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[摘 要]近年来，导电胶的粘接可靠性问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了导电胶的导电机理，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就国内外导电胶的研制成果展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
[关键词]导电胶；粘接；可靠性；研究
中图分类号：TM242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0249-01
[Abstract]in recent years， the adhesive reliability of conductive adhesive has been widely concerned in the industry， and the research of related issues is of great significance. This paper firstly summarizes the related content， analyzed the conductive mechanism， combined with relevant experience， respectively， from various angles and aspects of research results at home and abroad of conductive adhesive was studied. This explains the personal views and understanding of practice， hope to help in the work.
[Key words]conductive adhesive； bonding； reliability； research
1 导电胶的导电机理
1.1 渗流理论
渗流理论即宏观的导电通道学说，主要是指导电粒子间的相互接触，形成通路，使导电胶具有导电性。导电胶干燥固化之前，在胶粘剂和溶剂中的导电填料处于独立状态，不相互接触。导电胶固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化而引起胶粘剂体积收缩，使导电填料互相间形成稳定连续的接触，因而呈现导电性。渗流理论合理地解释了导电填料的体积分数超过临界值时体系电阻会急剧下降的现象，但没有说明导电胶在固化过程中如何从不导电变成导电。
1.2 隧道效应
除一部分导电粒子直接接触形成导电，还通过热振动引起导体之间的电子跃迁，形成电子通道，产生传导。没有直接接触的导电粒子在胶中以孤立体或小团聚体的形式存在，不参与导电。但在电场作用下，相距很近的粒子上的电子，能借热振动越过势垒而形成较大的隧道电流。在实际情况中，导电回路的形成是2种理论相互结合而成的，即可将导电胶内部的导电情况分为3种：（1）一部分导电粒子完全连续的相互接触形成通道理论的电流通路；（2）一部分导电粒子不完全连续接触，其中不相互接触的导电粒子之间，由于隧道效应而形成电流通路；（3）一部分导电粒子完全不连续，导电粒子间的隔离层较厚，是电的绝缘层。
2 国内外导电胶的研制成果
2.1 金属填料导电胶
可用于制备导电胶的金属填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、羰基镍钯粉、钼粉、锆粉、钴粉等。其中由于银粒子及其氧化物均具有高的导电性，所以应用最广泛。而金属铜粉金属光泽良好，且成本低导电性能好，从性价比上来说，是比较理想的导电填料。经过数年的研究，铜粉导电胶取得了巨大的发展，但性能不稳定仍然是长期存在的问题，如有限的耐冲击性、力学性和导电稳定性等。
羅小虎等以碱性蚀刻废液为原料，采用液相还原法制备了纳米铜粉，将制备的纳米铜粉作为导电填充料添加到环氧树脂中制备出纳米铜导电胶。研究了纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH570和纳米铜粉的添加量对导电胶剪切强度以及纳米铜粉添加量对导电胶体积电阻率的影响，探讨了环氧树脂与固化剂聚酰胺适宜的反应时间。实验结果表明，所制备的铜粉为球状，粒径为40～100nm；当环氧树脂与固化剂聚酰胺树脂650的质量比为4∶1，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂和纳米铜粉的加入量分别占环氧树脂-聚酰胺树脂体系质量的1.5%、4.0%和70%时，在90℃下固化1h，可以制备出体积电阻率为3.05×10-3Ω·cm、剪切强度达8.04MPa的导电胶。
代仕梅等根据铜本身具有的性质，选用氨丙基甲基二乙氧基硅烷（KH-902）对铜粉进行改性，并采用FT-IR超景深显微镜TGSEM及EDS技术对改性铜粉及铜粉导电胶进行表征。结果表明，添加硅烷偶联剂KH-902可以有效改善铜粉易氧化的问题；当添加量为3%时，不仅可以明显改善铜粉导电胶在高温固化下抗氧化性能，而且铜粉在环氧树脂胶体中能够均匀分散；且铜粉与铜粉之间的搭接紧密，具有良好的导电性能，体积电阻率1.31×10-2Ω·cm。
2.2 无机填料导电胶
相比于金属填料，由于无机导电填料价格便宜，并且在含量较低的情况下就能使导电胶达到良好的导电性能，不仅可以降低成本，也可减轻导电胶的负载，使导电胶的性能更加优越，成为银填充导电粘接剂的性能改进剂。
PuNen-Wen通过化学插层热剥离石墨，然后经NH3热处理制备出氮掺杂石墨烯纳米片（N-GNS）。由于N-GNS具有大的比表面积、高的纵横比和良好的导电性，所以只需要1%（质量分数）的N-GNS，就能够达到渗流阈值。并且用N-GNS作为导电填料所制备的导电胶性能高于使用碳黑或多壁碳纳米管所制备的导电胶性能。
2.3 镀银导电胶
在常用导电填料中，由于银具有优异的导电和导热性能，常常成为导电填料的首选，但其价格昂贵，生产成本很高。许多研究表明，利用化学电镀的方法向较便宜的导电填料上镀银所制备的新型导电填料性能优异，可大大降低生产成本。
ChenShilong用在固化过程中原位生成并烧结银纳米粒子（AgNPs）这种简便方法制备出了一种低成本、高导电性镀银铜片填充的各向同性导电胶（ICAS）。该Ag-三乙醇胺复合物是由在环氧树脂基体中的AgNO3和三乙醇胺的络合反应得到的。在固化温度下，银纳米粒子是由银-三乙醇胺络合物热分解原位产生的。烧结固定在镀银铜片表面上的银纳米粒子能有效地防止暴露的铜被氧化。与体积电阻率为9.6Ω·cm、没有银纳米粒子的各向同性导电胶相比，填充了AgNPs的各向同性导电胶体积电阻率低于6.62Ω·cm。这种简便的方法将为电子封装领域提供性能高且成本低的各向同性导电胶。
ZhangYi首先用膨胀石墨（EG）制备纳米石墨微片，再利用化学电镀的方法向纳米石墨微片上镀银，最终制备出镀银纳米石墨微片。用丙烯酸树脂作为树脂基体，镀银纳米石墨微片为导电填料，制备出一种新型导电胶。通过扫描电子显微镜（SEM），X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR），透射电子显微镜（TEM）来分析和表征镀银纳米石墨微片和导电胶的微观结构。结果表明，镀银纳米石墨微片性能优异并均匀分散在丙烯酸酯树脂中。当导电填料的质量分数为40%时，导电胶的导电率增加至2.60×10-2S/cm并且180°剥离强度和剪切强度保持在较高水平。由热重分析可知，导电胶具有良好的热稳定性。
3 结束语
综上所述，加强对导电胶粘接可靠性的研究分析，对于其良好实际效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的导电胶粘接可靠性分析过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 向昊，曾黎明，胡传群.各向异性导电胶的研究与应用现状[J].粘接.2017（11）：60-62.
[2] 何影翠.导电胶的研究与发展[J].化学与黏合.2017（01）：115-116.
[关键词]导电胶；粘接；可靠性；研究
中图分类号：TM242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0249-01
[Abstract]in recent years， the adhesive reliability of conductive adhesive has been widely concerned in the industry， and the research of related issues is of great significance. This paper firstly summarizes the related content， analyzed the conductive mechanism， combined with relevant experience， respectively， from various angles and aspects of research results at home and abroad of conductive adhesive was studied. This explains the personal views and understanding of practice， hope to help in the work.
[Key words]conductive adhesive； bonding； reliability； research
1 导电胶的导电机理
1.1 渗流理论
渗流理论即宏观的导电通道学说，主要是指导电粒子间的相互接触，形成通路，使导电胶具有导电性。导电胶干燥固化之前，在胶粘剂和溶剂中的导电填料处于独立状态，不相互接触。导电胶固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化而引起胶粘剂体积收缩，使导电填料互相间形成稳定连续的接触，因而呈现导电性。渗流理论合理地解释了导电填料的体积分数超过临界值时体系电阻会急剧下降的现象，但没有说明导电胶在固化过程中如何从不导电变成导电。
1.2 隧道效应
除一部分导电粒子直接接触形成导电，还通过热振动引起导体之间的电子跃迁，形成电子通道，产生传导。没有直接接触的导电粒子在胶中以孤立体或小团聚体的形式存在，不参与导电。但在电场作用下，相距很近的粒子上的电子，能借热振动越过势垒而形成较大的隧道电流。在实际情况中，导电回路的形成是2种理论相互结合而成的，即可将导电胶内部的导电情况分为3种：（1）一部分导电粒子完全连续的相互接触形成通道理论的电流通路；（2）一部分导电粒子不完全连续接触，其中不相互接触的导电粒子之间，由于隧道效应而形成电流通路；（3）一部分导电粒子完全不连续，导电粒子间的隔离层较厚，是电的绝缘层。
2 国内外导电胶的研制成果
2.1 金属填料导电胶
可用于制备导电胶的金属填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、羰基镍钯粉、钼粉、锆粉、钴粉等。其中由于银粒子及其氧化物均具有高的导电性，所以应用最广泛。而金属铜粉金属光泽良好，且成本低导电性能好，从性价比上来说，是比较理想的导电填料。经过数年的研究，铜粉导电胶取得了巨大的发展，但性能不稳定仍然是长期存在的问题，如有限的耐冲击性、力学性和导电稳定性等。
羅小虎等以碱性蚀刻废液为原料，采用液相还原法制备了纳米铜粉，将制备的纳米铜粉作为导电填充料添加到环氧树脂中制备出纳米铜导电胶。研究了纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH570和纳米铜粉的添加量对导电胶剪切强度以及纳米铜粉添加量对导电胶体积电阻率的影响，探讨了环氧树脂与固化剂聚酰胺适宜的反应时间。实验结果表明，所制备的铜粉为球状，粒径为40～100nm；当环氧树脂与固化剂聚酰胺树脂650的质量比为4∶1，纳米二氧化硅、硅烷偶联剂和纳米铜粉的加入量分别占环氧树脂-聚酰胺树脂体系质量的1.5%、4.0%和70%时，在90℃下固化1h，可以制备出体积电阻率为3.05×10-3Ω·cm、剪切强度达8.04MPa的导电胶。
代仕梅等根据铜本身具有的性质，选用氨丙基甲基二乙氧基硅烷（KH-902）对铜粉进行改性，并采用FT-IR超景深显微镜TGSEM及EDS技术对改性铜粉及铜粉导电胶进行表征。结果表明，添加硅烷偶联剂KH-902可以有效改善铜粉易氧化的问题；当添加量为3%时，不仅可以明显改善铜粉导电胶在高温固化下抗氧化性能，而且铜粉在环氧树脂胶体中能够均匀分散；且铜粉与铜粉之间的搭接紧密，具有良好的导电性能，体积电阻率1.31×10-2Ω·cm。
2.2 无机填料导电胶
相比于金属填料，由于无机导电填料价格便宜，并且在含量较低的情况下就能使导电胶达到良好的导电性能，不仅可以降低成本，也可减轻导电胶的负载，使导电胶的性能更加优越，成为银填充导电粘接剂的性能改进剂。
PuNen-Wen通过化学插层热剥离石墨，然后经NH3热处理制备出氮掺杂石墨烯纳米片（N-GNS）。由于N-GNS具有大的比表面积、高的纵横比和良好的导电性，所以只需要1%（质量分数）的N-GNS，就能够达到渗流阈值。并且用N-GNS作为导电填料所制备的导电胶性能高于使用碳黑或多壁碳纳米管所制备的导电胶性能。
2.3 镀银导电胶
在常用导电填料中，由于银具有优异的导电和导热性能，常常成为导电填料的首选，但其价格昂贵，生产成本很高。许多研究表明，利用化学电镀的方法向较便宜的导电填料上镀银所制备的新型导电填料性能优异，可大大降低生产成本。
ChenShilong用在固化过程中原位生成并烧结银纳米粒子（AgNPs）这种简便方法制备出了一种低成本、高导电性镀银铜片填充的各向同性导电胶（ICAS）。该Ag-三乙醇胺复合物是由在环氧树脂基体中的AgNO3和三乙醇胺的络合反应得到的。在固化温度下，银纳米粒子是由银-三乙醇胺络合物热分解原位产生的。烧结固定在镀银铜片表面上的银纳米粒子能有效地防止暴露的铜被氧化。与体积电阻率为9.6Ω·cm、没有银纳米粒子的各向同性导电胶相比，填充了AgNPs的各向同性导电胶体积电阻率低于6.62Ω·cm。这种简便的方法将为电子封装领域提供性能高且成本低的各向同性导电胶。
ZhangYi首先用膨胀石墨（EG）制备纳米石墨微片，再利用化学电镀的方法向纳米石墨微片上镀银，最终制备出镀银纳米石墨微片。用丙烯酸树脂作为树脂基体，镀银纳米石墨微片为导电填料，制备出一种新型导电胶。通过扫描电子显微镜（SEM），X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR），透射电子显微镜（TEM）来分析和表征镀银纳米石墨微片和导电胶的微观结构。结果表明，镀银纳米石墨微片性能优异并均匀分散在丙烯酸酯树脂中。当导电填料的质量分数为40%时，导电胶的导电率增加至2.60×10-2S/cm并且180°剥离强度和剪切强度保持在较高水平。由热重分析可知，导电胶具有良好的热稳定性。
3 结束语
综上所述，加强对导电胶粘接可靠性的研究分析，对于其良好实际效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的导电胶粘接可靠性分析过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 向昊，曾黎明，胡传群.各向异性导电胶的研究与应用现状[J].粘接.2017（11）：60-62.
[2] 何影翠.导电胶的研究与发展[J].化学与黏合.2017（01）：115-116.