高导电性银粉导电胶的制备及低成本化研究

摘要

随着电子科技的迅速发展,导电胶作为一种电子互联材料,越来越多的应用于表面封装和芯片互连方面。作为传统的Sn/Pb焊料的替代品,导电胶具有固化温度低、工艺简单、利于环保等优点。然而导电胶在实际应用中也存在很多缺点,体积电阻率低和成本高成为制约其应用的一个重大方面,因此高导电性导电胶的制备及低成本化的研究正越来越成为人们研究的重点。　　本文首先制备了一种高导电性的银粉导电胶,并在此基础上,研制了银包铜粉导电胶。研究了影响导电胶电学性能和力学性能的主要因素,获得了影响导电胶性能的基本规律,主要研究内容有:　　(1)通过选用不同种类的环氧树脂、固化剂、促进剂、银粉、添加剂以及增韧剂配制了银粉导电胶。利用差示扫描量热分析(DSC)确定了合理的导电胶固化程序,利用红外光谱分析(FT-IR)确定了固化剂的理论用量,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了导电胶固化后的形貌。研究了影响导电胶体积电阻率和剪切强度性能的关键因素和作用规律。结果表明:环氧树脂和固化剂的最佳配比为25:5;选用混合银粉(MSP-07:PSP-04=1:5),且填充量在75％时导电性能最好;用有机二元酸比三乙醇胺对银粉处理有更好的效果,用丙二酸处理过的银粉配制的导电胶体积电阻率为5.372×10-5?·cm;通过正交实验设计,确定了对导电胶体积电阻率的影响:抗氧化剂最大,偶联剂次之,消泡剂第三,丙二酸最小;对导电胶拉伸剪切强度的影响:偶联剂最大,消泡剂次之,抗氧化剂第三,丙二酸最小。端环氧基丁腈橡胶(ETBN)的加入对导电胶的电性能起降低的作用,但是对导电胶的剪切强度却增加很明显,在15%时达到最大值,为7.112MPa。　　(2)在银粉导电胶的基础上,以银包铜粉作为导电填料制备了各向同性银包铜粉导电胶粘剂。用差示扫描量热仪对加入固化剂后的固化反应进行了测试,用扫描电镜(SEM)对经过处理前后的银包铜粉和ETBN增韧改性前后的导电胶进行观察。结果表明:银包铜粉的含银量为25%,添加量为总质量的75%且经偶联剂KH-550分散处理时,导电胶的体积电阻率最好,为6.107×10-4?·cm;经偶联剂处理过的银包铜粉,SEM结果表明粉体填料的分散性得到了很大的提高,团聚现象明显减少。混合溶剂中丁基卡必醇能提高导电胶的导电性,松油醇能降低导电胶的细度,两者的最佳配比为85:15,混合溶剂为环氧树脂的70%。ETBN能显著提高导电胶的剪切强度,在添加量到15%时达到最大值,为14.593 MPa,但同时也降低银包铜粉导电胶的导电性。

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第一章 绪论

1.1 电子封装材料的发展

1.2 导电胶概述

1.3 导电胶的导电机理

1.4 低成本化趋势

1.5 导电胶的研究进展

1.6 研究背景、目的及意义

第二章 银粉导电胶的制备及其性能测试方法

2.1 银粉导电胶的配方设计

2.2 导电胶的配制过程

2.3 测试手段和条件

第三章 银粉导电胶各组分对其性能影响研究

3.1 导电胶固化程序的确定

3.2 固化工艺对导电胶体积电阻率的影响

3.3 固化工艺对导电胶拉伸剪切强度的影响

3.4 固化剂对导电胶性能的影响

3.5 基体树脂对导电胶性能的影响

3.6 导电填料对导电胶体积电阻率的影响

3.7 添加剂对导电胶性能的影响

3.8 增韧剂对导电胶性能的影响

3.9 本章小结

第四章 银包铜粉导电胶的制备及其性能研究

4.1 银包铜粉导电胶的配方设计

4.2 导电胶的配制过程

4.3 结果和讨论

4.5 增韧剂对导电胶性能的影响

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间公开发表的论文及其他成果

致谢