電子封裝導(dǎo)電膠都用什么導(dǎo)電填料？

導(dǎo)電膠是鉛-錫焊料替代品用于電子包裝，具有分辨率高、固化溫度相對較低、機(jī)械性能好、與大多數(shù)材料濕度好等優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿足電子產(chǎn)品小型化、印刷電路板高度集成的發(fā)展趨勢。

   

導(dǎo)電膠種類很多，按基體組成可分為結(jié)構(gòu)型和填充型兩大類。結(jié)構(gòu)型是指作為導(dǎo)電膠基體的高分子材料本身即具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電膠；填充型是指通常膠粘劑作為基體，而依靠添加導(dǎo)電性填料使膠液具有導(dǎo)電作用的導(dǎo)電膠。其導(dǎo)電性能主要來源于導(dǎo)電填料，填料的電阻率、形狀、粒徑及其分布等直接影響導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性能。

   

隨著芯片安裝、表面組裝技術(shù)和晶體覆蓋技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)電膠的市場需求將繼續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)電填料將具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。目前，常見的導(dǎo)電填料有：金屬導(dǎo)電填料、碳導(dǎo)電填料、復(fù)合材料等，以下簡單分類。

   

金屬導(dǎo)電填料

   

常用的金屬導(dǎo)電填料包括銀（Ag）、金（Au）、鎳（Ni）、銅（Cu）和鋁（Al）等。常用作導(dǎo)電填料金屬的電阻率見下表。

   

常用導(dǎo)電填料的電阻率

  銀。它具有導(dǎo)電性高、導(dǎo)熱性高、價(jià)格適中、加工方便等特點(diǎn)，在膠水中幾乎沒有氧化。即使氧化產(chǎn)生的氧化銀仍然具有導(dǎo)電性，應(yīng)用廣泛。雖然銀具有許多優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用較廣泛的導(dǎo)電膠導(dǎo)電填料，但在電場的作用下會產(chǎn)生電遷移，降低導(dǎo)電性，影響其使用壽命。
   

銅。銅系統(tǒng)導(dǎo)電膠是目前應(yīng)用較廣泛、較穩(wěn)定的一種。銅的電阻率與銀非常相似，而且價(jià)格比銀便宜應(yīng)該是制備導(dǎo)電膠的理想導(dǎo)電填料。然而，銅的化學(xué)性質(zhì)比銀更活躍，在空氣中迅速氧化，然后表面覆蓋絕緣氧化層；粉狀銅的氧化速度比表面積大，導(dǎo)電性能迅速降低，限制了其應(yīng)用。

   

因此，解決銅的氧化膜問題是確保導(dǎo)電性的關(guān)鍵。事實(shí)上，適當(dāng)?shù)谋砻娓男允怯杏玫?。研究表明，硅烷偶?lián)劑可以提高銅粉導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。當(dāng)然，除了使用硅烷偶聯(lián)劑對銅表面進(jìn)行改性外，銅表面鍍銀也是防止銅氧化和降低成本的常用途徑。此外，銅的形狀和尺寸也會影響導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性。大長度纖維或類纖維銅粉將有助于提高導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性。

   

其他金屬：

   

黃金。它是導(dǎo)電填料之王。以黃金為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電膠具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定的性能。在正常環(huán)境中基本上沒有電遷移，可以在惡劣的環(huán)境中工作。但其價(jià)格較高，僅用于航天工業(yè)等可靠性要求高、芯片尺寸小的電路。

   

鎳。它本身的電阻率高于銀、銅和金，因此制備的導(dǎo)電膠的電阻率相對較高，鎳也相對活躍。溫度升高后容易氧化，導(dǎo)致電阻率增加。因此，鎳制備的導(dǎo)電膠不能用于高端精密電子儀器。

   

低熔點(diǎn)共熔合金。Sn-Pb、Sn-In），液體在固化溫度下，可流動，在導(dǎo)電填料之間形成金屬鍵，降低接觸電阻和隧道電阻，降低電阻率，提高導(dǎo)電膠性能，也用作導(dǎo)電填料和銀混合，但只有特定的金屬組合才能在導(dǎo)電膠固化溫度下形成合金鍵，使用范圍有限。

   

金屬是應(yīng)用較廣泛的導(dǎo)電填料，但一直存在價(jià)格高、密度高（樹脂基體易沉降）等問題。因此，其他導(dǎo)電填料也受到了人們的關(guān)注和研發(fā)。

   

02

   

碳導(dǎo)電填料

   

近年來，碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管和石墨烯也被用作導(dǎo)電填料和導(dǎo)電膠。碳黑導(dǎo)電性好，價(jià)格低，但加工難度限制了其廣泛應(yīng)用。導(dǎo)電石墨的導(dǎo)電性差異很大，很難破碎和分散，因此很難廣泛使用。導(dǎo)電碳纖維的導(dǎo)電性介于碳黑和石墨之間，但在制備復(fù)合材料時，很難保持加工前后纖維的性能一致性，即碳纖維在加工過程中容易損壞，加工困難。

   

   

碳納米管和石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的電學(xué)性能和力學(xué)性能，近年來被許多研究人員引入導(dǎo)電填料領(lǐng)域，以提高導(dǎo)電膠的綜合性能。

   

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復(fù)合導(dǎo)電填料

   

碳材料的導(dǎo)電性不如金屬，但具有優(yōu)異的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)特性，可以提高導(dǎo)電膠的綜合性能。碳材料用金屬裝飾以提高碳材料的導(dǎo)電性，如碳納米管和石墨烯。

   

除碳材料和金屬復(fù)合材料外，一些研究人員還使用金屬和玻璃珠、玻璃纖維、有機(jī)顆粒等復(fù)合材料作為導(dǎo)電填料，如云母粉、玻璃珠、玻璃纖維等化學(xué)鍍銀制備復(fù)合填料。

   

近年來，除了直接化學(xué)鍍金屬外，還廣泛研究通過生物粘附材料將金屬離子粘附在基材上，然后還原制備表面有金屬涂層的復(fù)合填料。例如，通過多巴胺功能，研究人員在聚苯乙烯微球表面鍍金，在接枝環(huán)氧乙烯基樹脂層和玻璃微珠表面鍍銀，制備導(dǎo)電填料。

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