Pegamento conductorEs un adhesivo solidificado o secado con cierta conductividad eléctrica, aplicado al embalaje y Unión de pantallas LCD (lcd), diodos emisores de luz (led), chips de circuitos integrados (ic), componentes de placas de circuito impreso (pcba), bloques de matriz de puntos, condensadores cerámicos, interruptores de película delgada, tarjetas inteligentes, identificación por radiofrecuencia y otros componentes y componentes electrónicos, con la tendencia de reemplazar gradualmente la soldadura tradicional de Estaño. El adhesivo conductor, conocido como adhesivo conductor, es un adhesivo que no sólo puede pegar eficazmente varios materiales, sino que también tiene propiedades conductoras. La preparación de materiales poliméricos conductores es más compleja y está lejos de la aplicación práctica, por lo que todos los ampliamente utilizados sonPegamento conductor relleno.
Introducción 2 el pegamento conductor es un adhesivo con cierta conductividad eléctrica después de solidificarse o secarse. generalmente toma la resina de matriz y el relleno conductor, es decir, las partículas conductoras, como los principales componentes. a través de la Unión de la resina de matriz, las partículas conductoras se combinan para formar un canal conductor y realizar la conexión eléctrica del material pegado. Debido a que la resina de base del pegamento conductor es un adhesivo, se puede elegir la temperatura de curado adecuada para la unión, comoAdhesivo de resina epoxiSe puede solidificar a temperatura ambiente a 150 ° c, muy por debajo de la temperatura de soldadura por encima de 200 ° C para la soldadura de estaño y plomo, lo que evita la posible deformación del material, el daño térmico de los dispositivos electrónicos y la formación de tensiones internas debido a las altas temperaturas de soldadura. Al mismo tiempo, debido a la miniaturización de los componentes electrónicos, la miniaturización y el rápido desarrollo de la alta densidad y la Alta integración de las placas de circuito impreso, la distancia mínima de 0,65 mm para la soldadura de plomo y estaño está lejos de satisfacer las necesidades reales de las conexiones conductoras, mientras que el pegamento conductor se puede hacer en pulpa para lograr una alta resolución lineal. Además, el proceso de pegamento conductor es simple y fácil de operar, lo que puede mejorar la eficiencia de la producción y evitar la contaminación ambiental causada por el metal pesado plomo en la soldadura de estaño y plomo. Por lo tanto, el pegamento conductor es una opción ideal para reemplazar la soldadura de plomo y estaño y lograr la conexión eléctrica. Los rellenos conductores añadidos al pegamento conductor de relleno son generalmente polvos metálicos. Debido a los diferentes tipos, tamaño de partícula, estructura y cantidad de polvo metálico utilizado, así como los diferentes tipos de matriz de adhesivos utilizados, los tipos de adhesivos conductores y sus propiedades también son muy diferentes.
La resina sintética tiene conductividad eléctrica después de agregar un cierto relleno metálico o negro de carbono conductor. El carbono puede ser cualquiera de los tipos de carbono amorfos, como el negro de carbón de acetileno o el polvo de grafito triturado. EnAdhesivo Epóxido conductorO el polvo de plata fina se utiliza comúnmente en recubrimientos conductores, cuya ventaja es que tiene una conductividad adecuada a la sal y el óxido, por lo que permite una pequeña cantidad de oxidación o corrosión, y el proceso anticorrosivo no es tan importante como el método de película delgada, en el que la resistencia de la interfaz juega un papel importante.
En comparación con el oro, la plata es el relleno conductor más adecuado porque es barato y tiene baja resistencia. Sin embargo, en condiciones de alta temperatura y potencial de corriente continua, la plata migra electroliticamente a la superficie de la capa de caucho, pero el polvo de cobre plateado no migra y el oro no migra. La cantidad máxima de adición de polvo de plata es de aproximadamente 85% (masa), y la conductividad eléctrica se reduce significativamente cuando la cantidad de adición de polvo de plata es inferior a la cantidad óptima (alrededor del 65%), mientras que la resistencia a la adherencia es alta. La conductividad eléctrica del carbono (grafito) es bastante pequeña, muy inferior a la del oro y la plata. Otros rellenos metálicos disponibles son níquel - aluminio y cobre, cada uno de los cuales tiene un problema especial de oxidación. Por lo tanto, es difícil formar contacto entre partículas y partículas en comparación con partículas metálicas esféricas. Desafortunadamente, el recubrimiento de magnesio en la superficie del polvo de plata libera gas a altas temperaturas y contamina componentes clave, como en aplicaciones microelectrónicas. Algunos polvos de plata no están recubiertos, por lo que no liberan productos de gas. El cobre y el aluminio forman películas de óxido que reducen la conductividad eléctrica al obstaculizar el contacto de las partículas con ellas.
Hay muchas variedades de adhesivos conductores de tres categorías, desde el punto de vista de la aplicación, los adhesivos conductores se pueden dividir en dos categorías: adhesivos conductores generales y adhesivos conductores especiales. Los adhesivos conductores generales solo tienen ciertos requisitos para la conductividad eléctrica y la resistencia a la adherencia de los adhesivos conductores. además de los ciertos requisitos para la conductividad eléctrica y la resistencia a la adherencia, los adhesivos conductores especiales también tienen ciertos requisitos especiales, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a bajas temperaturas, solidificación instantánea, heterogeneidad y transparencia.
De acuerdo con las características del proceso de solidificación, los adhesivos conductores se pueden dividir en adhesivos conductores curados, fundidos en caliente, aglomerados a alta temperatura, disolventes y sensibles a la presión.
Según el tipo de partículas conductoras en el pegamento conductor, el pegamento conductor se puede dividir enPegamento conductor de plata, pegamento conductor de oro, pegamento conductor de cobre y pegamento conductor de carbón. El más utilizado es el pegamento conductor de plata.
De acuerdo con el tipo químico del material de base en el pegamento conductor, el pegamento conductor se divide en pegamento conductor inorgánico y pegamento conductor orgánico. Los adhesivos conductores inorgánicos tienen una buena resistencia a altas temperaturas, pero una mala resistencia a la adherencia de los metales, principalmente adhesivos conductores de resina epoxi, adhesivos conductores de resina fenol, adhesivos conductores de poliuretano, adhesivos conductores de resina termoplástica y adhesivos conductores de poliimida. El más utilizado es el pegamento conductor de resina epoxi. De acuerdo con la composición de la base, se puede dividir en dos categorías principales: tipo estructural y tipo de relleno. El tipo estructural se refiere al material polimérico en sí como matriz de pegamento conductor, que es un pegamento conductor con conductividad eléctrica; El tipo de relleno se refiere al pegamento conductor que generalmente se utiliza como sustrato y se basa en la adición de rellenos conductores para que el líquido de pegamento tenga un efecto conductor.
1) de acuerdo con la matriz, se puede dividir en pegamento conductor termoplástico y pegamento conductor termostático.Pegamento conductor TermoplásticoLa cadena molecular de la resina de matriz es muy larga y tiene pocas cadenas secundarias, y tiene una mejor movilidad cuando se solidifica a altas temperaturas y se puede reutilizar. Por su parte, los materiales de base de los adhesivos conductores termoestables son inicialmente monómeros o prepolímeros, que se polimerizan durante el proceso de solidificación, y las cadenas de polímeros se unen para formar una estructura de malla tridimensional reticulada, que no es fácil de fluir a altas temperaturas.
2) de acuerdo con la teoría del motor guía, se divide en pegamento conductor intrínseco y pegamento conductor compuesto. Los adhesivos conductores intrínsecos se refieren a los polímeros conjugados cuya estructura molecular en sí tiene una función conductora, que tienen una alta resistencia eléctrica, poca estabilidad y repetibilidad conductoras y un alto costo, por lo que rara vez se estudian. El pegamento conductor compuesto se refiere a la adición de rellenos conductores a una matriz de polímero orgánico para que tenga propiedades conductoras similares a las del metal, y la investigación actual se centra principalmente en esta pieza.
3) se divide en dos categorías principales: isotrópico (icas) y isotrópico (acas) de acuerdo con la dirección de conducción. El primero tiene las mismas propiedades eléctricas en todas las direcciones; Este último está aislado en la dirección XY y conduce electricidad en la dirección Z. Al seleccionar diferentes formas y cantidades de rellenos añadidos, se pueden hacer adhesivos conductores isotrópicos o isotrópicos, respectivamente. Los dos adhesivos conductores tienen sus propias fortalezas, y la investigación actual se centra principalmente en estos últimos.
4) de acuerdo con los diferentes sistemas de curado, el pegamento conductor se puede dividir en pegamento conductor solidificado a temperatura ambiente, pegamento conductor solidificado a temperatura media, pegamento conductor solidificado a alta temperatura y pegamento conductor solidificado a luz ultravioleta. El tiempo de curado a temperatura ambiente es demasiado largo, generalmente se necesitan horas a días, y la resistencia al volumen es propensa a cambios cuando se almacena a temperatura ambiente, por lo que se utiliza menos en la industria. El pegamento conductor solidificado a temperatura media tiene excelentes propiedades mecánicas y la temperatura de curado es generalmente inferior a 150 ℃. este rango de temperatura puede coincidir mejor con la temperatura de uso y la resistencia a la temperatura de los componentes electrónicos, por lo que es un pegamento conductor más utilizado en la actualidad.
Cuando el pegamento conductor solidificado a alta temperatura se solidifica a alta temperatura, las partículas metálicas son propensas a la oxidación, la velocidad de curado es rápida, y el tiempo de curado debe ser más corto cuando se utiliza el pegamento conductor, por lo que también se utiliza menos. El pegamento conductor de curado ultravioleta se basa principalmente en la irradiación ultravioleta para causar una reacción de curado de la matriz de resina, que se solidifica rápidamente, y la matriz de resina se puede conservar durante mucho tiempo en condiciones de protección contra la luz, que es un nuevo método de curado.
5) los adhesivos conductores clasificados por partículas conductoras se pueden dividir en adhesivos conductores de oro,Pegamento conductor de plata, pegamento conductor de cobre, pegamento conductor de carbono, pegamento conductor de nanotubos de carbono, etc.
El polvo de au tiene una excelente conductividad eléctrica y estabilidad química y es el relleno conductor ideal, pero es caro y generalmente solo se utiliza cuando los requisitos son altos. El precio del polvo de AG es relativamente bajo, la conductividad eléctrica es mejor y no es fácil de oxidar en el aire, pero la electromigración se producirá en un ambiente húmedo, lo que reducirá la conductividad eléctrica del pegamento conductor. El polvo de cobre y el polvo de ni tienen una buena conductividad eléctrica y un bajo costo, pero son fáciles de oxidar en el aire, lo que hace que la conductividad eléctrica sea peor. Por lo tanto, Los rellenos conductores generalmente eligen AG o cu.
El tamaño de las partículas y la forma de los rellenos conductores tienen un impacto directo en las propiedades eléctricas de los adhesivos conductores. El efecto de conducción eléctrica de los rellenos de gran tamaño de partícula es mejor que el de los pequeños, pero al mismo tiempo traerá una reducción de la resistencia a la conexión. La conductividad eléctrica y la resistencia de conexión de los rellenos amorfos (en forma de escamas o fibras) son mejores que las esféricas. Sin embargo, los adhesivos conductores isotrópicos solo pueden utilizar rellenos esféricos con una distribución de tamaño de partícula más estrecha. El uso combinado de rellenos de diferentes tamaños y formas puede obtener una mejor conductividad eléctrica y resistencia a la conexión.
Cuatro componentes
El pegamento conductor se compone principalmente de matriz de resina, partículas conductoras y aditivos dispersos, aditivos, etc. La matriz incluye principalmente resina epoxi, resina acrílica, policloroéster, etc. Aunque las estructuras propias de los polímeros de tipo altamente conjugados también son conductoras eléctricas, como las estructuras de piridina macromolecular, que pueden conducir a través de electrones o iones, la conductividad eléctrica de este tipo de adhesivos conductores solo puede alcanzar el nivel máximo de semiconductores, no puede tener una resistencia tan baja como el metal y es difícil desempeñar el papel de conexión eléctrica. La mayoría de los adhesivos conductores utilizados en el mercado son de tipo relleno.
Pegamento conductor de rellenoEn principio, la matriz de resina se puede utilizar en varios tipos de matriz de resina de hubble, y los adhesivos termostáticos comunes son generalmente sistemas de adhesivos como resina epoxi, resina de silicona, resina de poliimida, resina de formaldehído, poliuretano, resina acrílica y otros sistemas de adhesivos. Estos adhesivos forman una estructura esquelética molecular de adhesivos conductores después de la curación, proporcionando garantías de propiedades mecánicas y propiedades de unión, y haciendo que las partículas de relleno conductores formen canales. Debido a que la resina epoxi se puede curar a temperatura ambiente o por debajo de 150 ° C y tiene una rica fórmula para diseñar propiedades, predominan los adhesivos conductores a base de resina epoxi. El pegamento conductor requiere que las partículas conductoras en sí tengan buenas propiedades conductoras y el tamaño de las partículas debe estar dentro del rango adecuado, que se puede agregar a la matriz del pegamento conductor para formar un canal conductor. Los rellenos conductores pueden ser polvos y grafito de oro, plata, cobre, aluminio, zinc, hierro y níquel y algunos compuestos conductores.
Otro componente importante del pegamento conductor es el disolvente. Debido a que la adición de rellenos conductores es de al menos más del 50%, por lo quePegamento conductorLa viscosidad de la matriz de resina aumenta considerablemente, lo que a menudo afecta las propiedades tecnológicas del adhesivo. Para reducir la viscosidad y lograr una buena procesabilidad y propiedades teológicas, además de elegir una resina de baja viscosidad, generalmente es necesario agregar un disolvente o un diluyente activo, en el que el diluyente activo se puede utilizar directamente como matriz de resina y solidificar la reacción. Aunque la cantidad de disolvente o diluyente activo no es grande, juega un papel importante en el pegamento conductor, que no solo afecta la conductividad eléctrica, sino que también afecta las propiedades mecánicas del solidificado. Los disolventes (o diluyentes) de uso común generalmente deben tener un mayor peso molecular, volatilización lenta y la estructura molecular debe contener estructuras polares como segmentos polares de carbono y oxígeno. La cantidad de adición del disolvente debe controlarse dentro de un cierto rango para no afectar las propiedades generales de la Unión del gel conductor.
Además de la matriz de resina, el relleno conductor y el diluyente, otros componentes del pegamento conductor, al igual que el adhesivo, también incluyen agentes de enlace cruzado, agentes de acoplamiento, conservantes, endurecedores y agentes de thixotropismo.
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