如何提高导电胶的导电性能

导电性是判断导电胶性能的重要标准。一般认为电子封装导电胶的体电阻率应小于1×10-4Ω·cm。许多学者致力于开发低成本、高导电性的导电胶，一般有几种方法可以提高导电胶的性能：

(1)选择合适的导电填料。

导电胶的导电性主要来自导电填料，因此导电填料的形状、粒径和类型对导电胶的导电性有很大的影响。研究表明，与球形填料之间的点接触相比，片状和纤维填料可以增加填料的接触面积和接触概率，从而提高导电胶的导电性。更多的学者将两者混合在一起，以获得导电胶具有更高的导电性。

例如，在树脂基体中加入微米片状银粉和微米球状银粉颗粒，使银的质量百分比保持在75%。他们发现，当球状银粉的添加量达到8%时，导电胶的体积电阻率突然降低到1.26×10-4ω·cm。500h老化实验在85℃/85%RH的条件下进行，发现体积电阻率能保持稳定。

为了更好地提高导电胶的导电性，降低其成本，人们经常使用混合填料。例如，将不同的碳纳米管（双壁碳纳米管DWCNTS和多壁碳纳米管MWCNTS）添加到银-环氧导电胶系统中，发现添加微量碳纳米管可以降低系统的渗流阈值，并在银填充量较低的情况下获得较高的导电性，因为碳纳米管可以在银颗粒之间形成导电桥，从而提高导电胶的导电性。通过在银导电胶中加入纳米银颗粒和纳米银线，可以观察到纳米银颗粒和纳米线在导电胶中均匀分散，形成导电通路，在相对较低的银填充条件下获得导电性能高的导电胶。

(2)纳米填料原位生成

其空间分布状态得到了优化。如果能在粘合剂基体中原位生成纳米填料，也能有效避免不使用分散剂对纳米填料团聚的不利影响。此外，对于纳米-微米混合填料系统，导电胶通常由两种填料制成，如果纳米填料在微米填料表面生成，也可以有效改善其分布。

研究人员以环氧树脂和甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)为导电胶基体，在二甲氨基苯甲醛(DABA)中加入还原剂，在固化温度下还原银离子，产生20~30nm银纳米颗粒。

一些研究人员还实现了微米银片上银纳米颗粒的原位生成：首先在乙醇中加入碘和微米银片，产100nm以下的碘化银纳米簇；然后以硼氢化钠为还原剂，将碘化银纳米簇还原为银单质，得到表面原位生成的纳米结构。填料的导电胶电阻率可达10-5Ω·cm。

在乙醇还原银离子溶液中加入平均直径为8.9μm的银片，纳米银颗粒可直接在微米银片表面还原生长。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等分散剂在还原过程中不需要添加，也避免了填料表面绝缘层的覆盖影响电接触。填料增重1%的导电胶电阻率在渗流阈值附近下降了两个数量级。

(3)纳米银粒子的低温烧结

纳米银粉具有较高的表面能量，前熔化，与其他金属填料渗透连接，形成良好的导电网络。因此，纳米银粒子的低温烧结也成为提高导电胶导电性能的途径之一。

研究人员研究了银-三乙醇胺在银包铜粉中的应用。他们用硝酸银和三乙醇胺制备了银-三乙醇胺混合物，并添加了环氧-银包铜粉导电胶系统，发现银-三乙醇胺在固化温度下分解为纳米银颗粒（Agnps）和三乙醇胺。分解后的纳米银颗粒会在银包铜粉表面烧结，有效防止铜氧化。此外，纳米银颗粒的烧结还会促进导电填料的冶金结合，增加银包铜粉的接触面积，进一步提高导电胶的导电性。实验发现，与传统银包铜粉相比，制备的导电胶系统具有良好的导电性和稳定性：体积电阻率从9.6×104Ω·cm下降到6.62×104Ω·cm。85℃/85%RH固化500h后，接触电阻比前23%下降到6.7%。

此外，在以片状银粉为主要填料的导电胶中加入少量表面活性剂处理的纳米银粉。退火后，纳米银颗粒在片状银粉之间烧结，获得体积电阻率为5×10-6电胶。

(4)添加低熔点合金。

由于低熔点合金可以在导电胶的固化温度下熔化，当导电胶冷却时，低熔点合金再次凝结，导电胶内的导电填料形成冶金连接，从而降低导电胶的整体接触电阻。

以双酚F环氧树脂、双氰胺为固化剂，银粉为金属填料制成导电胶，研究了低熔点合金Snbi对导电胶性能的影响。发现适量的Snbi合金可以提高导电性和剪切强度，但过量的Snbi合金会降低这些性能。当w(Snbi)为15%时，导电胶的性能更好。此时，导电胶的体积电阻率为3.4×10-4Ω·cm，剪切强度为12.56mpa。

(5)提高聚合物基体的收缩率。

通过研究树脂基体固化收缩率对导电胶体积电阻率的影响，研究人员发现导电胶在固化前不导电，导电性发生在树脂基体凝胶阶段，导电胶体积电阻率变化较小。

研究表明，体积电阻率与树脂基体的固化收缩率成反比。结论是，一方面，基树脂的固化和收缩可以使导电填料之间的接触更紧密，降低接触电阻，另一方面，它可以减少原始远离的颗粒之间的距离，降低隧道穿透电阻。因此，选择合适的聚合物基体来提高聚合物基体的固化收缩率，可以有效地提高导电胶的导电性。

(6)银粉表面处理。

研究表明，银表面的长链脂肪酸等有机润滑层会阻挡银之间的电流，增加导电胶的体积。

研究人员用丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸等短链二酸处理微米银片，发现处理过的导电胶比未处理过的微米银片导电胶高4~6倍，其中戊二酸和己二酸处理效果更好。

同样，纳米银粉采用硅烷偶联剂KH-560进行表面改性，发现KH-560可以通过化学键合吸附在纳米银颗粒表面，使其分散均匀。与没有KH-560改性的导电胶相比，其导电率提高了3~5倍。

(7)使用导电促进剂。

添加促进剂可部分去除颗粒表面的有机物，从而减少导电胶的体积。

阻率。一些研究人员在银包铜粉导电胶系统中添加DBGE作为导电胶促进剂，发现适当添加促进剂有助于提高导电胶的导电性，并发现导电性最好在促进剂质量百分比为2%时。