作為電子互連與封裝領(lǐng)域不可或缺的材料，導(dǎo)電膠依靠內(nèi)部填充的導(dǎo)電顆粒構(gòu)筑電子傳導(dǎo)通路，廣泛應(yīng)用于微電子互連、顯示驅(qū)動與傳感器制造等關(guān)鍵領(lǐng)域。其中，銀填料憑借其無可替代的高電導(dǎo)率、卓越的熱導(dǎo)率以及極佳的環(huán)境穩(wěn)定性，長久以來穩(wěn)居提升導(dǎo)電膠性能的首選地位。然而，銀填料的高成本對其廣泛應(yīng)用形成了顯著制約。同時，銀填料本身的形貌、粒度、表面狀態(tài)以及在膠體中的添加量，不僅直接主導(dǎo)了導(dǎo)電膠的導(dǎo)電能力，也深刻影響其他關(guān)鍵性能（如機械強度、流變特性、可靠性等）。本篇文章我們需要從銀填料的導(dǎo)電機制出發(fā)，圍繞銀填料的這些核心影響因素深入探討如何優(yōu)化其利用。

來源：網(wǎng)絡(luò)

1、填料含量

填料填量是決定導(dǎo)電膠能否導(dǎo)電的最主要因素，當(dāng)導(dǎo)電膠中的銀填料填量過低時，銀填料之間彼此靠近但不直接接觸，銀填料之間通過隧道效應(yīng)導(dǎo)電，導(dǎo)致導(dǎo)電膠的電阻率較大，導(dǎo)電性能差。當(dāng)隨著填料含量的增加達到某一臨界閾值（滲流閾值）時，導(dǎo)電粒子之間有效接觸構(gòu)建了高效的電流通路，導(dǎo)電膠的電導(dǎo)率也將會急劇提升。不過，當(dāng)導(dǎo)電通路形成后，繼續(xù)增加銀填料并不會顯著提升導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性能，反而，大量的銀填料的加入會使得基體樹脂 的交聯(lián)密度顯著下降，導(dǎo)致導(dǎo)電膠的力學(xué)強度降低。因此，要平衡好導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能以及成本，最主要的就是找到最佳的銀填料含量。

2、填料形貌

根據(jù)導(dǎo)電理論，導(dǎo)電填料之間的接觸概率和接觸面積越大，形成的導(dǎo)電通路越多，導(dǎo)電膠的電阻越小，而不同形貌的銀填料之間由于接觸的概率和接觸的方式不同，對導(dǎo)電膠性能的影響也十分顯著。目前，常見的銀填料有球形、片狀、線狀、樹枝狀等。

不同形貌的銀粉填料（來源：網(wǎng)絡(luò)）

（1）球形： 流動性上佳、包裝密度高，易于填充，可以構(gòu)建良好的導(dǎo)電通路的同時提升導(dǎo)電膠的力學(xué)性能，但顆粒間接觸為點接觸，接觸面積較小，接觸電阻較大。

（2）片狀：顆粒間為線-面接觸或者面-面接觸，接觸面積大，顯著降低接觸電阻值，但易導(dǎo)致粘度攀升，適用于在高剪切工況下發(fā)生定向排布生成各向異性薄膜。

（3）線狀：線狀納米銀填料的比表面積更大，在導(dǎo)電膠中存在更多的接觸位點，增加了填料的接觸面積，同時其還具有超耐彎折的特性，因此利用其制備的導(dǎo)電膠具有最低的電阻率和滲流閾值和優(yōu)異的機械性能。

（4）樹枝狀：樹枝狀銀粉可以增大銀粉間相互接觸的概率，有利于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成,進而降低了穿流閾值，在較低的填充量下就可以得到較低的電阻率，但由于樹枝狀銀粉表面能過大，存在容易團聚的問題。

每種形貌的銀粉填料都存在一定的優(yōu)缺點，添加單一形貌的銀粉對于導(dǎo)電膠性能提升有限，因此可以搭配不同形貌銀填料混合使用，以此填補銀填料間的空隙，增大銀填料之間直接接觸的概率，以降低接觸電阻。

3、填料尺寸

除形貌外，銀填料尺寸對導(dǎo)電膠的性能也有明顯影響。納米級小粒徑的銀粉具有高比表面積，填充間隙能力強，單位質(zhì)量接觸點多，同時可以在較低溫度下便可以發(fā)生熔化燒結(jié)現(xiàn)象，因此可以顯著降低滲流閾值，但其高表面積也帶來了高表面能，其極易團聚形成絕緣塊體，反增大界面電阻。而微米級大粒徑的銀粉則有易分散的優(yōu)點，構(gòu)建長程導(dǎo)電骨架時效率高，但顆粒間的間隙較大，滲流閾值高，需要更高填充量，否則易因基體收縮形成斷路?；诓煌教盍系奶攸c，可用大小粒子協(xié)同搭配，利用納米銀填料可以填充于微米銀填料的間隙中，增大銀填料之間直接接觸的概率，以降低接觸電阻。同時納米銀填料也有助于導(dǎo)電膠在較低溫度下發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，微米銀填料在一定程度上起著提升分散性的作用。

4、銀填料的表面狀態(tài)

為了防止銀填料團聚，在銀粉制備過程中常會加入油酸、硬脂酸等使其表面形成一層有機絕緣層。然而，這層絕緣層會顯著增大粒子間的接觸電阻，導(dǎo)致導(dǎo) 電膠的導(dǎo)電機制由直接接觸導(dǎo)電轉(zhuǎn)變?yōu)樗泶?dǎo)電，使導(dǎo)電性能下降。因此為了提升導(dǎo)電膠性能，采用特定溶劑去除銀粉避免有機絕緣層是必要的。

不同溶劑具有不同的極性和溶解能力，因此需要選擇合適的溶劑才能更為有效改善銀填料的分散性和表面性質(zhì)，從而提高導(dǎo)電膠的性能。目前，常用的溶劑主要包括乙醇、丙酮等有機溶劑或己二酸、戊二酸等二元酸。此外，溶劑濃度也會對表面處理效果產(chǎn)生影響，過高或過 低的濃度都可能導(dǎo)致處理效果不佳。

5、銀填料的替代

銀填料作為導(dǎo)電填料的缺點之一是其成本較高，而銅粉以其極低的價格展現(xiàn)出巨大的成本優(yōu)勢。但銅粉本征最大的劣勢在于極易氧化，在電極制備和使用環(huán)境中，其導(dǎo)電性會因氧化而急劇惡化，為了保證導(dǎo)電膠性能的同時降低生產(chǎn)成本，可將銀包覆于銅填料表面，制得銀包銅粉，銀包覆于銅填料表面可以有效阻止銅填料與氧氣接觸，從而避免銅填料的氧化，同時也能提供良好的導(dǎo)電性能，而銅粉的引入則有效減少了導(dǎo)電膠中銀填料的用量，降低了生產(chǎn)成本。

銀包銅制備方法（來源：參考文獻2）

小結(jié)

在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)迭代速度加快的今天，要突破“高銀耗”的困局，實現(xiàn)導(dǎo)電膠中銀填料的高效化應(yīng)用是十分必要的，可通過設(shè)計科學(xué)的多形貌、多粒徑的復(fù)配方案，并對銀粉進行表面處理，降低導(dǎo)電通路的接觸電阻，最終在低填充量下達到滲流閾值，也可探索采用銀包銅工藝等替代方案，達到降低填料成本的目的。

參考文獻：

1、崔振國.導(dǎo)電銀填料的制備及其在環(huán)氧導(dǎo)電膠中的應(yīng)用研究[D].煙臺大學(xué).

2、李明鋼,汪根深,孫德旺,等.銀包銅粉制備與應(yīng)用的研究進展[J].稀有金屬材料與工程.

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