覆納米銀銅粉填充導(dǎo)電膠的制備工藝及性能研究.pdf

1、由于環(huán)境污染對電子封裝提出了無鉛化要求，在電子制造領(lǐng)域中，Sn-Pb焊料的代替物研發(fā)是廣大研發(fā)工作者的目標(biāo)。目前存在的兩種材料替代物有無鉛釬料和導(dǎo)電膠，然而無鉛釬料釬焊溫度高、制備工藝復(fù)雜、價格昂貴，并不適用于所有的工業(yè)生產(chǎn)；導(dǎo)電膠具有低的固化溫度、廣泛的適用范圍、強(qiáng)的細(xì)線印刷能力、工藝簡單等諸多優(yōu)點。然而目前研發(fā)的導(dǎo)電膠存在著電阻率偏高，機(jī)械性能不佳等缺點。本文創(chuàng)新性地采用改性后的微米級銅粉，即在銅粉上化學(xué)鍍納米銀顆粒，作為金屬填料；

2、系統(tǒng)地從理論計算和實驗驗證兩方面考察了導(dǎo)電膠的固化工藝對電性能及剪切強(qiáng)度的影響；考察了所制備的導(dǎo)電膠對銅板的連接性（電性能和機(jī)械性能）；并對納米填料對導(dǎo)電膠導(dǎo)電機(jī)理影響進(jìn)行了分析。
　　利用化學(xué)鍍的方法，使用銀配離子溶液[Ag(I)-DM]+為銀源，硼氫化鈉為還原劑，在微米級銅粉（300目）上鍍覆上納米銀顆粒，得到改性后的金屬填料。采用環(huán)氧樹脂E51為基體樹脂，甲基四氫鄰苯二甲酸酐（MTHPA）為固化劑，并利用硅烷類偶聯(lián)劑KH-5

3、50改善金屬與樹脂界面，并改善導(dǎo)電性和機(jī)械性能。其中樹脂基體、固化劑、偶聯(lián)劑的配比為質(zhì)量比100:80:1。
　　利用示差量熱掃描儀（DSC），得到數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)電膠固化工藝的理論計算。結(jié)果表明：填料添加量為3.17 vol.％時放熱量最大，是添加量的特征值；并在特征值下，通過外推法得到了放熱峰中三個溫度特征值，開始固化溫度150℃、峰值固化溫度172℃、結(jié)束固化溫度195℃；再利用n級反應(yīng)模型及Kissinger, Grance關(guān)系

4、式計算活化能、反應(yīng)級數(shù)及頻率因子，得到各個溫度下，固化度與固化時間的關(guān)系式。通過計算的到在上述溫度下達(dá)到各自最大固化度所需要的時間分別為120min、100min、60min。
　　通過具體實驗探究填料體積分?jǐn)?shù)、固化時間、固化溫度三個固化工藝參數(shù)對導(dǎo)電膠性能的影響。結(jié)果表明填料體積分?jǐn)?shù)與電阻率仍存在滲流現(xiàn)象，滲流閾值為23.5vol.%；固化時間越長固化越完全，電阻率越低，但是固化時間過長樹脂基體易老化，給電性能帶來不良影響；在1

5、00～200℃溫度范圍內(nèi)，固化溫度越高電阻率越低，即溫度越高為樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)提供的能量更多，反應(yīng)進(jìn)行地越充分，導(dǎo)電性越好。通過實驗驗證，填料體積分?jǐn)?shù)為23.5vol.%的導(dǎo)電膠，在200℃固化60min時體積電阻率最低為6.386×10-6Ω·cm，與理論計算值相符。
　　本課題導(dǎo)電膠對無氧紫銅板的連接性進(jìn)行探究結(jié)果表明，連接銅板后電阻率均較導(dǎo)電膠塊體的電阻率均有所下降；總結(jié)發(fā)現(xiàn)影響導(dǎo)電膠剪切強(qiáng)度的因素主要有：導(dǎo)電膠的內(nèi)聚強(qiáng)度以

6、及導(dǎo)電膠與金屬基板的粘結(jié)強(qiáng)度，氣孔的多少，金屬填料是否有拔脫現(xiàn)象。其中，金屬的添加量越大導(dǎo)電膠與金屬基板的粘結(jié)強(qiáng)度越大，固化時間越長導(dǎo)電膠內(nèi)聚力越大而與基板的粘結(jié)強(qiáng)度下降；金屬添加量越大固化時間越長氣孔越多，剪切強(qiáng)度下降越大；在高溫下可觀察到金屬的拔脫現(xiàn)象，并會使剪切強(qiáng)度明顯下降。綜合考慮其電性能，得到最佳的固化工藝，即采用23.5vol.%的填料成分，在170℃峰值固化溫度下固化100min是最為合理的固化工藝方案。
　　最后對