LED封裝用高性能導(dǎo)電膠的制備及性能研究.pdf

1、作為彌補(bǔ)傳統(tǒng)焊料的一種新型綠色環(huán)保互連材料，導(dǎo)電膠具有使用工藝簡單、粘接溫度低等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于IC封裝、LED封裝等微電子封裝領(lǐng)域。然而目前導(dǎo)電膠普遍存在導(dǎo)熱系數(shù)偏低、體積電阻率偏高、粘接強(qiáng)度不夠、儲存運(yùn)輸性能較差等缺點。本論文開展了雙氰胺固化體系各向同性導(dǎo)電膠（ICAs）配方的篩選優(yōu)化，系統(tǒng)地研究了ICAs性能尤其是導(dǎo)熱性能的影響因素，探討了功能助劑對ICAs性能提升的作用機(jī)制，并對ICAs的應(yīng)用可靠性及封裝失效機(jī)理進(jìn)行了分析。<

2、br>　　從ICAs儲存性能以及固化后的剪切強(qiáng)度、導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能等方面考慮，篩選出新型雙氰胺固化體系的導(dǎo)電膠，其最佳配比為樹脂體系15.8wt.％、雙氰胺固化體系1.2wt.%、已二酸及其他助劑5wt.%、銀粉78wt.%。該ICAs可在室溫下儲存3個月，在170℃、60min條件下固化，固化后電阻率為1.3×10-4Ω·cm，熱導(dǎo)率為10.41W/(m·K)，剪切強(qiáng)度為19.1MPa。
　　系統(tǒng)研究了銀粉尺寸及數(shù)量、固化劑及活性

3、稀釋劑含量、功能助劑及其含量、固化條件等對ICAs性能，尤其是導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的影響。研究表明ICAs的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能均隨銀粉含量的增加而增強(qiáng)，銀粉含量為75wt.%時，達(dá)到ICAs的導(dǎo)電性能的滲流閾值，而其導(dǎo)熱性能并未出現(xiàn)該現(xiàn)象，熱導(dǎo)率隨著銀粉含量的增大而逐漸增加。對加入了低熔點SnBi合金的ICAs進(jìn)行SEM-EDS分析，結(jié)果表明低熔點合金的加入，可使銀粉之間產(chǎn)生冶金連接，在 ICAs內(nèi)部形成了高導(dǎo)熱特征的冶金態(tài)導(dǎo)熱、導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可增強(qiáng)

4、ICAs的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。功能助劑已二酸的添加可顯著提升ICAs的導(dǎo)電性能及導(dǎo)熱性能，在已二酸含量達(dá)到0.3wt.%時，導(dǎo)電膠的體積電阻率和熱導(dǎo)率達(dá)到最佳值。固化工藝參數(shù)對ICAs的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能也具有一定的影響，研究發(fā)現(xiàn)：
　　1）在固化時間相同的情況下，固化溫度越高，ICAs的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能越好；
　　2）當(dāng)固化溫度高于環(huán)氧樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，固化時間越長，ICAs的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能越好。
　　利用各種分析手段系

5、統(tǒng)研究了已二酸功能助劑如何提升ICAs的性能，揭示了功能助劑與ICAs中的銀粉及樹脂體系的作用機(jī)制。通過對已二酸乙醇溶液處理后的銀粉、乙醇溶液處理后的銀粉以及原始銀粉進(jìn)行DSC-TG、拉曼光譜、X射線光電子能譜等分析表明：已二酸作為功能助劑可有效去除并取代銀粉表面的有機(jī)潤滑劑。同時通過對雙氰胺、已二酸、以及雙氰胺與已二酸的混合物進(jìn)行差熱掃描和紅外圖譜分析，結(jié)果顯示已二酸能夠與樹脂體系中的固化劑雙氰胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。上述研究表明添加已二酸可

6、有效提升導(dǎo)電膠綜合性能的主要原因是由于已二酸有兩個活性官能團(tuán)，在導(dǎo)電膠固化過程中，可同時發(fā)生兩個反應(yīng)：一個是已二酸中的一個官能圖與銀粉表面的潤滑劑發(fā)生置換反應(yīng)，有效去除并且取代銀粉表面不導(dǎo)電的有機(jī)保護(hù)層，顯著提升ICAs的導(dǎo)電性能及導(dǎo)熱性能；另一個是已二酸的另一個官能團(tuán)在固化溫度下與雙氰胺發(fā)生酰胺化反應(yīng)，起到橋連作用，提高銀粉與樹脂的結(jié)合力，增強(qiáng)ICAs的力學(xué)性能。
　　針對自主開發(fā)的導(dǎo)電膠HG903H從其本體、封裝芯片以及封裝的

7、LED樣品的可靠性能進(jìn)行較為系統(tǒng)地研究。研究表明導(dǎo)電膠HG903H在高溫高濕環(huán)境條件下老化500h，其體積電阻率、剪切推力、接觸電阻等主要性能指標(biāo)的變化率分別為8.2%、18.5%、5.8%，皆小于20%；導(dǎo)電膠HG903H封裝的LED樣品在高溫高濕、常溫、高溫環(huán)境條件下老化6000h，其光通量的變化率分別為11%、29%、15%，而在同樣條件下美國某品牌導(dǎo)電膠封裝的LED樣品光通量的變化率分別為23%、42%、17%。
　　導(dǎo)電