電子封裝導電膠都用什么導電填料？

導電膠是鉛-錫焊料替代品用于電子包裝，具有分辨率高、固化溫度相對較低、機械性能好、與大多數材料濕度好等優點，能很好地滿足電子產品小型化、印刷電路板高度集成的發展趨勢。

   

導電膠種類很多，按基體組成可分為結構型和填充型兩大類。結構型是指作為導電膠基體的高分子材料本身即具有導電性的導電膠；填充型是指通常膠粘劑作為基體，而依靠添加導電性填料使膠液具有導電作用的導電膠。其導電性能主要來源于導電填料，填料的電阻率、形狀、粒徑及其分布等直接影響導電膠的導電性能。

   

隨著芯片安裝、表面組裝技術和晶體覆蓋技術的發展，導電膠的市場需求將繼續擴大，導電填料將具有廣闊的發展和應用前景。目前，常見的導電填料有：金屬導電填料、碳導電填料、復合材料等，以下簡單分類。

   

金屬導電填料

   

常用的金屬導電填料包括銀（Ag）、金（Au）、鎳（Ni）、銅（Cu）和鋁（Al）等。常用作導電填料金屬的電阻率見下表。

   

常用導電填料的電阻率

  銀。它具有導電性高、導熱性高、價格適中、加工方便等特點，在膠水中幾乎沒有氧化。即使氧化產生的氧化銀仍然具有導電性，應用廣泛。雖然銀具有許多優點，是應用較廣泛的導電膠導電填料，但在電場的作用下會產生電遷移，降低導電性，影響其使用壽命。
   

銅。銅系統導電膠是目前應用較廣泛、較穩定的一種。銅的電阻率與銀非常相似，而且價格比銀便宜應該是制備導電膠的理想導電填料。然而，銅的化學性質比銀更活躍，在空氣中迅速氧化，然后表面覆蓋絕緣氧化層；粉狀銅的氧化速度比表面積大，導電性能迅速降低，限制了其應用。

   

因此，解決銅的氧化膜問題是確保導電性的關鍵。事實上，適當的表面改性是有用的。研究表明，硅烷偶聯劑可以提高銅粉導電膠的導電性和穩定性。當然，除了使用硅烷偶聯劑對銅表面進行改性外，銅表面鍍銀也是防止銅氧化和降低成本的常用途徑。此外，銅的形狀和尺寸也會影響導電膠的導電性。大長度纖維或類纖維銅粉將有助于提高導電膠的導電性。

   

其他金屬：

   

黃金。它是導電填料之王。以黃金為導電填料的導電膠具有良好的導電性和穩定的性能。在正常環境中基本上沒有電遷移，可以在惡劣的環境中工作。但其價格較高，僅用于航天工業等可靠性要求高、芯片尺寸小的電路。

   

鎳。它本身的電阻率高于銀、銅和金，因此制備的導電膠的電阻率相對較高，鎳也相對活躍。溫度升高后容易氧化，導致電阻率增加。因此，鎳制備的導電膠不能用于高端精密電子儀器。

   

低熔點共熔合金。Sn-Pb、Sn-In），液體在固化溫度下，可流動，在導電填料之間形成金屬鍵，降低接觸電阻和隧道電阻，降低電阻率，提高導電膠性能，也用作導電填料和銀混合，但只有特定的金屬組合才能在導電膠固化溫度下形成合金鍵，使用范圍有限。

   

金屬是應用較廣泛的導電填料，但一直存在價格高、密度高（樹脂基體易沉降）等問題。因此，其他導電填料也受到了人們的關注和研發。

   

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碳導電填料

   

近年來，碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管和石墨烯也被用作導電填料和導電膠。碳黑導電性好，價格低，但加工難度限制了其廣泛應用。導電石墨的導電性差異很大，很難破碎和分散，因此很難廣泛使用。導電碳纖維的導電性介于碳黑和石墨之間，但在制備復合材料時，很難保持加工前后纖維的性能一致性，即碳纖維在加工過程中容易損壞，加工困難。

   

   

碳納米管和石墨烯由于其獨特的結構，具有優異的電學性能和力學性能，近年來被許多研究人員引入導電填料領域，以提高導電膠的綜合性能。

   

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復合導電填料

   

碳材料的導電性不如金屬，但具有優異的機械性能和結構特性，可以提高導電膠的綜合性能。碳材料用金屬裝飾以提高碳材料的導電性，如碳納米管和石墨烯。

   

除碳材料和金屬復合材料外，一些研究人員還使用金屬和玻璃珠、玻璃纖維、有機顆粒等復合材料作為導電填料，如云母粉、玻璃珠、玻璃纖維等化學鍍銀制備復合填料。

   

近年來，除了直接化學鍍金屬外，還廣泛研究通過生物粘附材料將金屬離子粘附在基材上，然后還原制備表面有金屬涂層的復合填料。例如，通過多巴胺功能，研究人員在聚苯乙烯微球表面鍍金，在接枝環氧乙烯基樹脂層和玻璃微珠表面鍍銀，制備導電填料。

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