导电胶粘剂的研究进展_刘欣盈(3)

刘欣盈等：导电胶粘剂的研究进展 15 第32卷 第 3 期

1.997×10–4 cm，剪切强度可达18.9 MPa的导电胶

粘剂，经过1 000 h室温老化试验后，导电胶粘剂电阻率上升约15%，剪切强度下降约11.6%，符合工业应用的要求；代凯等[11]通过简单液相还原法获得边长为60~100 nm的三角形银粉，并在银粉填充量为质量分数60%时制备了电阻率为1.79×10–4 cm，剪切强度可达25.1 MPa的导电胶粘剂；张中鲜[12]将双酚A型环氧树脂、环氧活性稀释剂和固化剂四甲基六氢邻苯二甲酸酐混合均匀，加入质量分数为75%的用戊二酸处理过的填充纳米银线和微米银片[质量比 (纳米:微米)为2:3]，在300 ℃固化后得到了电阻率为5.8×10–6 cm烧结型导电胶粘剂；Wu等[13]用化学法制备纳米银，将其作为导电填料研制出银粉填充质量分数为56%，电阻率低至1.2×10–4 cm，剪切强度为17.6 MPa，综合性能较好的银粉导电胶粘剂。万超等[14]使用偶联剂处理过的微米球状和片状混合银粉制得了粘接性能好，电阻率仅为6.7×10–5 cm的导电胶粘剂。马振彦[15]用片状和粒状银粉在银粉总填充质量分数为75%时制得电阻率为2.0×10–4 cm，剪切强度为23 MPa的导电胶粘剂，此胶粘剂同时具有良好的抗冲击性能和耐高温高湿性能，能应用于LED封装。柯于鹏[16]的研究表明银粉填充质量分数为80%时，导电胶粘剂的电导率较高，为5.88×10–3 S/cm；当银粉填充质量分数为70%时，剪切强度较好，能达到9.6 MPa。Liu等[17]用纳米与微米混合银粉制得导电胶粘剂的线性电阻率为1.0×10–5 cm。随着材料制备技术的不断发展，不同形貌的银纳米材料可单独用作导电填料，如银纳米枝晶[18]、银纳米颗粒[19]、银纳米棒[20]、银纳米线[21-22]、银纳米薄片[23]等，结果表明这些银纳米填料对改善导电胶粘剂的性能都有比较明显的作用，尤其是导电性能的提高。表2为国内外几种银导电胶粘剂的性能对比。尽管银导电胶粘剂是目前使用最广的导电胶粘剂，但仍存在银迁移，价格较高等问题。

表2 国内外不同银导电胶粘剂的性能对比

Tab.2 Performance comparison of different silver electrically conductive

adhesives at home and abroad 体积电阻率 剪切强度 热传导率 储存期–4–1–1

/(10 /MPa /(W m K)/月

美国2.00 12

T3007-20 日本1.20 6 T-11 英国 12 DAD-87 上海12 TK129-L 深圳2.30 6

型号

产地

铜粉进行预处理或在配制过程中加入相应的助剂，

以除去表面氧化层，提高其导电性。刘运学等[24]以环氧树脂E-51为基体，二乙烯三胺为固化剂，采用硅烷偶联剂KH550对铜粉进行改性处理，并以改性后的铜粉作为导电填料，在填充质量分数为65%时制备出电阻率为1.5×10–3 cm，剪切强度大于20 MPa的铜导电胶粘剂，经室温1 000 h老化实验后该导电胶粘剂的电阻率和剪切强度变化均小于20%，其粘接性能、导电性能和耐老化性能均满足使用要求；张博等[25]用硅烷偶联剂对纳米和微米球形铜粉进行表面改性，在铜粉填充质量分数为65%时，研制出了电阻率为3.6×10–4 cm，剪切强度为17.6 MPa的铜导电胶粘剂，该导电胶粘剂具有优良的耐热性和稳定性，在温度为85 ℃，相对湿度为85%RH的环境下经过1 000 h老化测试后，电阻率和剪切强度的变化均不超过10%。为了解决铜粉在空气中易被氧化这个难题，可以在铜粉表面进行镀银。这样不仅能克服铜粉易被氧化的缺点，同时还可以提高铜粉的电导率。杜亮亮等[26]采用双酚A型环氧树脂为基体，银包铜粉为导电填料，在填充质量分数仅为55%时，制备出了电阻率为8.9×10–4 cm的导电胶粘剂。Zhang等[27]利用片状镀银铜粉研制得到电阻率为2.4×10–4 cm的各向同性导电胶粘剂，在相对湿度为85%RH，温度为85~225 ℃时，回流1 000 h后，该导电胶粘剂仍具有很好的稳定性，这表明该镀银铜粉具有良好的抗氧化性。 3.3 金系导电胶粘剂

金粉具有优异的化学稳定性和优良的导电性，能解决铜易被氧化、银迁移等问题，是导电胶粘剂中最理想的导电填料。但金价格昂贵，金粉导电胶粘剂仅用于稳定性和可靠性要求非常高的产品上，因此，鲜有金粉导电胶粘剂的研究报道。 3.4 碳系导电胶粘剂

碳系导电胶粘剂具有成本低，相对密度小，粉体分散性好等优点，但相比其他导电胶粘剂，导电性和耐潮湿性较差。目前，研究较多的碳系导电胶粘剂有石墨导电胶粘剂、碳纳米管导电胶粘剂和石墨-碳纳米管-金属粉体复合导电胶粘剂。林韡等[28]用水合肼对膨胀石墨进行还原改性得到还原石墨，以此为导电填料，以环氧树脂为基体研制出了电阻率为0.343 9~1.487 7 cm，拉伸剪切强度为12.3~19.7 MPa的石墨导电胶粘剂，该导电胶粘剂可在高于300 ℃的环境下使用，具有巨大的市场潜力；张翼等[29]以纳米石墨微片为导电填料，聚丙烯酸酯为基体，使用溶液共混法，在填料质量分数为40%

3.2 铜系导电胶粘剂

铜的电阻率与银相近，价格低廉，是一种相对理想的导电填料。但铜在空气中易被氧化，在铜粉表面易形成一层氧化膜，从而影响铜导电胶粘剂的导电性。因此，使用铜粉配制导电胶粘剂时，应对

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