固化工艺与温度冲击对导电胶强度的影响

摘要

本文在论述导电胶的分类、组成、物理结构、导电机理、粘接机理以及国外导电胶力学性能研究所取得进展的基础上，对国内外主要的高性能导电胶的应用、性能及经济性进行了分析，指出今后铜粉导电胶的应用范围将趋于扩大。采用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、应变片电测技术和剪切强度测试等方法研究和分析了市售HT1012 型铜粉导电胶的界面强度和内应力，以便更好地理解导电胶的失效机制和影响连接强度的主要因素的作用过程。 通过采用各种不同的固化工艺参数进行试验，以确定HT1012 型铜粉导电胶的适宜固化工艺参数。实验研究结果表明：在所确定的固化工艺参数下得到的剪切强度值比生产厂商所提供的强度值提高约11％，因而所得的固化工艺参数对该铜粉导电胶的生产厂商和用户均有一定的参考价值。 初步研究了温度循环冲击对铜粉导电胶强度的影响。实验结果表明：高低温交变的温度冲击作用下其强度会明显下降，原因在于导电胶和金属被粘物在所采取的温度循环下的膨胀和收缩因其导热系数和热膨胀系数有相当大的差别，使得胶层及胶接接头处产生较大的内应力，最终导致剪切强度下降。 首次用预埋应变片的电测法研究了铜粉导电胶固化过程中的应变值的变化趋势，以研究金属基体-铜粉导电胶胶接体系界面上的内应力变化情况并分析导电胶接头的失效原因，从而提高导电胶的连接可靠性。由试验结果可知：对于需要加热固化的导电胶，若能实施室温下50 分钟左右的预固化，有利于保证接头的强度；导电胶接头的老化与温差热应力的循环作用密切相关。 采用傅立叶变换红外光谱仪分析了经历不同固化工艺过程所得到的固化产物，经比较HT1012 导电胶和XH-11 结构胶的红外光谱图，推测该导电胶是以环氧树脂胶粘剂为基础的，因而固化工艺参数中的固化温度、固化时间及晾置时间会影响导电胶的连接强度。用扫描电镜观察了接头的断口形貌，对导电胶接头在承受剪切力作用下的破坏和失效过程进行微观了分析。