导读：

随着电子技术的飞速发展，电子元器件的集成度不断提高，封装技术的重要性日益凸显。在电子封装领域，互连技术是实现电子器件电气连接的关键环节，其发展水平直接影响到器件的性能、可靠性以及封装密度。近年来，随着电子元器件向微型化、多芯片化、三维立体化和高密度化方向发展，传统的互连技术面临着诸多挑战，如互连延时、散热问题以及与新型封装技术的兼容性等。

在此背景下，之前介绍了铜互连新型阻挡层材料的研究进展，探讨了如何通过新型材料解决铜互连中的扩散问题、提高互连的稳定性和可靠性；同时，对键合互连技术进行了探讨，包括引线键合、载带自动焊键合、倒装焊键合等常见技术，以及这些技术在高精度互连中的应用和发展趋势。

然而，传统焊接技术在高密度封装中的分辨率有限，难以满足日益增长的封装需求，且传统锡铅焊料对环境和人体健康存在潜在危害，无铅焊料的高熔点也不适用于一些不耐高温的基板或导线连接。因此，导电胶作为一种新兴的互连材料，因其绿色环保、连接温度低、分辨率高等特点，逐渐受到广泛关注，特别适用于电子封装和智能包装领域。

目前市面上绝大部分的导电胶的组成为导电填料、基体树脂以及改善性能的助剂。其中，导电填料主要负责提供导电性能，基体树脂主要负责提供黏结性能，而助剂则负责调节导电胶的黏度、固化条件以及固化后的效果。

导电胶在储存条件下具有一定流动性，使用时可通过加热或其他方式发生固化，固化后形成一定强度的导电连接。导电胶的主要成分包括导电填料和基体树脂。为了满足实际操作和连接要求，还需要添加稀释剂、固化剂、增塑剂等助剂。

导电胶的组成与功能

导电胶的导电机理主要基于导电填料之间的相互作用。其核心原理是通过导电填料在基体树脂中的分布和连接，形成导电通路，从而实现导电性能。

1、导电填料的作用

导电胶的主要成分之一是导电填料，其主要功能是提供导电性能。常见的导电填料包括银系、铜系、碳系及复合填料。

（1）银系填料具有优良的导电性和导热性，但成本较高且易发生银迁移现象。

（2）铜系填料成本较低，但易氧化。

（3）碳系填料价格低廉，但导电性较差且难以均匀分散。

（4）复合填料通过将多种导电填料混合使用，可以综合各填料的优点，提升导电胶的整体性能。

2、导电机理

导电胶的导电机理主要由渗流理论、隧道效应理论和场致发射理论解释，其中渗流理论是最主要的机制。

（1）渗流理论

渗流理论从宏观层面解释了导电胶的导电原理。在导电胶固化过程中，基体树脂体积收缩，内部压力使导电填料移动并相互接触，形成三维导电通路。当导电填料之间的接触足够多时，导电胶的电阻会显著降低，并在固化完成后达到稳定状态。渗流理论中将发生导电性突变时导电组分的体积分数称为渗流阈值（UC）。通过优化导电填料的形状、尺寸和分布，可以降低渗流阈值，从而减少导电填料的用量，降低成本。

（2）隧道效应理论

隧道效应理论解释了导电填料颗粒之间通过量子隧道效应实现电子传输的现象。当导电填料颗粒之间的距离非常接近时，电子可以通过量子隧道效应在颗粒之间跃迁，从而实现导电。这种机制在导电填料含量较低的情况下尤为重要。

（3）场致发射理论

场致发射理论描述了在高电场作用下，电子从导电填料表面发射并跃迁到相邻填料表面的过程。这种机制在高电压或高电场强度的应用场景中较为显著。

3、导电填料的形状与尺寸的影响

导电填料的形状和尺寸对导电胶的导电性能有显著影响。常见的导电填料形状包括球状、片状、树枝状和纳米线等。

（1）片状填料具有较大的比表面积，能够在固化过程中形成更多的接触点，从而提高导电性能。

（2）树枝状和纳米线填料则具有更高的长径比，能够在较低的填料含量下形成有效的导电网络。

此外，填料的尺寸也会影响导电胶的黏度和导电性能。较小的填料颗粒可以更均匀地分散在基体树脂中，形成更密集的导电网络，但可能会增加导电胶的黏度。

导电胶可以根据树脂基体性质、导电方向、导电填料和固化工艺进行分类。

导电胶的分类

导电胶的性能直接影响其在电子器件中的应用效果，因此在施工和固化过程中需要重点关注其黏度、固化度等参数。固化后的导电胶性能包括导电性能、黏结性能和耐老化性等，这些性能的测试评价对于确保导电胶的质量和可靠性至关重要。

黏度是导电胶内部对流动的阻力，影响其在涂抹过程中的难易程度和最终成膜质量。较低黏度的导电胶具有更好的工艺性能，能够减少涂层中的裂纹和气泡，均匀附着在被涂物表面。黏度的测量通常使用流变仪，在一定温度和不同转速下进行。

导电胶黏度的影响因素

固化度是指导电胶在固化过程中的完成程度，直接影响其导电性能、机械连接性能、化学稳定性和界面接触性。

固化度由固化温度和固化时间决定，其中固化温度对导电胶的导电性能影响最大。固化度的测量通常使用差示扫描量热法（DSC），通过计算放热量来确定固化度（如下式）。固化过程中，树脂的收缩使导电填料相互接触，导电胶的电阻率随之下降。

式中：α为固化度；t为反应时间；H为单位质量树脂在t时刻的放热量；Hu为单位质量树脂固化完全时的总放热量；dH/dt为热流速率。

导电性能是导电胶的核心性能，通常用体积电阻率来衡量。体积电阻率通过四探针测试仪测量导电胶膜的方块电阻，再结合膜的厚度计算得出。导电胶的导电性能受导电填料的种类、形状、尺寸和分布的影响。例如，片状填料比球状填料更易形成导电通路，从而降低电阻率。

式中：ρ为电阻率；Rs为方块电阻；d为厚度。

黏结性能是导电胶的另一关键参数，剪切强度是评估黏结性能的重要指标。剪切强度通过拉力试验机测定，对平行于黏结面的试样主轴方向施加拉伸力，测量材料黏结处的剪切应力。黏结性能受导电填料的种类和基体树脂的性能影响。例如，聚氨酯基体树脂的黏结性能优于环氧树脂，但环氧树脂的耐高温性能更好。

导电胶剪切强度测试

耐老化性是指导电胶在高温和高湿环境下的稳定性，包括耐高温性和耐湿热性。

（1）耐高温性：通过热重分析测定导电胶的最初分解温度和热质量损失率。分解温度高、热质量损失率低的导电胶具有良好的耐热性能。

（2）耐湿热性：通过双85测试（温度85℃、相对湿度85%）评估导电胶的耐湿热性。测试后，若导电胶的导电性和黏结性变化不明显，则表明其耐湿热性能良好。

国内外导电胶研究进展

国内外导电胶企业情况

资料来源：新材料纵横

注：以上企业排名不分先后，相关介绍来源各企业官网、官微等官方公开信息。

尽管导电胶具有绿色环保、操作效率高和黏结条件温和等优点。但是目前导电胶还存在成本较高、稳定性和耐久性较低的问题，这些问题限制了导电胶在特定领域的应用。

（1）导电填料。导电胶的成本与性能取决于导电填料的种类和含量。目前主要使用银作为导电填料，但银价格高、易迁移。因此以后的研究重点将是制备复合导电填料的导电胶，在保证导电胶的电性能和力学性能的同时降低成本。

（2）黏结体系。优选黏结体系可以显著提高导电胶的稳定性与耐久性。目前主要的黏结体系以环氧树脂为主体。但环氧树脂是一种脆性材料，形变能力有限，形变后易产生裂纹造成脆性破坏使银片从树脂基体上剥离，导致电学与力学性能失效。因此对现有树脂复合与改性，探寻新的基体树脂与配套助剂及探索除环氧树脂外的新黏结体系是未来导电胶研究的重点。