环氧导电银胶主要成分-配方研发及制备工艺

环氧导电银胶主要成分 配方研发及制备工艺 禾川化学引进尖端配方破译技术 专业从事环氧导电银胶成分分析 配 方还原 研发外包服务 为环氧导电银胶相关企业提供一整套配方技术解决 方案 1 背景 发光二极管 LED 是一种半导体固体发光器件 有 绿色照明 光源 之称 未来将有很大发展潜力 铅锡焊料是印刷线路板和表面组装元件的连接 材料 其中铅含量在 40 左右 铅是有毒物质 它不仅危害人体健康还污染 环境 同时 Pb Sn 焊料只能应用在 0 065mm 以下节距的连接中 且连接工 艺的温度高于 200 随着电子组装技术向微型化 高密度化方向发展 以及 集成度的不断提高 迫切需要开发新型的粘接材料 导电胶正是理想的替代品 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验 经过多年的技术积累 可以 运用尖端的科学仪器 完善的标准图谱库 强大原材料库 彻底解决众多化工 企业生产研发过程中遇到的难题 利用其八大服务优势 最终实现企业产品性 能改进及新产品研发 样品分析检测流程 样品确认 物理表征前处理 大型仪器分析 工程师 解谱 分析结果验证 后续技术服务 有任何配方技术难题 可即刻联系禾川 化学技术团队 我们将为企业提供一站式配方技术解决方案 2 导电胶 导电型胶粘剂 简称导电胶 是一种经固化或干燥后既能有效地粘接各种 材料 又具有导电性能的特殊胶粘剂 导电胶是通过在高分子树脂与固化剂中 加入导电性填料制备 固化后具有导电性 用于连接导电材料或器件的具有粘 接性能的一类特殊的导电型高分子复合材料 2 1导电胶的分类 按照结构的不同 导电胶粘剂分为两种 一种为结构型 这种物质中含有 导电基团 如大分子毗陡类物质等 另一类就是填充型 即在传统的粘合剂中 加入导电物质 这种导电物质可以是 Au Ag Cu Al Fe Zn Ni粉和石 墨及一些导电化合物 我国使用的导电胶粘剂大部分是在绝缘胶粘剂中加入导 电粒子 导电银胶自19世纪问世以来 它已经在电子科技中起到越来越重要的 作用 根据导电粒子的不同 可以将导电胶分为银系导电胶 铜系导电胶及碳系 导电胶等 由于银粉导电性优良且化学稳定性高 它在空气中氧化速度极慢 在胶层中几乎不会被氧化 即使氧化了 生成的银氧化物仍具有一定的导电性 因而在市场中以银粉为导电填料的导电胶应用范围最广 尤其是在对可靠性要 求高的电气装置上应用最多 2 2导电胶的组成 导电胶通过向基体树脂中加入具有导电性的粒子 从而使其具有导电性及 粘接性 因此 导电胶一般由高分子树脂 稀释剂 固化剂 促进剂 导电填 料以及其它的添加剂等组成 用于导电胶的高分子树脂主要包括环氧树脂 硅酮 酚醛树脂 聚酰亚胺 及热塑型塑料等 高分子树脂是导电胶的主要组分之一 它所含有的活性基团 在加入固化剂之后可以发生固化反应 目前研究最多 应用最广的高分子树脂 是环氧树脂 因其具有粘接力强 耐腐蚀 性能稳定等优点 导电填料是导电胶的核心组成部分 因此用于导电胶的导电填料应具有固 有阻抗 并具有耐水 耐酸 耐化学药品腐蚀等性能 常用的有碳 金属 金 属氧化物三大类 常用的导电粒子有银粉 铜粉 金粉 银铜复合粉 镍粉 炭黑 石墨 高聚物镀金属粉体等 其中高聚物镀金属粉体主要用于各向异性 导电胶 3 环氧导电银胶的组成 环氧导电银胶通常指的是以环氧树脂为高分子成膜物质 银作为导电填料 的一种导电胶 3 1环氧树脂 环氧树脂是指在一个分子结构中 含有两个或两个以上的环氧基 并在适 当的化学试剂及合适条件下 能形成三维交联状固化化合物的总称 它们的种 类很多 按化学结构 可分为缩水甘油醚类 缩水甘油酯类 缩水甘油胺类 脂环族环氧树脂 含无机元素的环氧树脂 新型环氧树脂 海因环氧树脂 酰 亚胺环氧树脂等 等 在各类环氧树脂中 双酚 A 环氧树脂是产量最大 用途 最广的一大品种 被称为通用型环氧树脂 但其粘度较高 对于有低粘度要求 或含大量填料的应用领域 需加入稀释剂调节粘度 双酚 F 环氧树脂为为降低 双酚 A 环氧树脂粘度并具有同样性能而研制出的一种环氧树脂 其粘度不到双 酚 A 环氧树脂的 1 3 固化物的性能与双酚 A 环氧树脂几乎相同 只是耐热性 稍低而耐腐蚀性稍优 未经固化的环氧树脂是热塑性的高分子低聚物 几乎没有多大的实用性 只有适当加入某些化学物质 这类物质称作固化剂或硬化剂 并在一定条件下 进行固化 或硬化 生成三维网状结构 成不溶不熔的固化物后 才有较优良 的机械及粘接性能 达到使用的目的 环氧树脂的固化剂种类很多 按照固化 反应机理及固化剂的化学结构 可分为显在型和潜伏型两大类 潜伏型固化剂 指的是 这类固化剂与环氧树脂混合后 在室温条件下相对长期稳定 一般要 求在 3 个月以上才具有较大使用价值 最理想的则要求半年或者 1 年以上 而暴露在热 光 湿气等条件下 即开始固化反应 这类固化剂基本上是用物 理和化学方法封闭固化剂活性的 不过双氰胺 己二酸二酰肼这类室温下不溶 于环氧树脂 而高温下溶解后开始固化反应的固化剂也呈现出一种潜伏状态 所以有时也将其归类为潜伏型固化剂 3 2 固化剂 固化剂是基体树脂中不可或缺的固化反应助剂 一般为多官能团化合物 是导电胶的重要组成部分 参与固化反应 使高分子树脂的分子链之间形成网 状结构 同时也是固化物的一部分 从而改变基体树脂结构 不仅可以提高导 电胶的粘接强度 而且使基体树脂的体积缩小 使得导电填料在基体树脂内部 能够紧密接触 形成更多的导电通路 从而降低体系的体积电阻率 常用的固 化剂有胺类 有机酸酐 咪唑类化合物等 为了缩短固化时间 降低固化温度 提高固化效率 还可以在体系中添加促进剂 3 3 稀释剂 导电胶的黏度可以通过稀释剂来进行调节 根据使用机理 可以将稀释剂 分为和活性稀释剂两大类 非活性稀释剂不参与交联反应 只是利用物理性的 溶解起到调节黏度的作用 在固化反应前需要去除 因此一般应具有较大的分 子量 挥发较慢 并且分子结构中应含有如碳 氧极性链段等极性结构 活性稀释剂一般是指带有一个或两个以上环氧基的低分子化合物 因此 活性稀释剂可以直接参与固化反应 成为固化物交联网络结构的一部分 同时 对固化产物的性能影响较小 有时还能增加固化体系的韧性 3 4 填料 以银粉为导电填料的导电胶非常多 商业化的导电胶多数是银系导电胶 银是高性能导电胶最佳的导电填料 目前研究和生产银粉的研究所和企业有很 多 银粉的种类也因其粒径和形态的不同有很多 选择银粉时需要根据导电胶 对填充粒子的具体要求来进行 不定形 片状或纤维状 的填料比粒形填料导 电性能和粘接强度更佳 但各向异性导电胶只能用粒度分布较窄的粒形填料 相较于粒度小的填料 粒度大的填料的导电效果更好 但会降低粘接强度 而 不同形状和粒度的导电填料配合使用 可使导电胶的某些性能显著提高 3 5 其他添加剂 在导电胶中添加流平剂和触变剂 可以调节导电胶的黏度及印刷性能 在 导电胶中加入除氧剂 如碳酰肼 肼等 可以在一定程度上抑制电化学腐蚀 因为除氧剂能够除去连接界面中溶于水中的氧气 从而抑制电化学腐蚀作用 添加增强剂和增韧剂 可以提高固化后导电胶的强度和韧性 另外为了提高导 电胶的导电性能 抗老化性能及控制固化反应的进行等 还可以使用导电促进 剂 防腐剂及偶联剂和交联剂等添加剂 3 5 1 触变剂 触变性指物体 如涂料 受到剪切时 稠度变小 停止剪切时 稠度又增加 或受到剪切时 稠度变大 停止剪切时 稠度又变小的性质 即一触即变的性 质 是凝胶体在振荡 压迫等机械力的作用下发生的可逆的溶胶现象 目前普遍使用的触变剂为四大类 气相二氧化硅 有机膨润土 氢化蓖麻 油 聚酰胺蜡 这四种触变剂在使用上有很大区别 最常用的一种是气相二氧 化硅 因其表面和流动态聚合物母体之间有形成氢键的可能性 3 5 2 增塑剂 增塑剂又称塑化剂 是工业广泛使用的高分子材料助剂 通过物理作用降 低高聚物玻璃化温度 改善高分子材料的加工性 增加制品的柔韧性 常用的 有邻苯二甲酸酯类物质 3 5 3 偶联剂 偶联剂是一种可以把两种不同性质的物质 如树脂与固体 通过物理或化 学作用结合起来的一种改善型助剂 常用的偶联剂有 硅烷偶联剂 铝酸酯偶 联剂 钛酸酯偶联剂 双金属偶联剂 磷酸酯偶联剂 硼酸酯偶联剂 铬络合 物及其它高级脂肪酸 酯 醇的偶联剂等 其中应用最广泛的是硅烷偶联剂和 钛酸酯偶联剂 4 环氧导电银胶常见配方参考 成分质量百分比成分说明 银粉 78 82 导电填料 双酚 A 型环氧树脂 8 12 树脂 酸酐类固化剂 1 3 固化剂 甲基咪唑 0 1 促进剂 乙酸丁酯 4 6 非活性稀释剂 活性稀释剂 692