LED封装用导电银胶的研制

牟秋红, 琚 伟, 彭 丹, 刘月涛, 李金辉, 张 敏

（1. 山东省科学院新材料研究所, 山东 济南 250014;

2. 山东省粘接材料重点实验室, 山东 济南 250014）

LED封装用导电银胶的研制

牟秋红1,2, 琚 伟1,2, 彭 丹1,2, 刘月涛1,2, 李金辉1,2, 张 敏1

（1. 山东省科学院新材料研究所, 山东 济南 250014;

2. 山东省粘接材料重点实验室, 山东 济南 250014）

以环氧树脂为主要成分，配合以平均粒径为0.2μm的片状银粉、聚酰胺酰亚胺预聚体，加入适当的潜伏型固化剂、促进剂、稀释剂、偶联剂等，制备了高性能LED用导电银胶。该导电银胶为单组分，常温贮存，剪切强度为17.8 MPa(室温)和5.34 MPa（150 ℃），体积电阻率1x10-5Ω・cm。

导电银胶；LED；体积电阻率；耐热性

0 前 言

1 实 验

1.1 原材料

主要原材料有环氧树脂，聚酰胺酰亚胺，固化剂，促进剂，银粉，稀释剂，偶联剂。

1.2 导电银胶的制备

将环氧树脂、聚酰胺酰亚胺、促进剂、稀释剂、偶联剂等按一定比例预混合，得到基体树脂，再将片状银粉、固化剂二氨基二苯甲烷和二氨基二苯醚按一定比例与基体树脂用三辊研磨机混合，直至银粉全部与树脂基体混合均匀形成银白色膏状混合物，即导电银胶，固化并得到待测样品。

1.3 导电银胶的制备

（1）体积电阻率试样制备方法：将厚度为0.05mm的铝箔胶带均匀贴铺在76.2mm×25.4mm×（1～1.2）mm的载玻片上，用美工刀挖出中间76.2mm×6mm的胶带,形成中间空白槽。将制备好的导电银胶均匀涂于空白槽中，用刮刀刮至与两边剩余铝箔胶带持平，送至150℃烘箱固化1 h后撕去剩余铝箔胶带即可，如图1所示。

图1 体积电阻率测试示意图

（2）剪切强度的试样制备及测试方法按GB/T 7124-1986标准执行。

2 结果与讨论

2.1 银粉用量对导电银胶性能的影响

不同银粉含量导电银胶样品的体积电阻率和剪切强度测试结果列于表1。从表1中数据可以看出，导电银胶的体积电阻率随导电填料银粉的增加而降低。在填充量为80%时，体积电阻率为8×10-6Ω·cm。树脂的减少加大了银粉的接触，有利于减小体积电阻率。且银粉填充量过多，不仅增加生产成本，还会降低导电银胶的粘接强度。

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表1 银粉用量对银胶性能的影响

在导电银胶中，对粘接性能起主要作用的是作为粘接相的树脂。树脂在固化过程中与基板的固化粘接程度决定了粘接性能。随着银粉填充量的变化，树脂含量发生变化，因此导电银胶的剪切强度也随之变化。从表1数据可以看出，在基体树脂相同的情况下，导电银胶的剪切强度随着导电填料银粉加入量的增大而降低，当银粉的加入量达到80%时，常温下导电银胶的剪切强度为15.62MPа，150℃下的剪切强度下降至5.04 MPа，如果将其用于LЕD封装，那么制品的耐碰撞可靠性比较差；虽然银粉含量在70%时，剪切强度较好，但体积电阻率可靠性变差；为了提高导电银胶应用过程中的可靠性，需要导电银胶既要有较好的粘接强度，又要有较好的导电性能，因此在试验选定的基体树脂中，银粉适宜的填充量应为75%左右。

2.2 导电银胶耐老化性能研究

（1）冷热冲击性能

从表2可以看出，不同银粉含量导电银胶的体积电阻率基本不变，导电填料银粉加入量为70%及75%时，剪切强度变化均在10%左右，而银粉含量为80%的导电银胶，剪切强度经过此实验后低于导电银胶指标（15MPа）。因此银粉含量为80%的导电银胶实际应用过程的可靠性要差。

表2 冷热冲击前后的体积电阻率及剪切强度

（2）高温贮藏性能

导电银胶的高温贮藏性能是模拟LЕD在实际应用过程中的耐热性能，将不同银粉含量的导电银胶试样制作成体积电阻率测试试样及剪切强度测试试样，将试样在150℃下贮藏1000h，其体积电阻率及剪切强度变化试验结果列于表3。

表3 贮藏前后的体积电阻率及剪切强度

从表3可以看出，不同银粉含量导电银胶在高温贮藏前后的体积电阻率变化不大，银粉含量为70%及75%剪切强度变化均在10%以内，而银粉含量为80%的导电银胶，剪切强度已经低于导电银胶要求指标（15MPа）。

（3）耐高温高湿环境性能

导电银胶的耐高温高湿环境性能是模拟LЕD在实际应用过程中耐湿热性能，将不同银粉含量的导电银胶试样制作成体积电阻率测试试样及剪切强度测试试样，将试样放在高低温试验机中，在85℃及85%RH条件下贮藏1000h，其体积电阻率及剪切强度变化试验结果列于表4。

表4 高温高湿前后的体积电阻率及剪切强度

从表4可以看出，不同银粉含量导电银胶在湿热贮藏后的体积电阻率均有所增大，剪切强度较其他性能测试下降程度也增大，银粉含量为75%的导电银胶体积电阻率的变化仍然完全满足LЕD行业封装的要求，银粉含量为80%的导电银胶的剪切强度已经低于导电银胶要求的指标（15MPа），不能满足LЕD封装工艺的要求。

3 结 论

（1）导电银胶的剪切强度随着导电填料银粉加入量的增大而降低，在试验选定的基体树脂中，银粉适宜填充量应为75%。

（2）经过冷热冲击、高温贮存和高温高湿等一系列老化测试，银粉含量为75%的导电银胶体积电阻率和剪切强度两个指标变化完全满足LED行业封装的要求。

Study on Conductive Silver Adhesive for LED Encapsulation

Mu Qiuhong1,2, Ju Wei1,2, Peng Dan1,2, Liu Yuetao1,2, Li Jinhui1,2, Zhang Min1
(1.New Material Research Institute of Shandong Аcademy of Science, Jinan 250014;
2.Key Laboratory for Аdhesion & Sealing Materials of Shandong Province, Jinan 250014)

High performance silver adhesive for LED encapsulation were prepared using epoxy resin, composed with fake silver powder whose average particle size was 0.2μm,curing agent, latent curing agent, accelerator, diluent, coupling agent,and so on The conductive silver adhesive was one part and room temperature storage. The shear strength were 17.8 MPa (room temperature) and 5.34 MPa (150 ℃) and the volume resistivity was 1x10-5Ω·cm.

Сonductive Silver Аdhesive; LED; Volume Resistivity; Thermal Resistance

TQ 437.6

B

1671-8232(2014)03-0039-03

[责任编辑：朱 胤]

2013-10-14

山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（BS2012СL031）

牟秋红（1978-），女，博士，主要从事有机硅高分子材料研发工作。