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导电胶有什么作用?导电胶有哪几类?

2022.08.15 16:54:32   Clicks


 在电子电气领域,由于集成技术和微封装技术的发展,电子元器件和电子设备向小型化和微型化的方向发展,这种趋势的后果便是在有限的体积内产生了更多的热量,如果热量不能及时地散失掉,热量积聚过多将会导致元器件的工作温度升高,影响其正常工作,严重时还会使电子元器件失效。大多数金属材料的散热速度比较快,在一定程度上能够满足导热需求,但是金属材料有密度大、导电、不耐腐蚀、对不同形状的导热界面适应性差的缺点,限制了其在特定领域的应用。



导电胶有什么作用?导电胶有哪几类?



因此,广大科研人员转向导热胶黏剂的研究和开发中去。由于胶黏剂自身的热导率低、导热性能不好,所以如何提高胶黏剂的高导热性能引起了广大科研工作者越来越多的关注。目前,提高胶黏剂高导热性的方法主要是在胶黏剂中加入适量的高导热填料,如铝、铜和银等金属粉类填料,氧化铝、氧化镁等金属氧化物类填料,碳化硅、氮化铝和氮化硅等非金属导热填料来实现的。其主要应用于微电子和电子元器件的粘接与散热(如下图),半导体管陶瓷基片与铜座的黏合、管心的保护、管壳的密封,整流器、热敏电阻器的导热绝缘,微包装中多层板的导热绝缘以及化工热交换器的粘接和导热灌封等领域。


导电胶有什么作用?导电胶性能




目前,按照导热胶的电绝缘性能来划分,可分为非绝缘导热胶黏剂和绝缘导热胶黏剂两大类,如铜粉环氧胶和三氧化铝环氧胶等。复合型导热胶具有价格低廉、工艺简单、成型加工性能好等优点。

 

胶黏剂的导热性能与树脂基体、导热填料以及加工工艺有关。粉状、纤维状、片状等导热填料分散于树脂基体中,当用量较少时,填料虽然能均匀分散在体系中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用,此时,填料对体系的贡献不大,所得导热胶的导热性能不够理想。只有当填料的添加量达到某一临界值时,填料间才能真正地形成接触和相互作用,此时,体系内形成了大量的类似网状或链状的结构形态,即导热网链,当导热网链的取向与热流方向一致时,导热性能提高很快;体系中在热流方向上未形成导热网链时,会造成热流方向上的热阻很大,导热性能很差。因此,如何在体系内最大限度地在热流方向上形成导热网链成为获得高导热胶黏剂的关键所在。

 

各向异性导电胶(ACF)是适应电子工业发展需要出现的胶黏剂品种,它被广泛应用于电器和电子装配过程中需要接通电路的地方,以粘代焊(如下图)。目前,许多电子仪器设备中的零部件已开始微型化,并使用一些难以焊接的材料和耐热性不高的高分子材料,在这些零部件的制造与装配过程中,若采用一般的焊料焊接方法进行元件间的导电连接,需要高温高热,极易损伤元器件,且使用极少量的焊料进行极准确的焊接也难以控制,往往会发生连接处的接头不牢,零件变形,使用性能下降。导电胶则是比焊接更理想的连接方法,它不仅可以代替焊接,而且可以制成导电浆料,利用导电胶对很多材料良好的黏结性能,将图形条印刷于不同材质的线路板上,作为导电线路。



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导电胶是由胶黏剂、导电性填料、溶剂和添加剂组成的。常用的导电性填料有金属粉、石墨粉等。在金属粉中,金粉的化学稳定性好,导电性高,但价格高昂,只能用于要求高度可靠性的航空、航天或军工等方面和厚膜集成电路上。铜粉、铝粉则易氧化,导电性不稳定。而应用最多的是银粉,银粉具有优良的导电性和耐腐蚀性,在空气中氧化极慢,银粉的大小和形状对配制导电胶的导电性有很大的影响,一般颗粒越小,形状越不规则,导电性越好。常用的胶黏剂有单组分环氧树脂胶,因其固化物坚韧、耐磨和耐热,所以常用于硬件;酚醛树脂胶可以用于要求硬度高和耐磨的地方;聚酰亚胺为基础的胶黏剂,可在高温下使用。使用时,树脂常常可以并用或加增塑剂和添加剂加以改性,如在胶液中可加入醇类、酯类溶剂进行稀释,以调节黏度及干燥速率;可加入适量的分散剂使导电性填料分散良好等。添加剂的加入可以改进胶液的性能,但加入量大了,对导电性有不良的影响,所以要尽量少用。推荐阅读什么是导电胶?导电胶的应用领域有哪些?


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