银包铜粉环氧导电胶的制备、结构与性能

论文摘要

在电子电器领域,产品制造过程零配件之间连接导通工艺中的铅锡焊料所引起的环境污染越来越引起人们的重视。随着人们环保意识的增强,人们迫切需要寻找一种新的连接材料能够取代铅锡焊料,导电胶粘剂的出现使人们看到了新的希望,但是,导电胶粘剂在实际应用中存在着诸多问题,因此,研制性能优良、能够取代传统铅锡焊料的导电胶粘剂成为人们研究的焦点。本文从目前导电胶粘剂存在的问题出发,结合实际使用中对导电胶粘剂性能指标的要求,选用双酚A型环氧树脂作为基体、四乙烯五胺作为固化剂、银包铜粉作为导电填料、硅烷偶联剂KH-550作为分散剂以及气相二氧化硅作为增强填料,制备了各向同性银包铜粉环氧导电胶粘剂。借助扫描电镜（SEM）对经过硅烷偶联剂处理后的银包铜粉和气相二氧化硅粉进行观察分析,使用直流低电阻测试仪测定了导电胶粘剂的体积电阻率,用红外光谱对添加不同含量固化剂的导电胶粘剂进行了固化分析,用差示扫描量热仪对加入固化剂后的固化反应进行了测试。固化和填料的分散性是影响导电胶粘剂的两个重要因素。本文对导电胶粘剂固化机理进行了系统地分析,并在理论探讨的基础上结合实验研究,选择满足导电胶粘剂实际固化需要的固化剂四乙烯五胺,同时,结合红外光谱测试手段,确定了固化剂所需的添加量;通过对导电填料分散机理的系统研究,使用硅烷偶联剂KH-550对导电填料银包铜粉和增强填料气相二氧化硅进行了处理,同时,使用电子显微镜以及扫描电镜（SEM）等测试手段对处理后的填料进行观测得知,粉体填料的分散性得到了很大的提高,团聚现象明显减少。因此,固化剂的选择和粉体填料分散性的改善为导电胶粘剂性能的研究奠定了基础。电性能和力学性能是导电胶粘剂的两大主要性能。对于电性能,我对导电填料添加量、处理银包铜粉的硅烷偶联剂添加量、固化剂添加量、溶剂添加量以及固化条件等因素与导电胶粘剂的体积电阻率之间的关系进行研究,从中得知取得最佳电性能时各组分最佳配比;对于力学性能,我对固化剂添加量、固化条件、处理气相二氧化硅的硅烷偶联剂添加量以及气相二氧化硅的添加量等因素对导电胶粘剂的剪切强度之间的关系进行了研究,从中得知在取得最佳电性能基础上,获得最佳力学性能的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 连接材料
• 1.2.1 铅锡焊料
• 1.2.2 无铅焊料
• 1.2.3 导电胶粘剂
• 1.3 固化技术
• 1.3.1 热固化
• 1.3.2 紫外光固化
• 1.3.3 微波固化
• 1.4 填料分散技术
• 1.4.1 分散机理
• 1.4.2 分散方法
• 1.5 国内外研究状况
• 1.5.1 国外导电胶研究状况
• 1.5.2 国内导电胶研究状况
• 1.5.3 导电胶的研究和发展方向
• 1.6 本论文的研究目的、内容和创新之处
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 创新之处
• 第二章 各向同性导电胶固化机理和填料分散性的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验原料的选择
• 2.2.1 树脂基体
• 2.2.2 固化剂
• 2.2.3 银包铜填料
• 2.2.4 添加剂的选择
• 2.3 固化机理与分散性理论研究
• 2.3.1 环氧树脂固化机理分析
• 2.3.2 银包铜粉和气相二氧化硅的分散性研究
• 2.4 实验部分
• 2.4.1 主要实验仪器
• 2.4.2 主要原材料
• 2.5 测试与表征
• 2.5.1 固化剂的选择
• 2.5.2 环氧树脂与固化剂理论计算
• 2.5.3 粉体填料的处理
• 2.5.4 红外光谱（IR）表征
• 2.5.5 扫描电子显微镜（SEM）表征
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 二乙烯三胺的不同添加量与固化时间之间的关系
• 2.6.2 三乙烯四胺的不同添加量与固化时间之间的关系
• 2.6.3 四乙烯五胺的不同添加量与固化时间之间的关系
• 2.6.4 环氧树脂与固化剂固化的IR分析
• 2.6.5 银包铜粉分散性的SEM分析
• 2.6.6 气相二氧化硅分散性的SEM分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 各向同性导电胶电性能与力学性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验原料
• 3.2.1 主要实验仪器
• 3.2.2 主要实验原料
• 3.3 测试与表征
• 3.3.1 各向同性导电胶的制备
• 3.3.2 各向同性导电胶电性能测试
• 3.3.3 各向同性导电胶力学性能测试
• 3.3.4 红外光谱表征
• 3.3.5 DSC分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 环氧树脂固化的红外光谱分析
• 3.4.2 环氧树脂固化的DSC分析
• 3.4.3 银包铜粉的用量对各向同性导电胶体积电阻率的影响
• 3.4.4 硅烷偶联剂的用量对各向同性导电胶体积电阻率的影响
• 3.4.5 固化剂添加量对各向同性导电胶体积电阻率的影响
• 3.4.6 溶剂的添加量对各向同性导电胶体积电阻率的影响
• 3.4.7 固化条件对各向同性导电胶体积电阻率的影响
• 3.4.8 固化剂添加量对各向同性导电胶剪切性能的影响
• 3.4.9 固化条件对各向同性导电胶剪切性能的影响
• 3.4.10 气相二氧化硅添加量对各向同性导电胶剪切性能的影响
• 3.4.11 偶联剂与气相Si02质量比对各向同性导电胶剪切性能的影响
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢