银是ICA最常用的导电填充剂。由于银具有很多特殊的优点,它在纳米级ACA/ACF的应用中具有很大的潜力。在所有导电金属中,银在室温下具有最高的热电传导性。自然界中存在导电的银氧化物(如Ag2O)使得它在性价比方面也很有优势。另外,银易于制成不同的尺寸(一些可被制成100nm的纳米材料),不同的形状(如球形、柱形、圆盘形、线形和薄片形等),并且能够很容易地加入到各种聚合物基体材料。另外,其低温烧结特性和高表面活性也是使它成为ACA/ACF填料的重要因素。然而,在电子工业中,银的迁移一直被人关注。金属迁移是电化学过程,在潮湿和导电环境下,当金属与绝缘材料接触时,金属以离子的形式离开原有的位置并在其他位置沉积[41]。人们认为存在一个阈值电压,只有在此电压之上才有可能产生迁移现象。这种迁移可能导致导电区域范围减小,或者在接触处产生小的短路。当有电源两极间的绝缘材料上有连续的薄水膜时,迁移过程就会进行。这时在电极之间加上电动势,在阳极上会发生金属离子解析的化学反应,并且金属离子会向阴极迁移,最后在阴极处形成金属。随着迁移的进行,阴极处结晶出来的金属越来越多,电子空间也随之减少,最终,阳极形成了晶银,与电极之间形成了金属桥,产生短路[42]。
图10.6 添加二羧酸或二羧基的纳米银ACA的导电特性[40]
尽管其他金属在特定环境下也会发生迁移现象,但由于银离子溶解性好,解析能低,不易形成氧化物保护膜等特性,所以银很容易发生迁移[43-45]。银的迁移量随着两极电压差、解析时间、环境湿度和表面金属腐蚀的增加,以及两极之间间距的减小而增加。
为了防止银的迁移并提高它的可靠性,必须采取一些措施。这些措施包括:①在银中加入活性不大的金属,如金[42]或者铂金[46]甚至锡[47];②在印制电路板表面涂上一层氧化膜来隔绝湿气和离子污染[48],因为水和金属腐蚀物都可以充当传导介质,而使金属迁移现象增加;③在银表面用镍、锡和金等进行电镀可以有效地保护银填料并减少金属迁移的发生;④在基面涂上聚合物[49];⑤在环境中加入苯并三唑(Benzotriazole,BTA)及其衍生物[50];⑥由于硅氧烷环氧聚合物(Silox- ane Epoxy Polymer)与导电金属有很好的粘合性,这可以有效阻止扩散[51];⑦在ECA的银质填料中涂上分子膜[52]。在混合物中加入羧基酸和银离子,银迁移现象(泄漏电流)可以被有效地抑制,如图10.7所示[53]。(www.xing528.com)
图10.7 纳米银颗粒的导电胶在低压和高压下漏电流和电压的关系[52]
a)低压 b)高压
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