导电胶粘剂的研究进展_刘欣盈(2)

14 刘欣盈等：导电胶粘剂的研究进展 Mar. 2013 粘剂因内部导电粒子间的相互接触，在三维空间上形成了一定的导电通路，从而使导电胶粘剂具有导电性。而导电粒子的填充量和形状又决定了导电胶粘剂导电性能的好坏。在低填充浓度下，导电胶粘剂的电阻率会随着导电填料填充量的增加而逐渐降低，但在一个临界填充量Mc时，电阻率会突然急剧下降（如图1所示），此时所对应的填料填充量称为穿流阈值。通常都认为在这一填充量下，所有的导电颗粒都能相互接触，形成了一个三维的导电网络。进一步增加填充量，只能使电阻率略微降低[5]。所以，为了确保得到最佳的导电性能，导电填料的填充量应该稍高于穿流阈值。但是，同一种导电填料会因为导电粒子形状的不同而出现不同的穿流值。银粉填充量相同时用球状银粉配制的导电胶粘剂电阻率为10–2 cm，而片状银粉导电胶粘剂的电阻率可达10–4 cm[6]。Ferro[7]发现用SF70A片状银粉（片径约为3~5 μm）制备的导电胶粘剂在银粉质量分数为50%时已不能导电，一维银线制备的导电胶粘剂的穿流阈值可降至质量分数30%~40%，由一维银线制备的带状银粉的穿流阈值甚至可以低于质量分数20%。

Mc

图1 渗流曲线 Fig.1 Percolation curve

Vol.32No.3

特种型导电胶粘剂两类。一般型导电胶粘剂只要求其基本性能达到应用标准，而特种导电胶粘剂还有耐高温、耐超低温、耐高低温交变性和透明性等特殊性能要求。按导电胶粘剂中基体化学类型不同又可分为无机型和有机型导电胶粘剂。无机型导电胶粘剂耐高温性能好，但对金属的粘附性能差，主要有硅酸盐型和磷酸盐型等。有机型导电胶粘剂对多种材料都有较好的粘附性能，但耐热性、耐高温性不好，主要有环氧树脂导电胶粘剂、聚氨酯导电胶粘剂、酚醛树脂导电胶粘剂、有机硅树脂导电胶粘剂和聚酰亚胺导电胶粘剂等。按固化工艺的不同，可将导电胶粘剂分为反应固化型、高温烧结型、热熔型、溶剂型和压敏型导电胶粘剂。按胶层导电方向的不同，导电胶粘剂可以分为各向异性导电胶粘剂（ACA）和各向同性导电胶粘剂（ICA）。ACA只在z轴方向具有导电性，在x-y平面内电阻很大或几乎不导电。ICA在胶层各个方向上都能够导电。按导电粒子的种类不同，可分为银系导电胶粘剂、金系导电胶粘剂、铜系导电胶粘剂和碳系导电胶粘剂等。

表1 导电胶粘剂的组成与功能

Tab.1 Components and functions of electricalhy conductive adhesives 组成

预聚体

基体及其他添加剂 固化剂

偶联剂

增塑剂

稀释剂

导电填料

银、铜、乙二金、常用胺类、酸酐有机硅烷邻苯二甲丙酮、

石墨、碳纳酚类、咪唑化类、非硅酸类、磷材料聚氨酚、

米管等醛类树脂合物、有机烷类 酸三苯酯丁醇等

等 酸等 类

提供导电与聚合物形提高胶粘提高材料降低粘度

基本胶粘剂的成三向网状剂的内聚抗冲击性 提供导电、功能粘接性能结构的不溶强度 提高使用导热性能

不熔物 寿命

3 导电胶粘剂的研究现状

二是导电粒子借助热电子辐射或隧道效应通过

空气或介电体的间隔形成电气传导。此理论认为当导电粒子间不相互接触时，粒子间存在隔离层，使导电粒子中自由电子的定向运动受阻，这种阻碍可视为一种势垒。根据量子力学的理论可知，对于一种微观粒子来说，即使其能量小于势垒能量，它也有穿过势垒的可能性。电子穿过隔离层的概率与隔离层厚度a及势垒能量和电子能量的差值E有关，a值和E值越小，电子穿过隔离层的概率就越大。当a小到一定值时，电子就很容易穿过隔离层，从而使导电胶粘剂导电。

2 导电胶粘剂的组成、功能及分类

导电胶粘剂的主要组成成分及其功能见表1。 导电胶粘剂按用途可分为一般型导电胶粘剂和

目前，导电胶粘剂的研究主要集中在银系、铜系、金系和碳系导电胶粘剂上，复合型导电胶粘剂的研究也有报道。 3.1 银系导电胶粘剂

银具有优异的导电、导热性和化学稳定性[8]，它在空气中氧化极慢，在胶层中几乎不被氧化，即使被氧化，生成的氧化物仍有一定的导电性。因此，银粉作为一种较理想的导电填料一直都是国内外研究的重点。Li等[9]用硅烷偶联剂KH-560对20 nm的银纳米颗粒进行表面改性，以环氧树脂为基体，在银粉质量分数为55%时研制出电阻率为2.5×10–3 cm的纳米银导电胶粘剂，与未进行表面改性的纳米银导电胶粘剂相比，该导电胶粘剂的电导率提高了3~5倍；张志浩等[10]通过液相还原法制得短棒状纳米银粉，在银粉总填充质量分数为60%，纳米银粉与微米银粉质量比为1:5的情况下，制备出电阻率为

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