胶水(胶粘剂粘接剂)胶接工艺及导电胶水

描述

 

胶接是通过具有黏附能力的物质,把同种或不同种材料牢固地连接在起的方法。具有黏附能力的物质称为胶粘剂或黏合剂,被胶接的物体称为被粘物,胶剂和被黏物构成的组件称为胶接接头。其主要优点是操作简单、生产率高;工艺灵活、快速、简便;接头可靠、牢固、美观产品结构和加工工艺简单;省材、省力、成本低、变形小。容易实现修旧利废接技术可以有效地应用于不同种类的金属或非金属之间的联接等。

 

胶粘剂的组成

胶粘剂的组成

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现在使用的胶粘剂均是采用多种组分合成树脂胶粘剂,单一组分的胶粘剂已不能满足使用中的要求。合成胶粘剂由主剂和助剂组成,主剂又称为主料、基料或粘料;助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等,根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等成分。1.主剂主剂是胶粘剂的主要成分,主导胶粘剂粘接性能,同时也是区别胶粘剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种,甚至三种高聚物构成,要求具有良好的粘附性和润湿性等。通常用的粘料有:·天然高分子化合物如蛋白质、皮胶、鱼胶、松香、桃胶、骨胶等。2)合成高分子化合物①热固性树脂,如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、有机硅树脂等。②热塑性树脂,如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及缩醛类树脂、聚苯乙烯等。③弹性材料,如丁腈胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶等。④各种合成树脂、合成橡胶的混合体或接枝、镶嵌和共聚体等。

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2.助剂为了满足特定的物理化学特性,加入的各种辅助组分称为助剂,例如:为了使主体粘料形成网型或体型结构,增加胶层内聚强度而加入固化剂(它们与主体粘料反应并产生交联作用);为了加速固化、降低反应温度而加入固化促进剂或催化剂;为了提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化等性能而加入防老剂;为了赋予胶粘剂某些特定性质、降低成本而加入填料;为降低胶层刚性、增加韧性而加入增韧剂;为了改善工艺性降低粘度、延长使用寿命加入稀释剂等。包括:1)固化剂固化剂又称硬化剂,是促使黏结物质通过化学反应加快固化的组分,它是胶粘剂中最主要的配合材料。它的作用是直接或通过催化剂与主体聚合物进行反应,固化后把固化剂分子引进树脂中,使原来是热塑性的线型主体聚合物变成坚韧和坚硬的体形网状结构。固化剂的种类很多,不同的树脂、不同要求采用不同的固化剂。胶接的工艺性和其使用性能是由加人的固化剂的性能和数量来决定的。2)增韧剂

增韧剂的活性基团直接参与胶粘剂的固化反应,并进入到固化产物最终形成的一个大分子的链结构中。没有加入增韧剂的胶粘剂固化后,其性能较脆,易开裂,实用性差。加入增韧剂的胶接剂,均有较好的抗冲击强度和抗剥离性。不同的增韧剂还可不同程度地降低其内应力、固化收缩率,提高低温性能。

常用的增韧剂有聚酰胺树脂、合成橡胶、缩醛树脂、聚砜树脂等。

3)稀释剂稀释剂又称溶剂,主要作用是降低胶粘剂粘度,增加胶粘剂的浸润能力,改善工艺性能。有的能降低胶粘剂的活性,从而延长使用期。但加入量过多,会降低胶粘剂的胶接强度、耐热性、耐介质性能。常用的稀释剂有丙酮、漆料等多种与粘料相容的溶剂。4)填料填料一般在胶黏剂中不发生化学反应,使用填料可以提高胶接接头的强度、抗冲击韧性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用温度和耐热性,降低线膨胀系数、固化收缩率和成本等。常用的填料有氧化铜、氧化镁、银粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5)改性剂改性剂是为了改善胶黏剂的某一方面性能,以满足特殊要求而加入的一些组分,如为增加胶接强度,可加入偶联剂,还可以加入防腐剂、防霉剂、阻燃剂和稳定剂等。

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胶粘剂的分类

按成分来分类

胶粘剂种类很多,比较普遍的有:脲醛树脂胶粘剂、聚醋酸乙烯胶粘剂、聚丙烯酸树脂胶粘剂,聚丙烯酸树脂、聚氨酯胶粘剂、热熔胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、合成胶粘剂等等。

1、有机硅胶粘剂

是一种密封胶粘剂,具有耐寒、耐热、耐老化、防水、防潮、伸缩疲劳强度高、永久变形小、无毒等特点。近年来,此类胶粘剂在国内发展迅速,但目前我国有机硅胶粘剂的原料部分依靠进口。

2、聚氨酯胶粘剂

能粘接多种材料,粘接后在低温或超低温时仍能保持材料理化性质,主要应用于制鞋、包装、汽车、磁性记录材料等领域。

3、聚丙烯酸树脂

主要用于生产压敏胶粘剂,也用于纺织和建筑领域。

建筑用胶粘剂:主要用于建筑工程装饰、密封或结构之间的粘接。

4、 热熔胶粘剂

根据原料不同,可分为EVA热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚酯热熔胶、聚烯烃热熔胶等。目前国内主要生产和使用的是EVA热熔胶。聚烯烃系列胶粘剂主要原料是乙烯系列、SBS、SIS共聚体。

5、环氧树脂胶粘剂

可对金属与大多数非金属材料之间进行粘接,广泛用于建筑、汽车、电子、电器及日常家庭用品方面

6、脲醛树脂、酚醛、三聚氰胺-甲醛胶粘剂

主要用于木材加工行业,使用后的甲醛释放量高于国际标准。

木材加工用胶粘剂:用于中密度纤维板、石膏板、胶合板和刨花板等

7、合成胶粘剂

主要用于木材加工、建筑、装饰、汽车、制鞋、包装、纺织、电子、印刷装订等领域。目前,我国每年进口合成胶粘剂近20万吨,品种包括热熔胶粘剂、有机硅密封胶粘剂、聚丙烯酸胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、汽车用聚氯乙烯可塑胶粘剂等。同时,每年出口合成胶粘剂约2万吨,主要是聚醋酸乙烯、聚乙烯酸缩甲醛及压敏胶粘剂。

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按用途来分类

1、密封胶粘剂

主要用于门、窗及装配式房屋预制件的连接处。高档密封胶粘剂为有机硅及聚氨酯胶粘剂,中档的为氯丁橡胶类胶粘剂、聚丙烯酸等。在我国,建筑用胶粘剂市场上,有机硅胶粘剂、聚氨酯密封胶粘剂应是今后发展的方向,目前其占据建筑密封胶粘剂的销售量为30%左右。

2、建筑结构用胶粘剂

主要用于结构单元之间的联接。如钢筋混凝土结构外部修补,金属补强固定以及建筑现场施工,一般考虑采用环氧树脂系列胶粘剂。

3、汽车用胶粘剂

分为4种,即车体用、车内装饰用、挡风玻璃用以及车体底盘用胶粘剂。

目前我国汽车用胶粘剂年消耗量约为4万吨,其中使用量最大的是聚氯乙烯可塑胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂及沥青系列胶粘剂。

4、包装用胶粘剂

主要是用于制作压敏胶带与压敏标签,对纸、塑料、金属等包装材料表面进行粘合。纸的包装材料用胶粘剂为聚醋酸乙烯乳液。塑料与金属包装材料用胶粘剂为聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯胶粘剂及氰基丙烯酸酯胶粘剂。

5、电子用胶粘剂

消耗量较少,目前每年不到1万吨,大部分用于集成电路及电子产品,现主要用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅胶粘剂。用于5微米厚电子元件的封端胶粘剂我们可以自己供给,但3微米厚电子元件用胶粘剂需从国外进口。

6、制鞋用胶粘剂

年消费量约为12.5万吨,其中氯丁橡胶类胶粘剂需要11万吨,聚氨酯胶粘剂约1.5万吨。由于氯丁橡胶类胶粘剂需用苯类作溶剂,而苯类对人体有害,应限制发展,为满足制鞋业发展需求,采用聚氨酯系列胶粘剂将是方向。

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按物理形态来分类

1、密封胶 

1.1   按密封胶硫化方法分类 

(1)湿空气硫化型密封胶 

此类密封胶系列用空气中的水分进行硫化。它主要包括单组分的聚氨酯、硅橡胶和聚硫橡胶等。其聚合物基料中含有活性基团,能同空气中的水发生反应,形成交联键,使密封胶硫化成网状结构。 

(2)化学硫化型密封胶 

双组分的聚氨酯、硅橡胶、聚硫橡胶、氯丁橡胶和环氧树脂密封胶都属于这一类,一般在室温条件下完成硫化。某些单组分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡胶密封胶以及聚氯乙烯溶胶糊状密封胶则须在加热条件下经化学反应完成硫化。 

(3)热转变型密封胶 

用增塑剂分散的聚氯乙烯树脂和含有沥青的橡胶并用的密封胶是两个不同类型的热转变体系。乙烯基树脂增塑体在室温下是液态悬浮体,通过加热转化为固体而硬化;而橡胶-沥青并用密封胶则为热熔性的。 

(4)氧化硬化型密封胶 

表面干燥的嵌逢或安装玻璃用密封胶主要以干性或半干性植物油或动物油为基料,这类油料可以是精制聚合的、吹制的或化学改性的。 

(5)溶剂挥发凝固型密封胶 

这是以溶剂挥发后无粘性高聚物为基料的密封胶。这一类密封胶主要有丁基橡胶、高分子量聚异丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡胶等密封胶。

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1.2  按密封胶形态分类 

(1)膏状密封胶 

此类密封胶基本上用于静态接缝中,使用期一般为2年或2年以上。通常采用3种主体材料:油和树脂、聚丁烯、沥青。 

(2)液态弹性体密封胶 

  此类密封胶包括经硫化可形成真正弹性状态的液体聚合物,它们具有承受重复的接缝变形能力。弹性体密封胶所使用的聚合物弹性体包括液体聚硫橡胶、巯端基聚丙烯醚、液体聚氨酯、室温硫化硅橡胶和低分子丁基橡胶等。该类密封胶通常配合成两个组分,使用时将两个组分混合。 

(3)热熔密封胶 

热熔密封胶又叫热施工型密封胶。指以弹性体同热塑性树脂掺合物为基料的密封胶。这类密封胶通常在加热(150~200℃)情况下经一定口型模型直接挤出到接缝中。热施工可改进密封胶对被粘基料的湿润能力,因此对大多数被粘基料具有良好的粘接力。一经放入适当位置,就冷却成型或成膜,成为收缩性很小的坚固的弹性体。热施工密封胶的主体材料主要是异丁烯类聚合物、三元乙丙橡胶和热塑性的苯乙烯嵌段共聚物。它们通常同热塑性树脂如EVA、EEA、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等掺合。 

(4)液体密封胶 

该类密封胶主要用于机械接合面的密封,用以代替固体密封材料即固体垫圈以防止机械内部流体从接合面泄漏。该类密封胶通常以高分子材料例如橡胶、树脂等为主体材料,再配以填料及其它组分制成。液体密封胶通常分不干性粘着型、半干性粘弹性、干性附着型和干性可剥型等4类。根据具体使用部位及要求选择。

1.3   按密封胶施工后性能分类 

(1)固化型密封胶 

固化型密封胶可分成刚性密封胶和柔性密封胶两种类型:a)刚性密封胶硫化或凝固后形成坚硬的固体,很少具有弹性;此类密封胶有的品种既起密封作用又起胶接作用,其代表性密封胶是以环氧树脂、聚酯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚乙酸乙烯酯等树脂为基料的密封胶。b)柔性密封胶在硫化后保持柔软性。它们一般以橡胶弹性体为基料。柔性变化幅度大,硬度(邵尔A)在10~80范围内。这类密封胶中有些品种是纯橡胶,大多数具有良好胶粘剂的性能。 

(2)非固化型密封胶 

这类密封胶是软质凝固性的密封胶,施工之后仍保持不干性状态。通常为膏状,可用刮刀或刷子施用到接缝中,可以配合出许多不同粘度和不同性能的密封胶。

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2、按胶粘剂硬化方法分类 

低温硬化代号为a;常温硬化代号为b;加温硬化代号为c;适合多种温度区域硬化代号为d;与水反应固化代号为e;厌氧固化代号为f;辐射(光、电子束、放射线)固化代号为g;热熔冷硬化代号为h;压敏粘接代号为i;混凝或凝聚代号为j,其他代号为k。

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3、按胶粘剂被粘物分类 

多类材料代号为A;木材代号为B;纸代号为C;天然纤维代号为D;合成纤维代号为E;聚烯烃纤维(不含E类)代号为F;金属及合金代号为G;难粘金属(金、银、铜等)代号为H;金属纤维代号为I,无机纤维代号为J;透明无机材料(玻璃、宝石等)代号为K;不透明无机材料代号为L;天然橡胶代号为M;合成橡胶代号为N;难粘橡胶(硅橡胶、氟橡胶、丁基橡胶)代号为O,硬质塑料代号为P,塑料薄膜代号为Q;皮革、合成革代号为R,泡沫塑料代号为S; 难粘塑料及薄膜(氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等)代号为T;生物体组织骨骼及齿质材料代号为U;其他代号为V。

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4、胶水状态

无溶剂液体代号为1;2有机溶剂液体代号为2;3水基液体代号为3,4膏状、糊状代号为4,5粉状、粒状、块状代号为5;6片状、膜状、网状、带状代号为6;7丝状、条状、棒状代号为7。

5、其它胶粘剂: (不常用到)

金属结构胶、聚合物结构胶、光敏密封结构胶、其它复合型结构胶 

热固性高分子胶 :环氧树脂胶、聚氨酯(PU)胶、氨基树脂胶、酚醛树脂胶、丙烯酸树脂胶、呋喃树脂胶、间笨二酚-甲醛树脂胶、二甲笨-甲醛树脂胶、不饱和聚酯胶、复合型树脂胶、聚酰亚胺胶、脲醛树脂胶、其它高分子胶 

密封胶粘剂:室温硫化硅橡胶、环氧树脂密封胶、聚氨酯密封胶、不饱和聚酯类、丙烯酸酯类、密封腻子、氯丁橡胶类密封胶、弹性体密封胶、液体密封垫料、聚硫橡胶密封胶、其它密封胶 

热熔胶:热熔胶条、胶粒、胶粉、EVA热熔胶、橡胶热熔胶、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯热熔胶、苯乙烯类热熔胶、新型热熔胶、聚乙烯及乙烯共聚物热熔胶、其他热熔胶 

水基胶粘剂:丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇缩醛胶、乳液胶、其它水基胶 

压敏胶(不干胶) :胶水、胶粘带、无溶剂压敏胶、溶剂压敏胶、固化压敏胶、橡胶压敏胶、丙烯酸酯压敏胶、其它压敏胶 

溶剂型胶:树脂溶液胶、橡胶溶液胶、其它溶剂胶 

无机胶粘剂:热熔无机胶、自然干无机胶、化学反应无机胶、水硬无机胶、其它无机胶 

热塑性高分子胶粘剂:固体高分子胶、溶液高分子胶、乳液高分子胶、单体高分子胶、其它热塑性高分子胶 

天然胶粘剂:蛋白质胶、碳水化合物胶粘剂、其他天然胶 

橡胶粘合剂:硅橡胶粘合剂、氯丁橡胶粘合剂、丁腈橡胶粘合剂、改性天然橡胶粘合剂、氯磺化聚乙烯粘合剂、聚硫橡胶粘合剂羧基橡胶粘合剂、聚异丁烯、丁基橡胶粘合剂、其它橡胶粘合剂 

耐高温胶:有机硅胶、无机胶、高温模具树脂胶、金属高温粘合剂、其它耐高温胶 

聚合物胶粘剂:丁腈聚合物胶、聚硫橡胶粘合剂、聚氯乙烯胶粘剂、聚丁二烯胶、过氯乙烯胶粘剂、其它聚合物胶 

修补剂:金属修补剂、高温修补剂、紧急修补剂、耐磨修补剂、耐腐蚀修补剂、塑胶修补剂、其它修补剂 

医用胶、纸品用胶、导磁胶、防磁胶、防火胶、防淬火胶、防淬裂胶、动物胶、植物胶、矿物胶、食品级胶粘剂、其它胶水。

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导电胶水

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1、定义

导电胶水是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂,应用于液晶显示屏(LCD)、发光二极管(LED)、集成电路(IC)芯片、印刷线路板组件(PCBA)、点阵块、陶瓷电容、薄膜开关、智能卡、射频识别等电子元件和组件的封装和粘接, 有逐步取代传统的锡焊焊接的趋势。导电胶粘剂,简称导电胶,是一种既能有效地胶接各种材料,又具有导电性能的胶粘剂。导电高分子材料的制备较为复杂、离实际应用还有较大的距离,因此广泛使用的均为填充型导电胶。

2、简介

导电胶水是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂,它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分,通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起,形成导电通路,实现被粘材料的导电连接.由于导电胶水的基体树脂是一种胶黏剂,可以选择适宜的固化温度进行粘接,如环氧树脂胶黏剂可以在室温至150℃ 固化,远低于锡铅焊接的200℃以上的焊接温度,这就避免了焊接高温可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成.同时,由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展,铅锡焊接的0.65mm的最小节距远远满足不了导电连接的实际需求,而导电胶水可以制成浆料,实现很高的线分辨率.而且导电胶水工艺简单,易于操作,可提高生产效率,也避免了锡铅焊料中重金属铅引起的环境污染.所以导电胶水是替代铅锡焊接,实现导电连接的理想选择.在填充型导电胶中添加的导电性填料,通常均为金属粉末。由于采用的金属粉末的种类、粒度、结构、用量的不同,以及所采用的胶粘剂基体种类的不同,导电胶的种类及其性能也有很大区别。

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合成树脂加入某种金属填料或导电炭黑之后就具有导电性。碳可以是任何一种无定形的碳,例如乙炔炭黑或粉碎的石墨粉。在导电环氧胶粘剂或导电涂层中常用的是细银粉,其优点是对盐和氧化物有适当的导电性,因此,能允许少量的氧化或腐蚀,防腐工艺不像薄胶层方法那样重要,其中界面电阻起着重要作用。

相对金面言,银是最合适的导电填料,因为它价格便宜,电阻低。然而,在高温和直流电势的条件下,银会发生向胶层表面电解迁移的现象,但镀银的铜粉不迁移,金也不迁移。银粉的最大加入量约为85%(质量),银粉加入量低于最佳量(约65%)时导电性明显降低,而粘接强度较高。碳(石墨)的导电性相当小,远不如金和银。其他可用的金属填料是镍铝和铜,其中每种金属都有特殊的氧化问题。因此,与球状金属粒子相比,很难形成粒子与粒子的接触。遗憾的是,银粉表面的硬脂酸盐涂层在高温下释放气体,污染关键部件,例如在微电子应用中。有的银粉没有涂层,也就不释放气体产物。铜和铝形成氧化膜,因阻碍了粒子与粒子接触而降低了导电性。

3、分类:

导电胶的品种繁多,从应用的角度可以将导电胶分成一般的导电胶和特种导电胶两类。一般性导电胶只对导电胶的导电性能和粘接强度有一定的要求,特种导电胶除了对导电性能和粘接强度有一定的要求外,还有某种特殊的要求,如耐高温、耐超低温、瞬间固化、各向异性和透明性等。

按固化工艺特点,可将导电胶分为固化反应型、热熔型、高温烧结型、溶剂型和压敏型导电胶。

按导电胶中导电粒子的种类不同,可将导电胶分为银系导电胶、金系导电胶、铜系导电胶和炭系导电胶。应用最为广泛的是银系导电胶。

按照导电胶中基料的化学类型又将导电胶分为无机导电胶和有机导电胶。无机导电胶耐高温性能好,但对金属的粘接性能差,主要有环氧树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚氨酯导电胶、热塑性树脂导电胶和聚酰亚胺导电胶等。应用最广的是环氧树脂导电胶。

按照基组成可分为结构型和填充型两大类。结构型是指作为导电胶基体的高分子材料本身即具有导电性的导电胶;填充型是指通常胶粘剂作为基体,而依靠添加导电性填料使胶液具有导电作用的导电胶。

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一、按基体可分为热塑性导电胶和热固性导电胶。热塑性导电胶的基体树脂分子链很长,且支链少,在高温下固化时流动性较好,可重复使用。而热固性导电胶的基体材料最初是单体或预聚合物,在固化过程中发生聚合反应,高分子链连接形成交联的三维网状结构,高温下不易流动。 

二、按导电机理分为本征导电胶和复合导电胶。本征导电胶是指分子结构本身具有导电功能的共扼聚合物,这类材料电阻率较高,导电稳定性及重复性较差,成本也较高,故很少研究。复合导电胶是指在有机聚合物基体中添加导电填料,从而使其具有与金属相近的导电性能,目前的研究主要集中在这一块。

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三、按导电方向分为各向同性(ICAs)和各向异性(ACAs)两大类。前者在各个方向有相同的导电性能;后者在XY方向是绝缘的,而在Z方向上是导电的。通过选择不同形状和添加量的填料,可以分别做成各向同性或各向异性导电胶。两种导电胶各有所长,目前的研究主要集中在后者。 

四、按照固化体系的不同,导电胶可分为室温固化导电胶、中温固化导电胶、高温固化导电胶和紫外光固化导电胶等。室温固化需要的时间太长,一般需要数小时到几天,且室温储存时体积电阻率容易发生变化,因此工业上较少使用。中温固化导电胶力学性能优异,且固化温度一般低于150℃,此温度范围能较好地匹配电子元器件的使用温度和耐温能力,因此是目前应用较多的导电胶。

  高温固化导电胶高温固化时,金属粒子容易被氧化,固化速度快,导电胶使用时要求固化时间须较短,因此也使用较少。紫外光固化导电胶主要是依靠紫外光的照射引起树脂基体发生固化反应,固化速度较快,树脂基体在避光的条件下可以保存较长时间,是一种新型的固化方式。 

五、按导电粒子分类的导电胶又可以分为金导电胶、银导电胶、铜导电胶、碳类导电胶、纳米碳管导电胶等。

  Au粉具有优异的导电性和化学稳定性,是最理想的导电填料,但价格昂贵,一般只在要求较高的情况下使用。Ag粉价格相对较低,导电性较好,且在空气中不易氧化,但在潮湿的环境下会发生电迁移现象,使得导电胶的导电性能下降。Cu粉和Ni粉具有较好的导电性,成本低,但在空气中容易氧化,使得导电性变差。因此,导电填料一般选用Ag或cu。

  导电填料的粒度和形状对导电胶的导电性能有直接影响。粒度大的填料导电效果优于小的,但同时会带来连接强度的降低。不定形(片状或纤维状)的填料导电性能和连接强度优于球形的。但各向异性导电胶只能用粒度分布较窄的球形填料。不同粒度和形状的填料配合使用可以得到较好的导电性能和连接强度。

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4、组成:

导电胶主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。基体主要包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氯酯等。虽然高度共轭类型的高分子本身结构也具有导电性,如大分子吡啶类结构等,可以通过电子或离子导电 ,但这类导电胶的导电性最多只能达到半导体的程度,不能具有像金属一样低的电阻,难以起到导电连接的作用。市场上使用的导电胶大都是填料型。

填料型导电胶的树脂基体,原则上讲,可以采用各种胶勃剂类型的树脂基体,常用的一般有热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系。这些胶黏剂在固化后形成了导电胶的分子骨架结构,提供了力学性能和粘接性能保障,并使导电填料粒子形成通道。由于环氧树脂可以在室温或低于150℃固化,并且具有丰富的配方可设计性能,环氧树脂基导电胶占主导地位。

导电胶要求导电粒子本身要有良好的导电性能粒径要在合适的范围内,能够添加到导电胶基体中形成导电通路。导电填料可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物。

导电胶中另一个重要成分是溶剂。由于导电填料的加入量至少都在50% 以上,所以导电胶的树脂基体的黏度大幅度增加,常常影响了胶黏剂的工艺性能。为了降低黏度,实现良好的工艺性和流变性,除了选用低黏度的树脂外,一般需要加入溶剂或者活性稀释剂,其中活性稀释剂可以直接作为树脂基体,反应固化。溶剂或者活性稀释剂的量虽然不大,但在导电胶中起到重要作用,不但影响导电性,而且还影响固化物的力学性能。常用的溶剂(或稀释剂)一般应具有较大的分子量,挥发较慢,并且分子结构中应含有极性结构如碳一氧极性链段等。溶剂的加入量要控制在一定范围内,以免影响导电胶胶体的胶接整体性能。

除树脂基体、导电填料和稀释剂外,导电胶其他成分和胶黏剂一样,还包括交联剂、偶联剂、防腐剂、增韧剂和触变剂等。

5、导电机理:

导电胶的导电机理被认为主要是导电粒子之间的相互接触,形成电的通路,使导电胶具有导电性。胶层中导电粒子间的稳定接触是由于导电胶的固化或干燥形成的。

含有溶剂的导电胶,在固化或者干燥前,导电粒子在胶黏剂中是分离存在的,相互间没有连续接触,因而处于绝缘状态,如图17.1所示。

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图17.1固化干燥前导电胶的状态

导电胶固化或者干燥后,由于溶剂的挥发和胶黏剂固化而引起胶黏剂体积收缩,使得导电粒子相互间呈稳定的连续接触,因而呈现导电性,如图17.2所示。

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图17.2固化干燥后导电胶的状态

因隧道效应也可以使得导电胶中导电粒子间产生一定的电流通路。当导电粒子间不相互接触时,粒子间存在隔离层,使得导电粒子中自由电子的定向运动受到阻碍。根据量子力学的概念可知,对一种微观粒子来说,即使其能量小于势垒的能量时,除了有被反射的可能性外,也有贯穿的可能性,也叫做隧道效应。电子是一种微观粒子,因此它具有穿过导电粒子间隔离层阻碍的可能性。

根据以上分析,可将导电胶的导电情况分为3种:

  1. 一部分导电粒子完全连续的相互接触形成一种电流通路;

  2. 一部分导电粒子是不完全连续接触,其中不相互接触的导电粒子之间由于隧道效应而形成电流通路;

  3. 一部分导电粒子完全连续,导电粒子的隔离层完全连续,是电的绝缘。

5、导电胶水应用:

⑴导电胶水粘剂用于微电子装配,包括细导线与印刷线路、电镀底板、陶瓷被粘物的金属层、金属底盘连接,粘接导线与管座,粘接元件与穿过印刷线路的平面孔,粘接波导调谐以及孔修补.

⑵导电胶水粘剂用于取代焊接温度超过因焊接形成氧化膜时耐受能力的点焊.导电胶水粘剂作为锡铅焊料的替代晶,其主要应用范围如:电话和移动通信系统;广播、电视、计算机等行业;汽车工业;医用设备;解决电磁兼容(EMC)等方面.

⑶ 导电胶水粘剂的另一应用就是在铁电体装置中用于电极片与磁体晶体的粘接.导电胶水粘剂可取代焊药和晶体因焊接温度趋于沉积的焊接.用于电池接线柱的粘接是当焊接温度不利时导电胶水粘剂的又一用途.

⑷导电胶水粘剂能形成足够强度的接头,因此,可以用作结构胶粘剂。

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