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《西安工程大学》 2017年
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紫外光固化导电胶的制备及性能研究

边慧  
【摘要】:随着电子产品逐渐向微型化、便携化发展,电子封装用导电胶在微电子封装、组装行业中得到了广的泛应用。传统的Pb/Sn材料由于分辨率低、污染严重且固化温度过高,极容易使得电子元器件之间的部分零件受到损坏,从而影响了电子器件的连接可靠性,甚至导致无法焊接等问题,已无法满足要求。因此,低污染、无污染的导电胶连接材料逐步成为研究热点,在此背景下提出了本科题的研究。本文针对导电胶中铜粉填料易氧化、银粉成本高且易迁移性,热固化工艺成本高、环境污染等问题,以银包铜粉为导电填料,环氧丙烯酸树脂为基体树脂制备紫外光固化导电胶,采用Irgacure184和BP作为复合光引发体系实现导电胶的完全固化。利用扫描电子显微镜(SEM)、四探针电阻测试仪、拉伸剪切试验机、金相显微镜(OM)、差示扫描量热-热重分析仪(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对固化后的试样微观结构和性能进行表征,研究发现:(1)采用共混法分别研究了基体树脂、活性稀释剂体系,光引发剂体系,硅烷偶联剂KH-550的最佳用量。通过不断优化得出有机载体的最佳配比条件为:W_((基体)树脂):W_(活性稀释剂):W_(光引发剂):W_(KH-550):W_(消泡剂):W_(流平剂)=55:35:4:2:3.5:0.5,采用此配方制得的导电胶具有良好的电学和抗剪切性能。(2)通过添加银包铜粉填料实现导电胶连接,实验得出银包铜粉添加量为75wt%时,导电胶电阻率达最小值1.377×10~(-3)Ω·cm,剪切强度达到最大值5.74MPa。最佳光固化工艺条件为:固化功率:400W;固化距离:5cm,固化时间:120~180s。此外,实验确定了最佳涂膜厚度为140μm,洋葱碳添加量为3wt%时,导电胶在200℃以内具有良好热稳定性能,40天内抗氧化性良好,且具有较好的耐化学介质性能。(3)以偶氮类热引发剂AIBN作为热固化剂引发导电胶实现完全固化。通过研究光热双重固化工艺确定了双重固化体系的工艺配方。有机载体:活性稀释剂(40wt%)、光引发剂(4wt%)、热引发剂(5wt%),导电胶:导电填料(70wt%)、载体含量(30wt%),固化温度为60℃,固化时间为120s~180s。光热双重固化导电胶使用温度为250℃以内,较光固化的提高了50℃,综合力学性能也有所提升。(4)采用非等温DSC法和红外吸收光谱分析分别对导电胶的反应机理进行研究。利用Kissinger法和Crane方程实验得出光固化导电胶表观活化能为15.17KJ/mol,反应级数为0.73,固化工艺为172.3℃→302.05℃→369.35℃,类似于一级固化反应。光热双重固化导电胶的反应活化能为20.52~20.94 KJ/mol,其反应级数为0.78~0.97,较光固化均有所增大,说明固化过程较为复杂。
【学位授予单位】:西安工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ437.6

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