微电子组装用高性能银粉导电胶研究

摘要

分别以甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)和2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)为固化剂和固化促进剂，通过选用不同种类环氧树脂、银粉、添加剂添加水平和增韧剂，制备导电胶，研究了影响导电胶导电性能、粘结强度和抗高温高湿老化性能的关键因素和作用规律。 利用差示扫描量热分析(DSC)确定了合理的导电胶固化程序，通过扫描电子显微镜(SEM)观察了银粉的微观形貌以及银粉在固化后导电胶中的分布，采用树脂基体固化收缩率实验测定了树脂基体固化前后的体积收缩。利用体积电阻率测试、拉伸剪切强度实验和85℃/85％RH老化实验分别对导电胶导电性能、粘结强度和抗高温高湿老化性能进行研究。研究结果表明： (1)导电胶电导率随银粉添加量的增大而增大，而粘结强度随银粉添加量的增大而不断减小。对于所选体系，渗流阈值在银粉添加量为60wt％处，此时导电填料所占体积分数为14.7％，电导率为66.7S·cm-1。 (2)在同种银粉和相同添加比例下，使用不同环氧树脂的导电胶的体积电阻率总体表现为随树脂固化收缩率的增大而减小。导电胶的拉伸剪切强度取决于所使用环氧树脂的结构，表现为随树脂固化收缩率的增大而减小。使用不同种类银粉作导电填料，相同添加比例条件下，银粉的片状程度高，体系的导电性能好。同时，连续导电网络的形成会破坏树脂基体的骨架结构，从而使导电胶的拉伸剪切强度降低。使用粒径为1μm的银微粉和片状银粉混合添加，可以改善片状银粉之间的接触，提高导电胶的导电性能。匀胶时间对导电胶导电性能的影响说明，对于不同导电胶体系，达到最佳导电性能对应的匀胶时间不同。单纯依靠匀胶时间并不能使所有导电胶体系中导电填料达到合理均匀分布。 (3)L9(34)正交优化实验表明掺加适量的添加剂可以较大幅度改善导电胶的导电性能和粘结强度，而且掺加了添加剂的各组导电胶相比于未添加的空白比照组均具有更高的抗高温高湿环境(85℃/85％RH)接触电阻老化性能，后者接触电阻在老化时间达到一定值后不断升高。然而，添加剂对于提高导电胶拉伸剪切强度的效果不明显，原因很可能是铝合金片相对于铜丝更容易发生电化学腐蚀。 (4)随着端羧基丁腈橡胶(CTBN)添加比例的增加，树脂基体的拉伸剪切强度增大，导电胶拉伸剪切强度下降，导电胶的导电性能变差。CTBN和环氧树脂进行预反应的添加方式对导电胶的增韧效果较明显，但同时使得导电胶的导电性能变差。预反应程度很小的添加方式对导电胶起到的是增塑作用，对导电胶强度提高较少，而对导电胶的导电性能影响较小。 (5)聚氨酯预聚体(PPU)对导电胶性能影响与CTBN相似。15wt％的添加比例下，导电胶的拉伸剪切强度有所上升，而导电性能变差。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1研究背景与意义

1.2导电胶的分类，组成和导电机理

1.2.1导电胶的分类

1.2.2导电胶的组成

1.2.3导电胶的导电机理

1.3导电胶的应用

1.3.1晶片粘贴

1.3.2倒装芯片连接

1.3.3表面安装

1.4 ICA的主要性能及研究进展

1.4.1 ICA导电性能的提高

1.4.2 ICA力学性能的提高

1.4.3导电胶连接可靠性的提高

1.5本课题的研究内容和目的

第二章导电胶的制备及性能测试方法

2.1导电胶的配方设计

2.1.1导电胶各组分材料的选择

2.1.2导电胶基本配方的确定

2.2导电胶的制备过程

2.2.1实验原料与仪器

2.2.2聚氨酯预聚体的制备

2.2.3导电胶的配料过程

2.2.4固化程序的确定

2.3测试手段和条件

2.3.1差示扫描量热分析(DSC)

2.3.2体积电阻率的测定

2.3.3拉伸剪切强度的测定

2.3.4导电胶连接可靠性测定

2.3.5树脂基体固化收缩率测定

2.3.6扫描电子显微镜(SEM)分析

第三章导电填料、基体树脂及添加剂对导电胶性能的影响

3.1引言

3.2结果与讨论

3.2.1银粉导电胶的固化程序

3.2.2片状银粉添加量对导电胶性能的影响

3.2.3不同基体环氧树脂对导电胶性能的影响

3.2.4不同种类银粉对导电胶性能的影响

3.2.5匀胶时间对导电胶导电性能的影响

3.2.6添加剂对导电胶性能的影响

3.3 小结

第四章增韧剂对导电胶性能的影响

4.1引言

4.2结果与讨论

4.2.1添加不同比例CTBN对导电胶树脂基体的增韧效果

4.2.2添加不同比例CTBN对导电胶性能的影响

4.2.3 CTBN的不同添加方式对导电胶性能的影响

4.2.4 PU预聚体增韧对导电胶性能的影响

4.3 小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位论文期间发表论文