LED封裝用導(dǎo)電銀膠的研制

牟秋紅, 琚 偉, 彭 丹, 劉月濤, 李金輝, 張 敏

（1. 山東省科學(xué)院新材料研究所, 山東 濟(jì)南 250014;

2. 山東省粘接材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南 250014）

LED封裝用導(dǎo)電銀膠的研制

牟秋紅1,2, 琚 偉1,2, 彭 丹1,2, 劉月濤1,2, 李金輝1,2, 張 敏1

（1. 山東省科學(xué)院新材料研究所, 山東 濟(jì)南 250014;

2. 山東省粘接材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南 250014）

以環(huán)氧樹脂為主要成分，配合以平均粒徑為0.2μm的片狀銀粉、聚酰胺酰亞胺預(yù)聚體，加入適當(dāng)?shù)臐摲凸袒瘎⒋龠M(jìn)劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑等，制備了高性能LED用導(dǎo)電銀膠。該導(dǎo)電銀膠為單組分，常溫貯存，剪切強(qiáng)度為17.8 MPa(室溫)和5.34 MPa（150 ℃），體積電阻率1x10-5Ω?cm。

導(dǎo)電銀膠；LED；體積電阻率；耐熱性

0 前 言

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

主要原材料有環(huán)氧樹脂，聚酰胺酰亞胺，固化劑，促進(jìn)劑，銀粉，稀釋劑，偶聯(lián)劑。

1.2 導(dǎo)電銀膠的制備

將環(huán)氧樹脂、聚酰胺酰亞胺、促進(jìn)劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑等按一定比例預(yù)混合，得到基體樹脂，再將片狀銀粉、固化劑二氨基二苯甲烷和二氨基二苯醚按一定比例與基體樹脂用三輥研磨機(jī)混合，直至銀粉全部與樹脂基體混合均勻形成銀白色膏狀混合物，即導(dǎo)電銀膠，固化并得到待測樣品。

1.3 導(dǎo)電銀膠的制備

（1）體積電阻率試樣制備方法：將厚度為0.05mm的鋁箔膠帶均勻貼鋪在76.2mm×25.4mm×（1～1.2）mm的載玻片上，用美工刀挖出中間76.2mm×6mm的膠帶,形成中間空白槽。將制備好的導(dǎo)電銀膠均勻涂于空白槽中，用刮刀刮至與兩邊剩余鋁箔膠帶持平，送至150℃烘箱固化1 h后撕去剩余鋁箔膠帶即可，如圖1所示。

圖1 體積電阻率測試示意圖

（2）剪切強(qiáng)度的試樣制備及測試方法按GB/T 7124-1986標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 銀粉用量對(duì)導(dǎo)電銀膠性能的影響

不同銀粉含量導(dǎo)電銀膠樣品的體積電阻率和剪切強(qiáng)度測試結(jié)果列于表1。從表1中數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)電銀膠的體積電阻率隨導(dǎo)電填料銀粉的增加而降低。在填充量為80%時(shí)，體積電阻率為8×10-6Ω·cm。樹脂的減少加大了銀粉的接觸，有利于減小體積電阻率。且銀粉填充量過多，不僅增加生產(chǎn)成本，還會(huì)降低導(dǎo)電銀膠的粘接強(qiáng)度。

為提高國產(chǎn)存儲(chǔ)陣列的數(shù)據(jù)安全性，保證存儲(chǔ)陣列客戶端的隱私安全，同時(shí)不降低存儲(chǔ)系統(tǒng)高速率、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸性能，文中提出了一種基于硬件加解密的國產(chǎn)平臺(tái)安全存儲(chǔ)陣列設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)陣列中核心數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、有效加解密，最大程度地保護(hù)存儲(chǔ)陣列客戶端的信息安全。基于本文所述架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的安全存儲(chǔ)陣列具有高通用性和靈活性，不但減少了對(duì)系統(tǒng)計(jì)算資源的占用，而且利用硬件加解密快速、較難破解的特性，大幅提升了國產(chǎn)平臺(tái)存儲(chǔ)陣列的安全性，對(duì)提高我國國產(chǎn)存儲(chǔ)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息安全具有較高的意義。

表1 銀粉用量對(duì)銀膠性能的影響

在導(dǎo)電銀膠中，對(duì)粘接性能起主要作用的是作為粘接相的樹脂。樹脂在固化過程中與基板的固化粘接程度決定了粘接性能。隨著銀粉填充量的變化，樹脂含量發(fā)生變化，因此導(dǎo)電銀膠的剪切強(qiáng)度也隨之變化。從表1數(shù)據(jù)可以看出，在基體樹脂相同的情況下，導(dǎo)電銀膠的剪切強(qiáng)度隨著導(dǎo)電填料銀粉加入量的增大而降低，當(dāng)銀粉的加入量達(dá)到80%時(shí)，常溫下導(dǎo)電銀膠的剪切強(qiáng)度為15.62MPа，150℃下的剪切強(qiáng)度下降至5.04 MPа，如果將其用于LЕD封裝，那么制品的耐碰撞可靠性比較差；雖然銀粉含量在70%時(shí)，剪切強(qiáng)度較好，但體積電阻率可靠性變差；為了提高導(dǎo)電銀膠應(yīng)用過程中的可靠性，需要導(dǎo)電銀膠既要有較好的粘接強(qiáng)度，又要有較好的導(dǎo)電性能，因此在試驗(yàn)選定的基體樹脂中，銀粉適宜的填充量應(yīng)為75%左右。

2.2 導(dǎo)電銀膠耐老化性能研究

（1）冷熱沖擊性能

從表2可以看出，不同銀粉含量導(dǎo)電銀膠的體積電阻率基本不變，導(dǎo)電填料銀粉加入量為70%及75%時(shí)，剪切強(qiáng)度變化均在10%左右，而銀粉含量為80%的導(dǎo)電銀膠，剪切強(qiáng)度經(jīng)過此實(shí)驗(yàn)后低于導(dǎo)電銀膠指標(biāo)（15MPа）。因此銀粉含量為80%的導(dǎo)電銀膠實(shí)際應(yīng)用過程的可靠性要差。

表2 冷熱沖擊前后的體積電阻率及剪切強(qiáng)度

（2）高溫貯藏性能

導(dǎo)電銀膠的高溫貯藏性能是模擬LЕD在實(shí)際應(yīng)用過程中的耐熱性能，將不同銀粉含量的導(dǎo)電銀膠試樣制作成體積電阻率測試試樣及剪切強(qiáng)度測試試樣，將試樣在150℃下貯藏1000h，其體積電阻率及剪切強(qiáng)度變化試驗(yàn)結(jié)果列于表3。

表3 貯藏前后的體積電阻率及剪切強(qiáng)度

從表3可以看出，不同銀粉含量導(dǎo)電銀膠在高溫貯藏前后的體積電阻率變化不大，銀粉含量為70%及75%剪切強(qiáng)度變化均在10%以內(nèi)，而銀粉含量為80%的導(dǎo)電銀膠，剪切強(qiáng)度已經(jīng)低于導(dǎo)電銀膠要求指標(biāo)（15MPа）。

（3）耐高溫高濕環(huán)境性能

導(dǎo)電銀膠的耐高溫高濕環(huán)境性能是模擬LЕD在實(shí)際應(yīng)用過程中耐濕熱性能，將不同銀粉含量的導(dǎo)電銀膠試樣制作成體積電阻率測試試樣及剪切強(qiáng)度測試試樣，將試樣放在高低溫試驗(yàn)機(jī)中，在85℃及85%RH條件下貯藏1000h，其體積電阻率及剪切強(qiáng)度變化試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

表4 高溫高濕前后的體積電阻率及剪切強(qiáng)度

從表4可以看出，不同銀粉含量導(dǎo)電銀膠在濕熱貯藏后的體積電阻率均有所增大，剪切強(qiáng)度較其他性能測試下降程度也增大，銀粉含量為75%的導(dǎo)電銀膠體積電阻率的變化仍然完全滿足LЕD行業(yè)封裝的要求，銀粉含量為80%的導(dǎo)電銀膠的剪切強(qiáng)度已經(jīng)低于導(dǎo)電銀膠要求的指標(biāo)（15MPа），不能滿足LЕD封裝工藝的要求。

3 結(jié) 論

（1）導(dǎo)電銀膠的剪切強(qiáng)度隨著導(dǎo)電填料銀粉加入量的增大而降低，在試驗(yàn)選定的基體樹脂中，銀粉適宜填充量應(yīng)為75%。

（2）經(jīng)過冷熱沖擊、高溫貯存和高溫高濕等一系列老化測試，銀粉含量為75%的導(dǎo)電銀膠體積電阻率和剪切強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)變化完全滿足LED行業(yè)封裝的要求。

Study on Conductive Silver Adhesive for LED Encapsulation

Mu Qiuhong1,2, Ju Wei1,2, Peng Dan1,2, Liu Yuetao1,2, Li Jinhui1,2, Zhang Min1
(1.New Material Research Institute of Shandong Аcademy of Science, Jinan 250014;
2.Key Laboratory for Аdhesion & Sealing Materials of Shandong Province, Jinan 250014)

High performance silver adhesive for LED encapsulation were prepared using epoxy resin, composed with fake silver powder whose average particle size was 0.2μm,curing agent, latent curing agent, accelerator, diluent, coupling agent,and so on The conductive silver adhesive was one part and room temperature storage. The shear strength were 17.8 MPa (room temperature) and 5.34 MPa (150 ℃) and the volume resistivity was 1x10-5Ω·cm.

Сonductive Silver Аdhesive; LED; Volume Resistivity; Thermal Resistance

TQ 437.6

B

1671-8232(2014)03-0039-03

[責(zé)任編輯：朱 胤]

2013-10-14

山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金項(xiàng)目（BS2012СL031）

牟秋紅（1978-），女，博士，主要從事有機(jī)硅高分子材料研發(fā)工作。