一般的環(huán)氧膠黏劑是絕緣性的,而加入銀粉、銅粉、炭黑等導電填充劑,固化之后具有一定的導電性和良好的粘接性能,使被粘接材料之間形成電的通路,即謂環(huán)氧導電膠黏劑。它是一種功能性膠黏劑,兼具導電和粘接雙重性能,適應了電子和微電子工業(yè)飛速發(fā)展的需要,優(yōu)點彰顯。能在室溫或較低溫度下固化,可避免因高溫焊接而引起的材料變形、元件損壞,且可防止鉚接的應力集中及電磁信號的損失、泄漏等。采用導電膠黏劑粘接不需要特殊的設備,因此,導電膠粘接作為一種新工藝,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫鉛(Sn-Pb)焊料已是大勢所趨,正在電子、電器和電力等工業(yè)領域得到廣泛應用。環(huán)氧導電膠常用于芯片和發(fā)光二極管的安裝和大功率電阻與鋁散熱片的粘接;電路元件、基片間可用環(huán)氧導電膠粘接,代替低共熔焊接,可避免高熱的不良影響;可用環(huán)氧導電膠將SMD(表面貼裝元件)粘接在電路上;對有抗電磁干擾要求屏蔽的金屬管殼,可采用環(huán)氧導電膠粘接接地。電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異,微電子封裝正處于高速發(fā)展階段,還在大量引進和開發(fā)SMT生產(chǎn)線,環(huán)氧導電膠黏劑將有廣闊的應用前景。
導電膠黏劑按黏料的化學組成分為有機導電膠和無機導電膠,常用的是有機導電膠,其中應用最廣的是環(huán)氧樹脂導電膠黏劑;按所用導電材料分為銀系、金系、銅系、鎳系、炭系等導電膠黏劑,用之最多的是銀系和銅系導電膠黏劑;按固化方式分為反應型、溶劑型、熱熔型、壓敏型、燒結型等導電膠黏劑。
環(huán)氧導電膠黏劑由環(huán)氧樹脂、增韌劑、固化劑、導電填料、偶聯(lián)劑及其他助劑等組成。可配成單組分或多組分劑型;有室溫固化型、中溫固化型和高溫固化型之分;還可以是無溶劑型或含溶劑型。
環(huán)氧樹脂多用雙酚A型,也可用多官能環(huán)氧樹脂(AG-80)、酚醛環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂等。
導電填料有銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、羰基鎳、鋁粉、鉬粉、鋯粉、鈷粉、石墨、乙炔炭黑、碳化鎳、碳化硅、碳纖維、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀鎳粉、鍍銀二氧化硅粉、鍍銀玻璃微珠、銀的硅化物、納米銀、碳納米管、導電云母粉等。
銀粉具有優(yōu)良的導電性和化學穩(wěn)定性,是比較理想和用得最多的導電填料。銀粉的制備方法有電解法、化學還原法、熱分解法、噴射法、碾磨法等,不同方法制得的銀粉粒度和形狀不同。銀粉用量一般為樹脂的2~4倍,從導電性和粘接性綜合考慮,樹脂與銀粉的比例為20:80較為適宜。為保證銀粉在膠層中緊密接觸,最好使用電解法超細銀粉與鱗片狀銀粉的混合填料。以丁二醇處理過的銀粉形成導電團簇的時間比潔凈的銀粉短,而用1%硬脂酸處理的銀粉同樣條件時間則長。
環(huán)氧樹脂銀粉導電膠用于需要良好導電性和力學性能的粘接與密封,例如印刷電路、導波器、高頻屏蔽等。
為了克服銀粉導電膠中銀離子遷移現(xiàn)象和價格昂貴的缺點,開發(fā)了非銀導電膠,電阻率10-4~10-2Ω·cm。比較實用的非銀填料為銅粉,價格較低,來源容易,無遷移現(xiàn)象,但銅粉表面極易氧化,形成不導電的氧化膜。因此,必須進行預處理除去氧化膜,進行抗氧化保護,已有ST-8銅粉和SV-6鎳粉。
環(huán)氧樹脂銅粉導電膠黏劑通常采用胺類固化劑,并添加硅烷偶聯(lián)劑和導電促進劑。銅粉的用量為樹脂的3倍左右,電阻率可達(2~3)×10-3Ω·cm,剪切強度10~15MPa。
已研制成功納米導電環(huán)氧膠黏劑,以納米銀和碳納米管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銀粉,省銀30%~50%,體積電阻率達10-3Ω·cm以下,粘接的剝離強度3.5kN/m。用于電子元器件和集成電路焊接修復及微電子器件封裝。
已有帶狀環(huán)氧導電膠黏劑,是以玻璃布為載體,浸入環(huán)氧導電膠,使之初固化(B階段),形成無黏性薄層。然后切割成帶狀,放在被粘接件之間,可在160℃快速固化,能精確控制膠層厚度,可減少產(chǎn)生熱應力。
環(huán)氧導電膠的典型配方(質量份)如下。
①AG-80環(huán)氧樹脂 90
液體丁腈橡膠 10
2-乙基-4-甲基咪 10
電解銀粉 250~350
80℃/6~8h或100℃/3h固化。
粘接鋁合金的剪切強度室溫≥14.7MPa,180℃時≥9.8MPa,不均勻扯離強度≥14.7kN/m。體積電阻率≤1.0×10-2g·cm。代替錫焊用于散熱片的粘接,耐溫200℃。
②E-51環(huán)氧樹脂 70
W-95環(huán)氧樹脂 30
羧基液體丁腈橡 15
聚乙烯醇縮丁醛 5
600稀釋劑 10
間苯二胺 15
2-乙基-4-甲基咪 3
KH-560 2
片狀銀粉 300
150℃/4h或175℃/3h或200℃/2h或250℃/0.5~1h固化。固化溫度越高,導電性越好。
對不同材料粘接的室溫剪切強度:鋁合金≥6.4MPa,黃銅≥9.9MPa,紫銅≥10.5MPa,鍍金≥8.2MPa,鍍銀≥8.6MPa,鍍鎳≥10.4MPa。體積電阻率≤5.0×10-4Ω·cm。用于塑料封裝的集成電路、中小功率晶體管、發(fā)光二極管的裝片、PTC陶瓷發(fā)熱元件等的粘接。使用溫度-60~175℃,短時能耐350℃。
③E-51環(huán)氧樹脂 70
AG-80環(huán)氧樹脂 20
600稀釋劑 10
三乙醇胺 15
乙炔炭黑 754100
80℃/4h固化。
室溫剪切強度:鋁>15MPa,銅>12MPa。體積電阻率(1~5)×10-2Ω·cm。用于金屬件的導電粘接。
④E-51環(huán)氧樹脂 100
雙氰胺 8
促進劑(2,4-二氯苯脲) 5.6
501稀釋劑 11.2
銀粉 272
用作管心安裝(電子)單組分環(huán)氧膠。
⑤RDGE(間苯二酚二縮水甘油醚)樹脂 110.4
三氟化硼-單乙胺絡合物 3.2
溶劑 11.2
銀粉 272
直到1980年還是美國和日本電子組裝中采用的單組分銀導電膠的代表性產(chǎn)品。
⑥E-44環(huán)氧樹脂 100
鄰苯二甲酸二丁酯 15
T31固化劑 25
KH-550 2
ST 8 銅 600
室溫/24h或100℃/30min固化。
體積電阻率(1~5)×10-3Ω·cm。用于電子、電器等方面的導電粘接。使用溫度-50~100℃。
國產(chǎn)環(huán)氧導電膠的牌號有DAD-5、DAD-6、DAD-8-3、DAD-24、DAD-40、DAD-50、DAD-54、DAD-70、DAD-87、DAD-90、DAD-90B2、CD9910、CD9911等。 環(huán)氧樹脂 - mcguy.net -(責任編輯:admin) |