环氧树脂导电胶的研究现状

李 恩， 虞鑫海, 刘万章

（1.东华大学应用化学系，上海201620；2.浙江金鹏化工股份有限公司，浙江 台州 318050）

环氧树脂导电胶的研究现状

李 恩1， 虞鑫海1, 刘万章2

（1.东华大学应用化学系，上海201620；2.浙江金鹏化工股份有限公司，浙江 台州 318050）

环氧导电胶是代替Sn/Pb焊料的一种胶黏剂，与传统的Sn/Pb焊料相比，环氧导电胶具有粘接温度低、可控性好、分辨率高、工艺简便以及环保等优点。近年来，科研工作者积极地研发高性能、多功能以及低成本的新型导电胶，以满足不断发展的市场需求。环氧导电胶作为一种新型的复合工业材料，具有巨大的发展潜力以及广阔的应用前景。阐述了影响环氧导电胶黏剂性能的因素以及高性能环氧导电胶的研究状况，并对环氧导电胶黏剂的未来发展作了展望。

环氧导电胶黏剂；影响；性能；研究

前 言

导电胶是一种具有一定的粘结性和导电性的胶黏剂，是实现半导体封装，电子元器件引线连接，修复印制板线路，粘接导电复合材料等的理想选择。随着电子与微电子领域的迅猛发展，人们对于电子元件的要求日渐微型化，对于印刷电路板，则更追求高密度化和高集成化，以至于作为具有高线分辨率的导电胶的发展研究显得尤为重要[1～5]。

环氧树脂导电胶通常是由环氧基体、稀释剂、固化剂、导电填料、其他添加剂构成，并通过导电填料实现其导电性[6]。它不仅在粘接横面上有优异的导电性能，而且在粘接纵面上也具有优良的导电性能。其中环氧树脂含有活性基团，粘接性好，内聚强度高，掺混性优异，是产生粘接强度的主要成分，导电胶的机械性能以及粘接性能主要由基体树脂所决定[7]。

1 环氧树脂导电胶的性能影响因素研究

1.1 导电填料对环氧导电胶性能影响

导电填料加入至环氧胶黏剂中后，导电填料粒子表面由自由表面转变为湿润界面，在基体与填料粒子之间形成一个界面层，体系产生界面能过剩。一般来说，随着导电填料粒子填充量的增加，这个界面过剩也就越大，当增大到一定程度时，填料粒子形成导电互通网络，表现为电阻率突然下降。目前，比较广泛使用的导电填料为纳米级银粉，虞鑫海，陈洪江[8]等人研制的新型导电胶黏剂体积电阻率达3.9×10-4Ω·cm，具有良好的导电性能，且其剪切强度平均可达14.1MPa，具有优良的粘结性能。微米级的银粉应用较少，王萍，金石磊[9]等人制备的单组份环氧树脂-银导电胶，选用微米级银粉作为环氧导电胶的导电填充剂，并探讨与探究了颗粒大小不同银粉以及填充量对环氧树脂胶黏剂性能的影响[10～12]。

周忠福，刘敬福，李智超[13]等人将碳粉填料单独加入环氧胶中，当加到70份时，电阻率最低，为0.01×103Ω·cm。而以石墨作为导电填料单独加入胶黏剂中去，在60份时，表现为导电性最好，电阻率为0.05×103Ω·cm。但是碳粉在长时间高温下，容易形成碳化物，从而使电阻变大，导电性能降低，并且碳系环氧导电胶极易受环境影响。为此，研究者研制了纳米碳管，将纳米碳管作为导电填料，不仅可以增强环氧导电胶体系的力学性能，还能提高其耐摩擦性、耐酸碱性和耐腐蚀性等[14～15]。

雷芝红[16]等采用无钯活化工艺在环氧树脂粉末上形成活性点，利用化学镀法成功制备出新型外镀银铜/EP复合导电粒子，其电阻率为4.5×10-3Ω·cm，可以作为各向异性导电胶的导电填料（代替纯金属导电填料）。

1.2 促进剂对环氧导电胶性能影响

在环氧树脂导电胶体系中加入适量的促进剂能够去除粒子表面的有机物，宏观上表现为环氧树脂导电胶体积电阻率的下降。左新浪，夏志东，雷永平[17]等以环氧树脂作为基体，DBGE为促进剂，制备了一种各向同性环氧树脂导电胶，并深入研究了促进剂对导电胶导电性能的影响。图1为经促进剂处理前后粒子表面的扫描电镜图及采用能谱分析对粒子表面成分的分析图。

从图1中可以看出处理前，导电粒子表面存在着微量的碳氧化合物，经促进剂处理后的导电粒子表面其碳氧化合物含量明显少于前者，且没有新的物质产生。而且实验证明促进剂的加入使体系的体积电阻率由2.9×10-3Ω·cm降低至 1.9×10-3Ω·cm。

图1 经促进剂处理前后粒子表面及其成分比较图Fig.1 The particle surface and its composition comparison chart before and after processing with accelerator

1.3 环境对环氧导电胶性能影响

温度，潮湿度等对环氧导电胶的各项性能均有一定程度的影响。如体积电阻率，耐老化性，粘结强度，剪切拉伸强度等。在湿热的环境下，水分子极易进入环氧导电胶体系与粘接界面内[18～19]。水分子与聚合物分子一旦发生结合，则会造成永久影响，引起塑性化和膨胀，降低玻璃化转变温度，从而降低环氧导电胶的粘结强度和弹性模量。Liu[20]等人提出了由于温度冲击，从而导致各向异性导电胶膜失效机理，他们认为热膨胀系数不匹配而产生的内应力也会使导电粒子发生变形位移，这是增加接触电阻的另一个原因。

1.4 固化工艺对环氧导电胶性能影响

环氧导电胶根据固化条件的不同，可以分为室温型，中温型，高温型。研究表明固化工艺对环氧导电胶的导电性能和力学性能都有很大的影响。一般来说，固化环氧导电胶时，多采用阶梯升温方式，虽然固化时间较长，但是，其固化效果优异，其体积电阻率，拉伸剪切强度，玻璃化转变温度均达一个良好的水平。导电胶在固化的过程中体积电阻率变化很大，因而如何选择最佳的固化工艺则显得尤为重要[21～22]。

2 高性能环氧导电胶黏剂的研究

2.1 聚酰亚胺型环氧导电胶黏剂的研究

聚酰亚胺(PI)材料是带一种芳香结构的四酸二酐和有机芳香二胺通过缩合反应生成的聚合物。由于其性能优异，近几年来广泛应用于胶黏剂中[23]。毛蒋丽，虞鑫海[24]等人制备了一种耐高温导电胶黏剂，他们采用2,2-双[4-(2,4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷（BDAPPP）作为四胺单体，与双酚A二酐（BPADA）脱水缩合形成聚酰亚胺粉末，用PI粉末对环氧胶黏剂进行改性，并选择粒径为5μm的片状银粉作为导电粒子对环氧导电胶进行性能研究。该导电胶体系具有优异的耐大气老化性能。

聚酰亚胺型环氧导电胶黏剂因为其特有的配方，具有许多优良的性能。但是聚酰亚胺与胶黏剂的相容性较差，如何提高两者之间相容性是目前科研工作者正在努力克服的难点之一。

2.2 新型导电胶黏剂

虞鑫海，傅菊荪[25]等人以 ES216，6101，TGDDM，CE127一定比例的混合为环氧基体，研制的JP-6新型导电胶，其综合性能非常优异，拉伸剪切强度可达21.1MPa，体积电阻率可达2.32×10-4Ω·cm，固化物的热分解温度可达375.6℃，吸水率为0.5%，具有稳定的室温存储性。此外，它还具有优异的耐老化性等。

张志浩，施利毅[26]等人采用双酚A型环氧树脂作为基体，用一定量的PV和无水乙醇处理后的纳米银粉导电颗粒，三乙醇胺作固化剂，放入游星式搅拌脱泡装置搅拌30min，得到环氧树脂导电胶。剪切强度达18.9MPa，体积电阻率为1.997×10-4Ω·cm。研究证明，该导电胶体系具有较好的抗老化性能。

3 结束语

环氧导电胶的应用范围已经从电子行业扩展到军工，航空航天，汽车等行业。随着近几年来高新技术的飞速发展，国内外市场对环氧导电胶的要求不断提高，研制性能优异的环氧导电胶显得更为迫切。特别是国内的环氧导电胶，其综合性能不及国外的，但是它潜力巨大，科研工作者正在克服这个个难点，我们完全有理由相信环氧导电胶的前景一片光明。

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The Research Situation of Epoxy Conductive Adhesive

LI En1,YU Xin-hai1and LIU Wan-zhang2
（1.Department of Applied Chemistry,Donghua University,Shanghai 201620,China;2.Zhejiang Golden Roc Chemical Co.,Ltd.,Taizhou 318050,China)

The epoxy conductive adhesive is a substitute of Sn/Pb solder,compared to the traditional Sn/Pb solder,epoxy conductive adhesive has many advantages including low bonding temperature,good controllability,high resolution,simple technology and environmental friendly,etc.In recent years,the researchers have developed high-performance,multi-functional and low-cost novel conductive adhesive in order to meet the growing market demands.As a new industrial material,the epoxy conductive adhesive has great development potential and broad application prospects.The influencing factors on epoxy conductive adhesive and study situation of high-performance epoxy conductive adhesive are presented,and its future development is prospect.

Epoxy conductive adhesive;effect;performance;study

TQ437.6

A

1001-0017（2012）05-0060-03

2012-03-03

李恩（1985-），女，浙江诸暨人，硕士研究生，主要从事电子化学品的研究开发工作。