影響導(dǎo)電膠的性能的因素
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摘要: 在實(shí)際生產(chǎn)生活中,導(dǎo)電膠有很多應(yīng)用。在應(yīng)用的過(guò)程中,有很多因素可以影響導(dǎo)電膠性能的發(fā)揮,如:濕度、溫度、外力等等。這些因素可能會(huì)影響導(dǎo)電膠的粘接強(qiáng)度和導(dǎo)電膠的電阻系數(shù)。通常會(huì)采用加速試驗(yàn)的方法來(lái)檢測(cè)導(dǎo)電膠是否符合實(shí)際應(yīng)用的需要,比如高溫高濕、加載荷/應(yīng)力、熱循環(huán)、熱沖擊等。一般
在實(shí)際生產(chǎn)生活中,導(dǎo)電膠有很多應(yīng)用。在應(yīng)用的過(guò)程中,有很多因素可以影響導(dǎo)電膠性能的發(fā)揮,如:濕度、溫度、外力等等。這些因素可能會(huì)影響導(dǎo)電膠的粘接強(qiáng)度和導(dǎo)電膠的電阻系數(shù)。通常會(huì)采用加速試驗(yàn)的方法來(lái)檢測(cè)導(dǎo)電膠是否符合實(shí)際應(yīng)用的需要,比如高溫高濕、加載荷/應(yīng)力、熱循環(huán)、熱沖擊等。一般國(guó)際上規(guī)定商用導(dǎo)電膠在加速試驗(yàn)(高溫高濕環(huán)境(85℃、85%RH)中老化500h)前后電阻變化率小于20%,就認(rèn)為導(dǎo)電膠是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的[14]。下面我們分別介紹影響導(dǎo)電膠性能的因素。 3.1水分對(duì)導(dǎo)電膠的影響導(dǎo)電膠中的水可能發(fā)生塑化和浸漲兩種作用。水的塑化作用可以降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,強(qiáng)度和膠黏劑的模量;水的浸漲作用可以產(chǎn)生浸漲應(yīng)力,甚至發(fā)生不可逆的物理化學(xué)的變化。水可以侵蝕膠黏劑和基體的界面從而降低了接頭的強(qiáng)度[13]。 3.2高溫對(duì)于粘接強(qiáng)度的影響 高溫對(duì)于粘接強(qiáng)度的影響是很大的:如果導(dǎo)電膠的熔點(diǎn)較低,如一些熱塑性的膠黏劑,在室溫下性能優(yōu)良,但是當(dāng)溫度升高,接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的時(shí)候,塑性流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致接頭變形,強(qiáng)度變低。如果是一些熱固性的材料,高溫下不軟化流動(dòng),它們的關(guān)鍵的問(wèn)題是熱氧化和高溫分解導(dǎo)致的強(qiáng)度降低[13]。低溫對(duì)于粘接強(qiáng)度也是有影響的:導(dǎo)電膠里面是有應(yīng)力的,在室溫下,低模量的導(dǎo)電膠通過(guò)變形很容易消除應(yīng)力集中,而在低溫下,彈性模量增加,導(dǎo)電膠很難消除應(yīng)力集中。導(dǎo)電膠內(nèi)部存在著應(yīng)力集中和應(yīng)力梯度,可能使導(dǎo)電膠由于應(yīng)力太大,膠接處發(fā)生膨脹和收縮的變化,導(dǎo)致膠接處失效[13]。 3.3電化學(xué)腐蝕對(duì)于接觸電阻的影響 有學(xué)者研究出來(lái)電化學(xué)腐蝕是接觸電阻不穩(wěn)定的主導(dǎo)因素。而電化學(xué)腐蝕通常要具備以下的幾個(gè)條件:(1)有水和電解質(zhì)存在;(2)有電化學(xué)勢(shì)不同的金屬接觸;(3)兩種金屬要有一種的電化學(xué)勢(shì)低于0.4V[8]。 所以為了抑制電化學(xué)腐蝕,我們應(yīng)選取以下措施:
(1)選取吸水性較小的導(dǎo)電膠。樹(shù)脂基體和固化劑對(duì)于導(dǎo)電膠的吸水性都有較大影響。脂肪族環(huán)氧樹(shù)脂比雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂的吸水性高化學(xué)與黏合CHEMISTRYANDADHESION 該優(yōu)先選擇雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂;而固化劑中,由于六氫苯酐固化后其中的極性的官能團(tuán)很少,所以吸水性也較低,經(jīng)過(guò)高溫高濕老化后,接觸電阻也最穩(wěn)定。 (2)添加有機(jī)抗腐蝕劑。有機(jī)抗蝕劑可以附著在金屬表面,形成一層保護(hù)膜,來(lái)隔離外界的水和空氣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,使用抗腐蝕劑后,導(dǎo)電膠在高溫高濕下的穩(wěn)定性有了很大的提高。 (3)添加除氧劑。電化學(xué)腐蝕的很重要的要素是氧氣,我們可以通過(guò)添加一些還原劑來(lái)除去與導(dǎo)電膠接觸的水中的氧氣。添加除氧劑對(duì)于導(dǎo)電膠的力學(xué)性能和粘接性能沒(méi)什么太大的影響,但是由于除氧劑是不斷被消耗的,隨著時(shí)間的推移,導(dǎo)電膠里的除氧劑不斷減少,它對(duì)于氧氣的抑制作用就會(huì)減少,所以這個(gè)方法只是起一個(gè)減緩的作用[8]。另外,金屬如Cu涂覆表面的接頭受水的侵蝕嚴(yán)重,可能是因?yàn)榻饘貱u到了基體的表面并發(fā)生了氧化,彈性填料相對(duì)硬性填料能更好地補(bǔ)償在熱循環(huán)下產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力,所以目前諸多研究工作者把工作重點(diǎn)放在以聚合物復(fù)合導(dǎo)電粒子作為導(dǎo)電膠的導(dǎo)電填料[14]。對(duì)于銅導(dǎo)電膠還可以采取在銅表面鍍銀的方法來(lái)防止氧化,經(jīng)過(guò)高溫暴露實(shí)驗(yàn)(80℃,1000h)后,電性能和機(jī)械性能和銀導(dǎo)電膠基本相當(dāng),但是熱循環(huán)50~100次后,接觸電阻增加。
3.4外力沖擊對(duì)導(dǎo)電膠影響 印刷電路板在裝配的過(guò)程中,難免會(huì)發(fā)生碰撞和振動(dòng)等沖擊,必然要求在此應(yīng)用的導(dǎo)電膠具有良好的耐沖擊的性能,導(dǎo)電膠與現(xiàn)有的錫鉛焊料的強(qiáng)度相比稍有不足。NCMS要求對(duì)于PLCC(塑料有引線芯片封裝)載體可以經(jīng)受6次從1.524m的高度掉下,但是現(xiàn)有的導(dǎo)電膠材料大多不能滿足這一點(diǎn)[8]。基體膠是影響導(dǎo)電膠沖擊韌性的重要因素,導(dǎo)電膠中通常采用的環(huán)氧樹(shù)脂韌性差,所以對(duì)導(dǎo)電膠基體進(jìn)行化學(xué)或物理增韌在改善導(dǎo)電膠沖擊性能上可以達(dá)到比較理想的效果。
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