00236-导电胶在SMT中的应用设想.doc

导电胶在smt中的应用设想摘要：本文设想以导电胶代替smt中的焊膏，以导电粘接代替焊接，提出了该类导电胶的配方设计，性能要求，相应的工艺流程，并与焊接技术进行了比较。关键词：导电胶表面组装技术前言：无论是传统电装联技术，还是比较先进的表面组装技术（smt），其中的元器件、集成电路等，一般均是通过焊接方法来连接在印刷电路板（pcb）上。在传统的pcb上，由于元器件形状，规格多变等多种因素，也许实施焊接方法连接时方便和理想的，但对于大批量的细间距表面组装技术来说，采用焊接方法对焊接设备及焊接工艺的要求越来越高，生产成本随之提高，以导电粘接方式来实现元器件与印制板之间的连提的优越性已日益显现出来。另一方面，含铅焊料的焊膏对环污染及氟氯烃类清洗剂对自臭氧层的危害，越来越引起人们的重视，这也使得导电粘接组装的研究和应用显得更为后重要。表面组装技术对导电胶的要求在表面组装技术中，用以代替焊接的导电胶，至少应该具有以下几个主要指标：体积电阻 15.0mpa；（常温下测试） 900剥离强度：150 0c、35min;固化条件：150 0c/35min;印刷工艺性良好；具有较好的耐环境老化性能：热稳定性：具有热固性，可承受-60 0c+1000c的温度化；贮存稳定性：25 0c、1mon,5 0c6mon.表面组装技术用导电胶的配方设计3.1 主体树脂导电树脂在国外研究较早，目前已取得了较大的进展，用于电装联方面的导电树脂的研究也增多，例如，具有各向异性的新型导电材料，由于它在不同的方向上电阻有很大的差异，因而预期有较好的细间距印刷能力，但目前仍处于实验研究阶段；国内在导电树脂方面的研究相对较少，进展也不大，目前还不具备应用导电胶方面的能力。鉴于这种情况，导电填料型导电胶应是较为切近生产实际的研究方向。导电填料型导电胶对主体树脂要求也较高，例如，树脂黏度应较小一些（以便于加入较多导电填料，提高导电率），由于要加温固化，因而最不应含有溶剂（如有溶剂，则应在布胶后能较快地挥发掉，或者在工艺中增加溶剂烘干过程）等等。一般说来，环氧树脂、聚丙烯酸酯类树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂等都可以考虑，但是，以环氧树脂和聚丙烯酸酯树脂使用起来较为方便，也较为实际。3.2 导电填充材料导电填充材料一般主要有：金粉、银粉、铜粉、镍粉、镀银铜粉、镀银粒子等等；由于价格较昂贵，金粉应用较少，铜粉、镍粉等因耐环境性能较差，应用也不很多，银粉则较为常用。3.3 用于smt的导电胶研究试验3.3.1环氧树脂导电胶用于smt的导电胶在固化方面有些类似于贴片胶，要求在相对较高的温度下，在很短的时间内迅速固化，不同之处是，贴片胶的强度要求较低，一股10.0mpa左右即可，它只是起一个固定作用，结构强度主要由焊接来保证，而导电胶的强度则较高，应不小15.mpa才能保证其可靠性；同时，由于要求具有较低的体积电阻，必须加入较多的导电性填充材料，这对其强度降低也较多。固化剂应采用潜伏型固化剂有两大缺点，一是固化时间较长，大约为1.52小时，二是一般为固体，较难均匀分粘剂中。导电填充材料一般采用银粉，250目350目左右较为适宜，颗粒为树枝状的电解银粉较好。有们采用端羧丁腈胶改性环氧树脂，特制电解银粉作导电性填充材料，自已制备了几种潜伏性固化剂，在150 0c下固化10min后，当其体积电阻控制在2.0x10 -4.cm以下时，剪切强度均可达到12mpa;但于这些固化剂也是固体，均匀分散有一定困难，在更短的时间固化时，强度较低，如150 0c/5min固化时剪切强度只有8.0mpa左右。我们正在进行进一步的改试验。3.3.2 聚丙烯酸酯类导电胶聚丙烯酸酯类导电胶可以采用光固化及热固化两种方式，对说，光照不到的地方则不易固化，但光固化速度很快，这是其优点，可以采用光热结合的固化方式。在采用热固化时由于考虑到贮存期；固化温度应在120 0c1500c范围以内较好，因此，沸点的单体不宜采用：（甲基）丙烯酸-2-乙基已基酯，（甲基）丙烯酸（异）辛酯，（甲基）丙烯酸羟乙酯，（甲基）丙烯酸环氧丙酯和（甲基）丙烯酸丁酯等多种单体均都可以采用。为了得到较好的粘接强度，必须采用几种不同单体按不同比例共聚来实现，但是如果要得到更好的粘接效果和其它综合性能，则需要采用一些性单体或预聚合单体。我们制备了环氧丙烯酸酯和环氧甲基丙烯酸酯，配制成导电胶，经150 0c/10min固化后，我们进行了初步测试，体积达到10 -4.cm时，剪切强度为8mpa左右。导电胶印刷情况及相应的工艺流程我们制备的导电胶状态与焊膏很接近，环氧导电胶的印刷性能较好，聚丙烯酸酯导电胶较易拉丝，印刷性能稍差一些，还有待进上步改进。对导电胶来说，相应的装配工艺过程与焊接工艺不同，主要工艺流程如下：对于小批量产品，还可采用常温固化导电胶，进行手工印胶，手工装贴和插装，常温固化或低中温（如60 0c或80 0c等）固化工艺。对于热敏器件，采用常温固化或低中温固化则更为方便。导电粘接与焊接的比较导电粘接与焊接相比有以下缺点：固化时间较长；导电率相对较低；机械强度较低；胶粘剂也有一定的毒性，在高温下有可能挥发出有刺激性或有毒的气体，对操作人员会有一些影响，操作区应有良好的通风设施，对操作人员也应进行安全培训；技术目前还不是很成熟等等。以上缺点，随着生产实践过程的深入和科学技术的进步，新材料和新工艺的不断涌现，也会逐步得到改善，其优越性将逐步显现出来。导电粘接的优点也较多：工艺过程较简单，对设备要求不高，生产费用较低；可维修性较好，局部加热后元器件可轻易地移去，重新粘接时可用常温固化导电胶手工粘接，操作简单；固化温度较低，一般在150 0c以下；不存在助焊剂，也可以免去焊后清洗，减少环境污染；毒性