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分散剂对银导电胶性能的影响

来源:未知 作者:admin 时间:2019-12-28 点击:
导读:以环氧树脂为基体,不同碳链链长分散剂改性的银粉为填料,制备出银导电胶。通过间接测量、计算分析的手段,研究了不同分散剂对银导电胶体积电阻率、剪切强度、黏度、触变及点胶性能的影响。结果表明,不同的分散剂对银导电胶的性能有很大影响,碳链长的饱和酸作为分散剂
分散剂对银导电胶性能的影响
胡楠1,刘芳1,张晓烨1,刘玲1,施文锋1,何力军2
(1. 宁夏中色新材有限公司,宁夏石嘴山753000;2. 宁夏大学物理电气信息学院,银川750021)

传统的钎料焊接温度在200 ℃以上,非常容易导致材料变形和产生内应力,与传统的焊料相比,导电胶具有低毒环保、成型温度低和应用范围广等优点,尤其是在向微型化、集成化发展的电子工业中用途越来越广泛,其最低线分辨率可以达到25.4 μm,仅为传统钎焊的1/15,适合精细间距制造。导电粘接除能满足导电和粘接两项最基础的要求外,还能在较低温度下固化,可避免铆接的应力集中及电磁讯号的损失、泄露等,同时又不需要特殊设备。
金、银等贵金属填料具有较低电阻率的同时也具有较好的电阻稳定性,与金相比,银的价格更低廉,且氧化物也具有导电性,这使得银成为广泛使用的导电胶粘剂填料之一。目前关于导点胶的导电性的研究比较多,对触变和点胶性研究比较少,本文研究了正辛酸、十六酸、硬脂酸、油酸4种酸性分散剂对银粉表面改性后,制成的导电胶的性能对比,并对其机理进行了简要分析。

1 实验部分
1.1 主要原料
正辛酸:分析纯,天津市福陈化学试剂厂;十六酸:分析纯,阿拉丁;硬脂酸:分析纯,天津市大茂化学试剂厂;油酸:分析纯,西陇科学股份有限公司;无水乙醇:分析纯,白银良友化学试剂有限公司;微晶银粉:宁夏中色新材有限公司。
1.2 仪器设备
PL-602L型电子天平:梅特勒;ES80-EZ三辊研磨机:常州市龙鑫化工有限公司;RVT型黏度计:美国博勒飞;GOM-801H型电阻仪:固纬电子有限公司;101A-1ET型恒温鼓风干燥箱:上海试验仪器厂有限公司;JC2000C型接触角测量仪:上海中晨数字技术设备有限公司。
1.3 改性银粉的制备
配制一定浓度的分散剂乙醇溶液,分散剂分别为:正辛酸、十六酸、硬脂酸、油酸,混合微晶银粉,银粉与分散剂的质量比为1∶0.002。用高速分散机以700 r/min分散15 min后烘干16 h,过筛。
1.4 不同分散剂改性银粉导电胶的制备
按一定比例称取环氧树脂、固化剂、助剂等置于研钵中研磨,直至混合物中各成分分散均匀后,加入改性后的银粉,经三辊研磨机混合至细度≤5 μm。
1.5 性能测试
参考文献采用如下方法进行电阻测试:在长60 mm,宽3 mm 的玻璃条上均匀涂覆导电胶,恒温鼓风干燥箱中150 ℃ 放置30 min,冷却后用GOM-801H 微欧姆电阻表测量电阻,用螺旋测微器测定膜厚,取6 点测量记平均值,体积电阻率按式(1)计算。
ρ=Rs/l 式(1)
其中:ρ—体积电阻率;s—导电胶横截面面积;R—测得的电阻;l—线长,每个样品测6 条线取平均值。
剪切强度按照GB/T 7124—2008,按胶粘剂剪切强度的测定方法(刚性材料对刚性材料)制备样品,165 ℃固化4 h 后,每个样品做3 次测试取平均值。
用RVT黏度计7#转子在25 ℃环境中测量银导电胶黏度。触变性用触变指数来表征,指在0.5 r/min测得黏度与5.0 r/min测得黏度的比值。
用针尖蘸取导电胶,点放在不锈钢片上,采用接触角测量仪JC2000C观察刚滴下时,与静置30 s后,液滴的高度及形状变化,高度有变化并且胶点不坍塌,不拉丝拖尾,不流淌,说明导电胶的点胶性好。

2 结果与讨论
2.1 分散剂对银导电胶体积电阻率的影响
图1是4种不同分散剂改性的银粉制备的导电胶的体积电阻率对比。
分散剂对银导电胶体积电阻率的影响
从图1可以看出,由正辛酸制得的银导电胶体积电阻率最大,十六酸和硬脂酸制得的银导电胶的体积电阻率偏低,油酸制得的银导电胶的体积电阻率也较高。这是因为,正辛酸的分子式为C8H16O2,其他3 种分散剂的分子式分别为:C18H36O2(硬脂酸),C18H34O2(油酸),C16H32O2(十六酸),与其他3种分散剂相比,正辛酸作为分散剂,碳链最短,导致银粉在导电胶中分散不开,电阻偏高;硬脂酸和十六酸分别含有18 个C 和16 个C,碳链更长,银粉分散得更均匀,故体积电阻率偏低;而油酸的碳链长度虽与硬脂酸一样,但其是不饱和酸,结构式中含有一个C=C,故表现出来的分散性与硬脂酸不同,在该体系中的分散性欠佳。
导电胶的电阻值包括银粉内阻(可以忽略)、隧穿电阻和集中电阻,在相同填充量的体系中,表面分散剂碳链短的颗粒之间,位阻效应小,一部分导电粒子完全连续,导电粒子间的隔离层较多,使电的绝缘层电子在颗粒内部运行路程短,隧穿次数增加,集中电阻和隧穿电阻比较大,因此电阻率高,故碳链更长的分散剂改性的银粉制备的导电胶体积电阻率更低。
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