在實際生產(chǎn)生活中,導(dǎo)電膠有很多因素可以影響導(dǎo)電膠性能的發(fā)揮,如:濕度、溫度、外力等等。這些因素可能會影響導(dǎo)電膠的粘接強度和導(dǎo)電膠的電阻系數(shù)。通常會采用加速試驗的方法來檢測導(dǎo)電膠是否符合實際應(yīng)用的需要,比如高溫高濕、加載荷應(yīng)力、熱循環(huán)、熱沖擊等。一般國際上規(guī)定商用導(dǎo)電膠在加速試驗(高溫高濕環(huán)境(85℃、85%RH中老化500h)前后電阻變化率小于20%,就認為導(dǎo)電膠是穩(wěn)定達標的。
1、水分對導(dǎo)電膠的影響
導(dǎo)電膠中的水可能發(fā)生塑化和浸漲兩種作用。水的塑化作用可以降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,強度和膠黏劑的模量;水的浸漲作用可以產(chǎn)生浸漲應(yīng)力,甚至發(fā)生不可逆的物理化學(xué)的變化。水可以侵蝕膠黏劑和基體的界面從而降低了接頭的強度。
2、高溫對于粘接強度的影響
高溫對于粘接強度的影響是很大的:如果導(dǎo)電膠的熔點較低,如一些熱塑性的膠黏劑,在室溫下性能優(yōu)良,但是當溫度升高,接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的時候,塑性流動會導(dǎo)致接頭變形,強度變低。如果是一些熱固性的材料,高溫下不軟化流動,它們的關(guān)鍵的問題是熱氧化和高溫分解導(dǎo)致的強度降低。低溫對于粘接強度也是有影響的:導(dǎo)電膠里面是有應(yīng)力的,在室溫下,低模量的導(dǎo)電膠通過變形很容易消除應(yīng)力集中,而在低溫下,彈性模量增加,導(dǎo)電膠很難消除應(yīng)力集中。導(dǎo)電膠內(nèi)部存在著應(yīng)力集中和應(yīng)力梯度,可能使導(dǎo)電膠由于應(yīng)力太大,膠接處發(fā)生膨脹和收縮的變化,導(dǎo)致膠接處失效。
3、電化學(xué)腐蝕對于接觸電阻的影響
有學(xué)者研究出來電化學(xué)腐蝕是接觸電阻不穩(wěn)定的主導(dǎo)因素。而電化學(xué)腐蝕通常要具備以下的幾個條件:(1)有水和電解質(zhì)存在;(2)有電化學(xué)勢不同的金屬接觸;(3)兩種金屬要有一種的電化學(xué)勢低于0.4V。
所以為了抑制電化學(xué)腐蝕,我們應(yīng)選取以下措施:
(1)選取吸水性較小的導(dǎo)電膠
樹脂基體和固化劑對于導(dǎo)電膠的吸水性都有較大影響。脂肪族環(huán)氧樹脂比雙酚F環(huán)氧樹脂的吸水性高,化學(xué)與黏合強。
該優(yōu)先選擇雙酚F環(huán)氧樹脂;而固化劑中,由于六氫苯酐固化后其中的極性的官能團很少,所以吸水性也較低,經(jīng)過高溫高濕老化后,接觸電阻也最穩(wěn)定。
(2)添加有機抗腐蝕劑
有機抗蝕劑可以附著在金屬表面,形成一層保護膜,來隔離外界的水和空氣。實驗結(jié)果顯示,使用抗腐蝕劑后,導(dǎo)電膠在高溫高濕下的穩(wěn)定性有了很大的提高。
(3)添加除氧劑
電化學(xué)腐蝕很重要的要素是氧氣,我們可以通過添加一些還原劑來除去與導(dǎo)電膠接觸的水中的氧氣。添加除氧劑對于導(dǎo)電膠的力學(xué)性能和粘接性能沒什么太大的影響,但是由于除氧劑是不斷被消耗的,隨著時間的推移,導(dǎo)電膠里的除氧劑不斷減少,它對于氧氣的抑制作用就會減少,所以這個方法只是起一個減緩的作用。
另外,金屬如Cu涂覆表面的接頭受水的侵蝕嚴重,可能是因為金屬Cu到了基體的表面并發(fā)生了氧化,彈性填料相對硬性填料能更好地補償在熱循環(huán)下產(chǎn)生的機械應(yīng)力,所以目前諸多研究工作者把工作重點放在以聚合物復(fù)合導(dǎo)電粒子作為導(dǎo)電膠的導(dǎo)電填料。對于銅導(dǎo)電膠還可以采取在銅表面鍍銀的方法來防止氧化,經(jīng)過高溫暴露實驗(80℃,1000h)后,電性能和機械性能和銀導(dǎo)電膠基本相當,但是熱循環(huán)50~100次后,接觸電阻增加。
4、外力沖擊對導(dǎo)電膠影響
印刷電路板在裝配的過程中,難免會發(fā)生碰撞和振動等沖擊,必然要求在此應(yīng)用的導(dǎo)電膠具有良好的耐沖擊的性能,導(dǎo)電膠與現(xiàn)有的錫鉛焊料的強度相比稍有不足。NCMS要求對于PLCC(塑料有引線芯片封裝)載體可以經(jīng)受6次從1.524m的高度掉下,但是現(xiàn)有的導(dǎo)電膠材料大多不能滿足這一點?;w膠是影響導(dǎo)電膠沖擊韌性的重要因素,導(dǎo)電膠中通常采用的環(huán)氧樹脂韌性差,所以對導(dǎo)電膠基體進行化學(xué)或物理增韌在改善導(dǎo)電膠沖擊性能上可以達到比較理想的效果。