶合剂领域具有重要意义，可以评估导电胶合剂的导电能力以及其适用性。
本文旨在提供一个全面的概述和解释说明，帮助读者了解导电胶合剂体积电阻率试验方法的原理、步骤、注意事项，并与其他导电测试方法进行比较和对比，为相关研究提供参考和指导。
通过本文的撰写，期望能够促进该领域研究的深入发展，并为今后的研究方向提出有价值的建议。
2. 导电胶合剂体积电阻率试验方法:2.1 胶合剂体积电阻率的重要性:导电胶合剂广泛应用于各种领域，如电子、航空航天和制药等。
通过评估导电胶合剂的体积电阻率，可以确定其导电性能及质量稳定性，进而判断其在实际应用中的可靠性。
2.2 试验方法的目标和应用范围:导电胶合剂体积电阻率试验的主要目标是测量材料在单位体积内所呈现出来的电阻特性。
这一指标可以用来评估导电胶合剂材料是否满足特定应用的需求，并提供基础数据进行产品设计和改良。
该试验方法适用于各种导电胶合剂材料，包括但不限于聚合物基粘接剂、金属填充物、碳纤维复合材料等。
导电浆料的研究现状与发展趋势
西安工程大学学报J o u r n a l o fX i 'a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y第33卷第5期(总159期)2019年10月V o l .33,N o .5(S u m.N o .159)文章编号:1674-649X (2019)05-0538-11D O I :10.13338/j.i s s n .1674-649x .2019.05.011 *综 述*收稿日期:2019-04-10基金项目:陕西省教育厅科学研究计划项目(15J K 1332);陕西省科学技术研究发展计划-工业攻关资助项目(2013K 09-33);陕西省重点研发计划项目(S 2018-J C -Y B -1093) 通信作者:屈银虎(1962 ),男,西安工程大学教授,研究方向为电子浆料㊂E -m a i l :q u y i n h u @x pu .e d u .c n 引文格式:周宗团,左文婧,何炫,等.导电浆料的研究现状与发展趋势[J ].西安工程大学学报,2019,33(5):538-548.Z HO UZ o n g t u a n ,Z U O W e n j i n g,H EX u a n ,e t a l .R e s e a r c h s t a t u s a n dd e v e l o p m e n t t r e n do f c o n d u c t i v e p a s t e [J ].J o u r n a l o fX i 'a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y,2019,33(5):538-548.导电浆料的研究现状与发展趋势周宗团1,左文婧2,何 炫2,张学硕2,高浩斐2,王钰凡2,屈银虎2(1.西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;2.西安工程大学材料工程学院,陕西西安710048)摘要:导电浆料是高技术电子功能材料,主要由导电相㊁黏结相和液体载体3部分组成㊂通过综述导电相A u ,A g,C u ,碳系等浆料,玻璃黏结相和液体载体的研究概况,指出导电浆料未来的发展趋势㊂认为:A u ,A g 虽然是目前发展最为成熟的导电相,但其价格昂贵;贱金属C u 具有价格低廉㊁优良的耐迁移性以及与银相近的电阻率等优点;碳系浆料机械强度大,导电导热性好;贱金属导电相与碳系导电相通过一定的处理后,将有可能取代A u ,A g 作为导电相的趋势㊂传统玻璃型黏结相和有机载体的含量㊁形状㊁粒度㊁表面性质㊁添加剂等因素均对浆料的性能产生协同作用和影响㊂低熔点金属黏结相和水基载体不仅提高了浆料的导电性而且环保无污染㊂因此,发展高性能贱金属导电相㊁复合导电相㊁低熔点金属黏结相㊁环保水基载体或将成为未来导电浆料的主流㊂关键词:导电浆料;贱金属;黏结相;液体载体中图分类号:T M241 文献标志码:A R e s e a r c h s t a t u s a n dd e v e l o pm e n t t r e n d o f c o n d u c t i v e p a s t e Z H O UZ o n g t u a n 1,Z U O W e n j i n g 2,H E X u a n 2,Z HA N G X u e s h u o 2,G A O H a o f e i 2,WA N GY u fa n 2,Q UY i n h u 2(1.S c h o o l o fM e c h a n i c a l&E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,X i 'a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y ,X i 'a n710048,C h i n a ;2.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e&E n g i n e e r i n g ,X i 'a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y,X i 'a n710048,C h i n a )A b s t r a c t :T h e c o n d u c t i v e p a s t e i s ah i g h -t e c he l e c t r o n i c f u n c t i o n a lm a t e r i a lm a i n l y c o m po s e do f a c o n d u c t i v e p h a s e ,ab i n d e r p h a s e a n da l i q u i dv e h i c l e .T h e r e s e a r c h p r o gr e s s o f c o n d u c t i v e p h a s e A u ,A g ,C u ,g l a s s b i n d e r a n d l i q u i dv e h i c l e s i s i n t r o d u c e d ,a n d t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t t r e n do f c o n d u c t i v e p a s t e i s p r o s p e c t e d .I t i s c o n s i d e r e d t h a t a l t h o u g hA u ,A gi s t h em o s tm a t u r e c o n d u c -t i v e p h a s e a t p r e s e n t,i t i s e x p e n s i v e;b a s em e t a lC uh a s t h ea d v a n t a g e so f l o w p r i c e,e x c e l l e n t m i g r a t i o n r e s i s t a n c e a n d s i m i l a r r e s i s t i v i t y t os i l v e r;c a r b o ns l u r r y h a sh i g h m e c h a n i c a l s t r e n g t h a n d g o o d c o n d u c t i v i t y a n d t h e r m a l c o n d u c t i v i t y.A s t h e c o n d u c t i v e p h a s e,i t i s t h e t r e n d t h a tA u,A g w i l l b e r e p l a c e db y m o d i f i e dC ua n d c a r b o n s l u r r y.T h e c o n t e n t,s h a p e,p a r t i c l e s i z e,s u r f a c e p r o p e r t i e s,a d d i t i v e s o f t h e t r a d i t i o n a l g l a s s-t y p e b i n d e r p h a s e a n do r g a n i c v e h i c l e a l l h a v e s y n e r-g i s t i c e f f e c t s a n d i n f l u e n c e o n t h e p e r f o r m a n c e o f t h e p a s t e.T h e l o w-m e l t i n g m e t a l b i n d e r p h a s e a n d t h ew a t e r-b a s e d v e h i c l e n o t o n l y i m p r o v e t h e c o n d u c t i v i t y o f t h e p a s t e b u t a l s o c a u s e n o e n v i-r o n m e n t a l p o l l u t i o n.T h e r e f o r e,t h eh i g h-p e r f o r m a n c eb a s e m e t a l c o n d u c t i v e p h a s e,c o m p o s i t e c o n d u c t i v e p h a s e,l o w-m e l t i n g m e t a l b o n d e d p h a s e a n d e n v i r o n m e n t-f r i e n d l y w a t e r-b a s e d v e h i c l e sw i l l b e c o m e t h em a i n s t r e a mo f f u t u r e c o n d u c t i v e p a s t e d e v e l o p m e n t.K e y w o r d s:c o n d u c t i v e p a s t e;b a s em e t a l;b i n d i n gp h a s e;l i q u i dv e h i c l e s0引言电子浆料是制造电子元器件的基础材料,是一种由固体粉末和有机溶剂均匀混合的膏状物㊂作为集冶金㊁化工㊁电子技术于一身的高技术电子功能材料,电子浆料被视为部件封装㊁电极和互连的关键材料,主要用于制造集成电路㊁电阻器㊁电容器㊁导体油墨㊁太阳能电池电极㊁印刷及高分辨率导电体㊁导电胶㊁敏感元器件及其它电子元器件,一直以高质量㊁高效益㊁技术先进等特点广泛应用于航空㊁化工㊁印刷㊁建筑以及军事等各个领域,且具有无可替代的地位,被称为信息时代的 功臣 [1-3]㊂随着电子设备应用的空前普及,以及电子信息技术的快速发展,高集成化㊁轻量化㊁智能化㊁绿色化已然成为电子产品的发展方向,因而对作为核心材料的电子浆料的需求也越来越多,性能要求也越来越高㊂目前,我国对电子浆料的研究主要集中在导电浆料方面[1]㊂导电浆料主要由导电相㊁黏结相和液体载体3部分组成,经混合搅拌㊁三辊轧制后形成均匀膏状物,通过丝网印刷技术印刷于玻璃片或陶瓷基片上,经激光㊁高温烧结或烘干等固化工艺制成厚度为几微米到数十微米的膜层㊂在导电浆料中,导电相主要是金属㊁合金或其混合物㊂导电相不仅决定浆料的电性能,还对导电膜的物理和机械性能产生影响㊂黏结剂通常为玻璃㊁氧化物晶体或二者的混合物,主要用来保证膜层与基材的附着强度以及膜层的物理化学性能㊂有机载体是一种溶解于有机溶剂的聚合物溶液,主要用于控制浆料流变特性㊁印刷性能和对基材的初始附着力㊂本文从导电相㊁黏结相㊁液体载体3方面阐述导电浆料的研究现状并对其研究㊁发展趋势进行预判㊂1导电相导电相作为电子浆料的主要成分,其形状㊁质量及性能对浆料的电性能,产品的物理㊁机械性能有很大的影响㊂导电相通常以球形㊁片状或纤维状分散于有机载体中,待电子浆料固化后构成导电网格或导电通路,是浆料中的主要功能相,其含量一般为浆料的50%~90%[4]㊂在导电浆料中,导电相一般是金属㊁合金或混合物,主要包括A u,A g, P t,P t/A u,P d,A g/P d,C u,N i,A l等㊂目前所用合金导电相主要为P t/A u,A g/P d等,A u,P t,P d价格是A g的几百倍,是C u的几千到几万倍,价格极高,几乎无法实现规模化生产,因此,本文主要讨论高导电性纯金属导电相㊂1.1金导体浆料以金作为主要功能相的导电浆料性能优良,导电性好,细线分辨率高,具有印刷性能优良,膜层表面平整,背光孔隙度小,膜边沿收缩率小以及切面密度高等优点㊂金导电浆料通常被用于多层布线导体㊁气敏元件㊁微波混合集成电路以及大功率晶体管芯片和引线框架等高可靠性㊁高密度的厚膜集成电路中[5]㊂虽然金导电浆料性能优异,但由于金价昂贵,使得金导电浆料的使用受到限制㊂研究发现形貌为球形或类球形㊁振实密度高㊁粒径在微米或亚微米的金粉制备的导电浆料性能最为优异[5]㊂赵科良等[6]采用化学还原法对雷酸金(A u(HO N C)3)进行还原,制备出高性能的亚微米级球形金粉用于厚膜导电浆料,实验表明,所得金导电浆料具有良好的导电性能和烧结特性以及致密的烧结膜层㊂关俊卿等[7]以抗坏血酸(V C)为还原剂还原氯金酸(H A u C l44H2O),制备出粒935第5期周宗团,等:导电浆料的研究现状与发展趋势径为1~3μm的高致密球形金粉作为功能相,制备出的厚膜导电浆料黏度适中,线分辨率高,印刷性能优良㊂赵莹等[5]选用分散性好㊁表面光滑的球形金粉,对比了粒径分别为2.87μm,1.18μm, 1.02μm和0.41μm的4种不同金粉对导电浆料性能的影响㊂发现,金粉粒度太大或太小都不能获得薄而致密的烧结膜;在一定尺寸范围内,不同尺寸金粉颗粒按比例混合,可以改善烧结膜的多孔性并降低电阻率㊂金粉颗粒表面形态㊁尺寸大小㊁分散性及均匀性是决定浆料印刷性能和烧结性能的关键因素,因此,金粉对金导电浆料的研究显得尤为重要㊂1.2银导体浆料虽然金导电浆料性能优异,但价格昂贵一直是其应用的桎梏,因此,在电子工业中,性价比更高的银及其化合物作为功能相的导电浆料的研究与应用最为广泛,在上千种电子浆料产品中,约80%采用各类银粉作为主体功能相㊂在众多贵金属中,银价格相对低廉,有利于控制成本;同时银层能在陶瓷表面形成连续致密的均匀薄层,对陶瓷表面具有强大的附着力,因此,在相同面积㊁厚度的陶瓷导电层中,银电极所得的电容量比其他电极材料都要大㊂但银在电场作用下会产生电子迁移,使导电性能降低,影响器件的使用寿命,这是银导电浆料在电子产品使用中的一大缺陷[8]㊂对此,研究者进行了大量研究实验,其中通过改善银粉微粒尺寸㊁形貌等方法来提高银浆的导电性能就是最有效的方法之一㊂导电浆料中,银粉形貌和含量对厚膜浆料的致密性和电阻率影响显著,合理控制导电银粉微米颗粒和纳米颗粒的级配能制备出烧结更致密㊁导电性更好的导电浆料㊂谢燕青等[9]选择烧结后能形成网状结构的非球状银粉作为功能相,制备出平均粒径在400n m 左右的银浆料,利用微细笔直写线宽低于200μm,厚度最大可达10μm的导线,再通过普通烧结后,方阻稳定在5mΩ/口左右㊂J o h n等[10]用30n m左右的纳米银制备纳米银浆㊂实验结果表明,纳米银浆经280ħ烧结后,内部出现大量微孔,相对密度为80%,弹性模量为9G P a,电导率和热导率分别为2.6ˑ105Ωc m和2.4W/(c m K)㊂S o h n等[11]通过电子束照射法制备出直径约150n m的银颗粒,结果表明,当纳米银颗粒质量分数为90%时制备的银浆导电能最优,导电率为1.6ˑ104S/c m,是热分解法制备银颗粒获得银浆料的1.6倍㊂图1分别为质量分数90%的电子束照射法制备的银纳米颗粒银浆与商用热分解法制备的银颗粒银浆的S E M图,可清楚的看出,电子束法制备的银颗粒更小,颗粒间的连接更加紧密且分散均匀㊂(a)电子束照射法(平面)(b)电子束照射法(截面)(c)商用热分解法(平面)(d)商用热分解法(截面)图1电子束照射银纳米粒子与商用银纳米粒子S E M图[11]F i g.1S E Mi m a g e s o f s i l v e r p a s t e f r o m K A E R I's s i l v e rn a n o p a r t i c l e a n d c o mm e r c i a l s i l v e r p a s t e[11]粉末最紧密堆积理论指出,不同粒径的粉体搭配能得到空隙率较低的粉体体系,这种粉体体系经烧结后能得到致密的㊁导电性优良的导电膜层㊂而且研究发现[12],在相同体积,相同配比的情况下,片状微粒的电阻比球状微粒电阻要小㊂主要因为球形微粒之间形成的是点接触,而片状微粒之间是面接触或线接触㊂印刷后,在一定厚度时,片状微粒相互形成鱼鳞状重叠,颗粒间流动性好,利于银浆的烧结和致密化,从而具有更好的导电性能㊂S e o等[13]将1.6μm,0.8μm,20~50n m银粉按一定比例混合后制成复合银粉,发现烧结温度为550ħ时,最低方阻达5mΩ/口㊂F a d d o u l等[14]通过将平均直径为2~4μm的球状和片状银粉混合在一起,制成含银量70%的导电浆料,在875ħ烧结后,最终烧成银膜电阻率为3.3μΩ㊃c m㊂Z h o u等[15]分别制备了4种不同形貌和尺寸银粉的银浆料,在800ħ下烧结,发现随着球状银粉尺寸减小(6μm, 5μm,2μm,0.7μm),电阻率逐渐降低,而6μm片状银粉制备的导电浆料电阻率仅为3.46μΩ㊃c m,远远小于同尺寸球状银粉导电浆料㊂谢湘洲等[12]选取平均粒径分别为,,的球形银粉以及平045西安工程大学学报第33卷均粒径为3~6μm的片状银粉以最佳比例制得导电浆料,结果表明,在大颗粒间填充小颗粒能增加粉体堆积的致密度,明显降低烧结后膜层的方阻,实验制得的银膜外表致密光洁,可焊性㊁耐焊性良好,方阻为3.78mΩ/口㊁附着力>40N/m m2㊂滕媛[16]等选取了平均粒径为0.50,0.91,2.09,3.36μm的球形银粉和4.31μm的片状银粉与纳米级银粉搭配制备无铅导电银浆㊂研究结果表明,当为纯球形银粉或片状银粉时,球形银粉制备的银浆电阻率和附着力最优,且球形银粉粒径为0.91μm时最优,电阻率为33.31μΩ㊃c m,附着力为3.19N;添加纳米级银粉能改善银浆的电性能,在添加量为4%时最优,电阻率为30.90μΩ㊃c m,附着力为3.25N;添加片状银粉的含量在8%时最优,电阻率为27.71μΩ㊃c m,附着力为3.48N㊂作为导电浆料中最为普遍的一类,银浆料为了避免其中银迁移的自身缺陷,同时减少银导电浆料中银粉的用量,降低生产成本,银粉一方面朝着片状和纳米级银粉方向发展,另一方面通过在银粉中掺杂贱金属(N i㊁A l㊁C u等)或其他导电物质,与银粉末制成混合粉末或复合粉末,减少贵金属银粉的用量,降低浆料生产成本㊂W a n g等[17]进行了在高温纳米银浆中添加钯颗粒的研究,通过研究发现,钯颗粒的加入显著地延迟了银的迁移㊂陆冬梅等[18]通过采用形貌㊁粒度分布不同的银粉,同时添加超细钯粉抑制银离子迁移,结果表明,在-60~+125ħ范围内冲洗100次,该电极层不开裂㊁不脱落,电极层附着力在40N以上,满足了厚膜产品的需要,同时,该浆料有较好的工艺适应性㊂宋爽等[19]用超细银包铜粉制备导电浆料,在最佳的镀银条件下,低含银量的镀银磷化铜粉的电阻值大于高含银量的,随着银含量的增加电阻值逐渐减小㊂汪浩等[20]通过在椰壳活性炭粉末表面镀覆一层银单质来制备一种化学镀银活性炭导电填料,并使用其制备导电浆料,当填料含量为45%时,导电浆料方阻达到0.095Ω/口㊂陈绍兰[21]自制含银60%的银包铜粉作为导电相,制备聚合物复合导电浆料,研究结果表明,该复合导电浆料与含银量为50%银浆相比,节约银14%,实现了银包铜粉最优化使用和导电浆料成本的最低化,经济效益十分可观㊂朱晓云[22]采用置换-还原法制备银包铜粉,并将其作为导电相在最佳配方下制备浆料,最终得到浆料方阻为14.60mΩ/口,并且具有优良的稳定性和附着力㊂以此科技成果建成了年产400t银包铜粉㊁2t银包铜粉浆料和100t银包铜粉电磁屏蔽涂料生产线,2年内累计新增产值6300万元㊂1.3铜导体浆料由于贵金属金㊁银作为导电填料的电子浆料成本较高,因此,电子浆料的研发方向逐渐转向贱金属导电填料㊂相较于其他金属类填料,铜粉作为贱金属,来源广泛,价格低廉,导电性能与银相近(20ħ时,银的电阻率为1.59ˑ10-6Ω㊃c m,铜的电阻率为1.72ˑ10-6Ω㊃c m),且具有优良的耐迁移性能㊂但是,铜化学性质较活泼,在空气或高温环境中极易被氧化生成难以导电的氧化铜或氧化亚铜,导致电阻率增大[23]㊂因此,研究人员展开大量研究,以期改善其缺点,使铜电子浆料更具竞争力㊂铜浆料中的铜颗粒可以由多种方法合成,张凯[24]以氢气还原铜氧化物,以铜粉㊁玻璃粉㊁乙基纤维素㊁松油醇为原料,通过正交实验制备铜电子浆料,并将其应用到钛酸锶压敏电阻器上㊂彭帅[25]以立方氧化亚铜为前驱体制备出分散性优良,比表面积小,振实密度为4.0g/c m3的球形铜粉,并以其作为填料制备导电铜浆,得到组织致密㊁可焊性良好,附着力为0.94k g/m m2的铜膜㊂刘晓琴[26]通过研究超细铜粉表面改性工艺,以抗坏血酸为还原剂和稳定剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,运用化学液相还原法将C u2+还原成单质C u,以优化的最佳配比制备铜电子浆料,高温烧结后制备的导电铜膜具有良好的导电性能,方阻为12.62mΩ/口㊂减小颗粒尺寸是获得高导电性浆料的重要方法,T a m等[27]认为使用不同铜前驱体混合物制备纳米铜粉对调控纳米粒子尺寸起着重要作用,故使用铜-氨络合物和氢氧化铜作为前驱体合成了12~99n m的铜颗粒,并将其制成导电浆料㊂发现铜粒子不仅易于分散,且在低温(120ħ)烧结处理后具有优良的导电性能,电阻率约为5.8ˑ10-5Ω㊃c m㊂不仅仅是减小颗粒尺寸,增加颗粒之间的接触,也是提高浆料导电性的重要方法㊂与银浆类似,不同尺寸的铜颗粒有利于提高浆料的导电性㊂K a n z a k i等[28]以草酸作为抗氧化剂,以1-氨基-2-丙醇包覆低于10n m的铜纳米颗粒,制备纳米㊁亚微米㊁微米级复合铜浆㊂研究发现,在150ħ空气中烧结较短时间时,铜膜电阻率可达5.5ˑ10-5Ω㊃c m,同时还发现在N2环境中120ħ烧结温度下,薄膜电阻率为8.4ˑ10-6Ω㊃c m㊂145第5期周宗团,等:导电浆料的研究现状与发展趋势T a m[29]使用铜微片与铜纳米颗粒的混合粉体来制备浆料,铜微片可以有效地抑制裂纹在铜膜烧结过程中的形成㊂当铜微片与纳米颗粒以2ʒ8制备浆料时,其薄膜电阻率可达28μΩ㊃c m㊂Y o n g[30]以D-异抗坏血酸作为还原剂,通过如图2所示的氧化预热过程在铜表面生成凸面㊁纳米棒或纳米颗粒,促进颗粒在烧结过程中紧密连接,实现了低温下铜膜的高导电性㊂为了提高铜浆料的导电性,尚润琪[4]提出了 微胶囊 模型,对铜粉进行有机物微胶囊抗氧化处理,并分别选用管径为1~2n m高纯单壁碳纳米管和片径为5n m的石墨烯纳米碳与铜粉按一定比例作为混合导电相,制备出高性能的纳米碳-铜复合浆料,其电阻率分别为6.06mΩ㊃c m, 2.15mΩ㊃c m㊂时晶晶等[31]同样利用微胶囊技术在铜粉表面包覆液体石蜡,并添加少量碳纳米管作为导电增强相,制备出碳纳米管-铜复合浆料㊂研究结果表明,液体石蜡包覆质量分数为4%的微胶囊铜粉具有良好的导电性和抗氧化性㊂Q u等[32]制备石墨烯复合铜浆料,发现当石墨烯与铜粉的质量比为3ʒ97时,电阻率达到最小值2.68mΩ㊃c m,与铜浆相比降低了92.22%,并以此制备导电涂层,发现其中较短的石墨烯均匀地分散在铜粉的间隙之间,较长的石墨烯形成 交叉桥 ,构建了完整的导电通路㊂K a j i t a等[33]通过铜粉和酚醛树脂配成浆料,发现三乙醇胺和脂肪酸在铜膜中相互作用,降低了铜电阻率且避免了铜的氧化,且此浆料的保存寿命比一般用浆料寿命长㊂D o n g等[34]将溶胶-凝胶法制备的二氧化硅包覆铜粉作为铜浆料的导电相并在低温共烧陶瓷基板上印刷形成铜膜㊂经测试分析发现,二氧化硅质量分数为2%的铜膜形态致密,具有良好的黏合力,薄膜的方阻为6mΩ/口㊂此外,以银包铜粉作为导电相也是改善铜浆料氧化问题的重要方法㊂W u[35]等通过置换反应制备均匀分散的银包铜粉,并将银质量分数为53.91%的银包铜粉制成浆料,在800ħ空气中烧结得到膜层方阻仅为0.036Ω/口㊂图2氧化预热过程的示意图[30]F i g.2 S c h e m a t i c d i a g r a mo f o x i d a t i o n p r e h e a t i n gp r o c e s s[30]1.4碳系导体浆料除了以金属㊁金属氧化物作为导电填料外,常用的还有碳系导电填料,包括炭黑㊁石墨㊁碳纤维㊁碳纳米管等[36]㊂黄江伟[37]优选具有高导电性能㊁粒度分布主要在5~10μm的片状石墨粉为导电填料,采用多次搅拌-真空排泡分散技术,获得了高石墨填充密度㊁高柔性的石墨导电油墨㊂随着印刷电子的不断发展,新型碳系导电填料逐渐成为新的研究与应用热点,其中碳纳米管和石墨烯就是两种较为理想的优质填料㊂碳纳米管管壁以碳六元环为基本骨架,长径比可达到1000以上,具备良好的导电性㊁力学性能,易于搭建导电通路[38]㊂石墨烯是单原子层的二维纳米材料,机械强度大,具有优异的导电导热性能,电导率为108S/m,比金属铜和银更优[39-40]㊂华成杰[41]以不同配比石墨烯-炭黑为导电填料制备复合导电浆料㊂研究结果表明,该导电浆料具有良好的印刷适应性与储存稳定性,印制的导电涂层中导电填料分散良好,形成的导电网络完善,印制涂层的表面形貌平整,二维石墨烯和零维炭黑有效搭接形成导电网络,降低了碳浆的电阻率㊂碳纳米管和石墨烯作为新型碳系导电填料具有极大的发展潜力和良好的应用前景,但是其本身的分散性和稳定性还有待改善,同时因为成本昂贵,新型碳系浆料目前并未形成大规模量产与应用㊂245西安工程大学学报第33卷目前,虽然有各种新的导电浆料在研究开发,但工业上实际应用的导电浆料仍然是银基浆料占据了绝大部分市场,因此铜导电浆料的开发㊁研究和性能提升,具有极大的实际意义和市场价值㊂2黏结相黏结相作为构成电子浆料的关键成分,在电子浆料高温烧结后能够使导电膜与基片黏合,通常由玻璃㊁氧化物晶体或二者的混合物组合而成㊂依据电子浆料不同的固化方式,所使用的黏结相可分为有机黏结相和无机玻璃型黏结相㊂其中有机黏结相多用于低温烧结电子浆料,无机玻璃型黏结相多用于高温烧结电子浆料,本文主要讨论无机玻璃型黏结相㊂在电子浆料中,玻璃粉与导电相颗粒形成网络状结构组织,调节浆料的热膨胀系数并满足电极和基体黏结强度要求㊂电子浆料烧结过程中,玻璃相逐渐熔化,使导电相颗粒得到充分湿润,并填补有机载体挥发留下的孔洞;在冷却过程中,玻璃液相开始凝固㊁拉紧㊁收缩继而使导电膜更加致密,且能够增强膜层与基片之间的附着力㊂黏结相的选择对成膜的机械性能和导电性能产生影响,因此要求黏结相应具有以下特性[42-43]:(1)与导电金属颗粒和印刷基材之间的黏结强度较高,具有良好的热膨胀匹配;(2)高温稳定性和耐老化性能良好;(3)高温下具有较好的黏度㊁润湿性和表面张力;(4)不与其他物质发生不良化学反应㊂黏结相的含量㊁粒度㊁形状㊁表面性质等因素对浆料的性能有很大影响㊂为了形成致密的烧结膜,原则上玻璃粉应为球状,粒度均匀,分散性好㊂一般来说,玻璃粉粒径小,尺寸范围窄,可提高浆料整体活性[44-45]㊂孙社稷[46]为了得到粒径大小合适㊁粒度分布集中的电子浆料用玻璃粉,对其球磨方式和球磨工艺参数进行了研究,结果发现采用转动球磨机,按料水质量比1ʒ1加入物料,并按照70r/m i n的转动速度球磨25h后制备的玻璃粉在导电浆料中使用,烧结膜致密性较之前有较大提高,浆料的耐酸性能得到了极大提升㊂黏结相作为导电膜层中的媒介,连接导电相和基底,当玻璃粉含量较低时,导电相颗粒之间相互独立,不能形成致密结构,导电膜与基底之间也不能形成良好的接触;当玻璃粉过量时,玻璃粉熔融后会包裹导电相,使得导电相接触面积减小,导电层与基体之间抗拉强度减小,导电性能降低㊂马小强[47]将不同含量的玻璃粉配制的铜浆印刷于A l2O3基片表面并在850ħ烧结后得到铜膜,研究玻璃粉含量对铜膜的导电性和附着力等性能的影响㊂结果表明,组成为S i O2-B2O3-Z n O的无铅低熔点玻璃粉的性能良好且其转变温度合适,制备出的铜膜试样表面平整,微观组织致密,导电性好㊂当玻璃粉含量为4.8%时,铜膜的方阻为9.5mΩ/口,与A l2O3基体间的附着力为24N/mm2㊂时晶晶[48]研究不同熔点玻璃粉和玻璃粉含量对石墨烯-铜电子浆料性能的影响,结果表明,熔点为430ħ的玻璃粉作为黏结剂且质量分数为8%时,所制备的石墨烯-铜浆料有较为理想的电阻率,为16.21mΩ㊃c m,通过烧结后玻璃粉熔化充分润湿导电相颗粒,使导电相颗粒相互紧密接触结合,提高浆料导电性㊂蒙青[23]研究无铅玻璃黏结相的熔点和含量对铜导电浆料性能的影响㊂结果表明,低熔点无铅玻璃粉有利于防止铜粉高温氧化,且在较低烧结温度时,残余有机载体可以包覆铜粉,防止铜粉在低温烧结时氧化㊂当低熔点无铅玻璃粉质量分数为8%时,玻璃液相带动铜颗粒相对滑动并充分接触,使铜颗粒接触点增多,制得的导电铜膜样品表面平整,微观组织致密,导电性良好,其过程如图3所示㊂图3无铅玻璃粉对导电铜浆的影响[23]F i g.3E f f e c t o f l e a d-f r e e g l a s s p o w d e r o n c o n d u c t i v ec o p p e r p a s t e[23]黏结相作为电子浆料中的关键成分,发挥着重要的作用,开发性能优异的黏结相对提高电子浆料的质量尤为重要㊂近年来,有研究者以低熔点合金作为黏结相,这种金属黏结相熔点低于导电相,熔化后将导电相无定型包裹,不仅起到黏结作用还提高了浆料的导电性㊂Y o s h i d a等[49]开发了一种以低熔点合金作为黏结相的低温烧结新型铜浆料,研究表明此种合金浆料具有良好的自流平性和可印刷性能,印刷图案的电阻率为3ˑ10-5Ω㊃c m㊂屈银虎[50]公开了一种S n-C u复合电子浆料,以锡粉作为黏结相,代替传统电子浆料中的玻璃粉,降低浆料烧结温度的同时还有效控制了铜粉在烧结过程中的氧化㊂目前,市场所用导电浆料的黏结相仍然是无机345第5期周宗团,等:导电浆料的研究现状与发展趋势。
导电涂料研究现状及其应用
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｄ ｃｎ ａ ｎ ；ＡＴＯ ；ｃ ｎ ｕ ｉ ｇ ｆｌ ｒ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃ ｎ ｕ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｏ ｄ ｃ ｎ ｉ ｅ ；ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｔ ｏ ｌ ｏ
（ ．广东电网公 司电力科 学研 究院，广 东 广 州 ５ ０ ８ ；２ １ １０ ０ ．中国科 学院金 属研 究所金 属腐蚀 与 防护 国家重 点实验 室，辽 宁
沈 阳 １０ １ ） １０ ６
摘要 ：介绍 了国内外导 电涂料的研究现状 、导 电涂料的组 成及分 类，以及 纳米锑掺 杂二 氧化锡 （ｎｉ ｎ ｏ ｅ ａｔ ｍｏ ｙｄ ｐ ｄ
ｍｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｅ ａ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｄ ｃｎ ａ ｎ ｎ ｓ ｖ ｒ ｌａ ｐ ｃ ｓａ ｄ ｐ ｉ ｔ ｈ ｔｅ — ｒ ｔ ａ ｄ ｄ ｍｅ ｉ ｆｓ ｖ ｒ ｌ ｅ ａ ａ ｉ ｔ ｏ ｓａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔｏ ｆｃ ｎ ｕ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔｉ ｅ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｎ ｏ ｎ ｓｔ ａ ｘ ｓ ｓ ｐ ｏ ｃ ｐ ｏ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｌ ｏ ｄ ｃ ｎ ａ ｎ ｒ ｅ ｏ ｎ ｓｆ ｒ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｕ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｕ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｌ ｌ ｒ ｔ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｃ －ｒｅ ｄ ｙ ｃ ｎ ｕ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔａ ｅ ｋ ｙ ｐ ｉ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｈｅ ｆ ｔ ｒ ｎ ｏ ｄ ｃｎ ａ ｎ ｌ ｏ ｗｉ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｓ ａ ｕ ｆＣｏ ｄｕ ｔｎｇ Ｐａｎｔａ ｄ ＩｓＡｐｐｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｔ ｔ ｓｏ ｎ ｃ ｉ ｉ ｎ ｔ ｉａ ｉ ｎ
异方性导电胶ACF介绍
异方性导电胶膜（ACF：Anisotropic Conductive Film）兼具单向导电及胶合固定的功能，目前使用于COG、TCP/COF、COB及FPC，其中尤以驱动IC相关之构装接合最受瞩目。
根据日本JMS的调查，2006年全球ACF市场规模约488亿日圆，至2007年将成长至586亿日圆，历年成长率约在20％上下。
随着驱动IC在Fine Pitch潮流的推动下，ACF的产品特性已逐渐成为攸关Fine Pitch进程的重要因素。
本文将针对ACF就其产品发展概况、主要规格特性以及产业未来趋势等做一介绍。
■ACF发展概况ACF的组成主要包含导电粒子及绝缘胶材两部分，上下各有一层保护膜来保护主成分。
使用时先将上膜（Cover Film）撕去，将ACF胶膜贴附至Substrate的电极上，再把另一层PET 底膜（Base Film）也撕掉。
在精准对位后将上方物件与下方板材压合，经加热及加压一段时间后使绝缘胶材固化，最后形成垂直导通、横向绝缘的稳定结构。
ACF主要应用在无法透过高温铅锡焊接的制程，如FPC、Plastic Card及LCD等之线路连接，其中尤以驱动IC相关应用为大宗。
举凡TCP/COF封装时连接至LCD之OLB（Outer Lead Bonding）以及驱动IC接着于TCP/COF载板的ILB（Inner Lead Bonding）制程，亦或采COG 封装时驱动IC与玻璃基板接合之制程，目前均以ACF导电胶膜为主流材料。
■驱动IC脚距缩小ACF架构须持续改良以提升横向绝缘之特性ACF中之导电粒子扮演垂直导通的关键角色，胶材中导电粒子数目越多或导电粒子的体积越大，垂直方向的接触电阻越小，导通效果也就越好。
然而，过多或过大的导电粒子可能会在压合的过程中，在横向的电极凸块间彼此接触连结，而造成横向导通的短路，使得电气功能不正常。
随着驱动IC的脚距（Pitch）持续微缩，横向脚位电极之凸块间距（Space）也越来越窄，大大地增加ACF在横向绝缘的难度。