论文部分内容阅读
与传统Sn/Pb焊料相比,导电胶由于具有环境友好、加工条件温和、应力低、可粘接间距细、可维修性能好等优点,而被广泛应用于电子封装、电磁屏蔽、电子标签等领域。然而,目前市场上的导电胶仍存在一些缺点和不足,很难满足电子技术等领域快速发展的需求。比如:导电性差,银填充量高导致成本较高、粘接强度低,柔性差、容易开裂,材料均匀性差等。本文从导电胶的基体、填料、以及填料的分散方法等方面开展了一系列研究工作,从而改善传统导电胶的一些不足。主要内容如下: (1)首先从导电胶的组成筛选研究出发,分别研究了不同环氧树脂、不同固化剂以及不同形貌的市售银粉对导电性能的影响,最终得到了具有优异导电性能的导电胶。选用三种不同类型的环氧树脂(Epon828、DER354和TDE-85)作为导电胶的基体,并制备了导电胶。结果发现,选用TDE-85的导电胶的导电性能最好,Epon828导电胶的导电性能最差。选用三种不同类型的固化剂(甲基六氢邻苯二甲酸酐、594和双氰胺),制备了导电胶。选用甲基六氢邻苯二甲酸酐的导电胶的导电性能最好,而双氰胺的导电胶的导电性能最差。另外,还选用几种不同形貌的市售银粉制备了导电胶。片状银粉填充的导电胶的导电性能最好,而银纳米颗粒填充的导电胶的导电性能最差,微晶状银粉填充的导电胶的导电性能介于片状银粉和银纳米颗粒之间。 (2)通过搭配不同形貌的银填料,制备了二元(片+颗粒,片+线)和三元(片+颗粒+线)导电胶,最终获得了性能优异的低银填充量的导电胶。结果表明,添加少量银纳米颗粒或者银纳米线都可以提高片状银粉填充的导电胶的导电性能,而如果把它们同时添加到片状银粉填充的导电胶中,在提高导电性方面它们还呈现出协同作用。另外,还考察了导电胶的粘接性能,最终得到了综合性能优异的导电胶的配方,即填充量为30.0wt%片状银粉、7.5wt%银纳米颗粒和2.5wt%银纳米线的导电胶。经对比,此配方的导电胶的综合性能要好于文献报道的导电胶和商业导电胶。且银填料总含量仅为40 wt%,显著降低了导电胶的成本。 (3)用一种绿色环保的方法,制备了两种微米花状银粉,并将这两种微米花状银粉作为填料制备了性能优异的新型导电胶。微米花状银粉A的花瓣尺寸较小、空心;微米花状银粉B花瓣很大、3D伸向各个方向。结果表明,用两种微米花状银粉制备的导电胶的导电性能非常好,尤其是微米花状银粉B填充的导电胶的导电性能更好,在20wt%的填充量下,电阻率只有4.8×10-3Ω·cm。这是由于微米花状银粉具有独特的三维立体结构,有利于三维导电网络的形成,使得导电性能比较好。另外,制备的导电胶的粘接性能优良,花状银粉A填充的导电胶的粘接性能更好。本研究还发现,与片状银粉、银纳米颗粒及银纳米线相比,微米花状银粉具有很多优点,更适合用作导电胶的填料。 (4)以柔性环氧为基体、片状银粉和一维柔性纳米导电材料为填料制备了具有优异综合性能的柔性导电胶。所用的一维柔性纳米导电材料为银纳米线或者碳纳米管。结果表明,加入适量的一维柔性纳米导电材料,不仅可以提高柔性导电胶的导电性能,还可提高柔性导电胶的柔性。制备的柔性导电胶具有优异的综合性能,比商业导电胶、商业柔性导电胶更适用于柔性电子产品。在应用方面,还成功地将柔性导电胶应用于制备柔性电子标签。 (5)将少量氧化石墨烯加入到聚氨酯树脂中,有效改善了银纳米线的分散,从而制备了具有高导电性能的Ag-NW/GO/PU复合导电薄膜。GO改善了银纳米线的团聚和下沉,促进了银纳米线的均匀分散,使得复合导电薄膜的导电性能得到了显著提高。另一方面,由于GO不导电,添加过多的GO时,复合导电薄膜的导电性能变差。添加少量GO改善银纳米线分散的方法简单、有效,对银纳米线的分散作用要比传统分散剂的分散作用好。另外,制备的Ag-NW/GO/PU导电复合薄膜具有优异的导电性能,高于文献报道的以银纳米线为填料的复合导电薄膜的导电性能。