如何提升导电胶的粘结性能？

导电胶和基底之间的粘结性是决定半导体封装稳定性的重要因素。有两种获得粘结性的方法：化学连接和物理连接。这两种方法都使聚合物表面的粘结强度增加^[84]。化学连接使用共价键和离子键实现聚合物和基体间的连接^[84]。物理连接使用力学联锁和物理吸附实现聚合物和基板表面的连接。对于力学联锁，聚合物和基体是通过肉眼可分辨的方式连接的，聚合物流入基板的缺口和微孔中起粘结作用^[84]。因此，对于表面粗糙的基板，聚合物有更好的粘结性，因为它有更大的表面空间和更多的锚点。

导电胶的连接强度通过90°脱落强度测试和抗拉强度测试进行评估。对于粘结在粗糙铜片上导电胶，脱落强度可达到2.75lbf/in；而LMP填充的导电胶则低至1lbf/in。温度循环测试是用热冲击试验箱在-55～125℃范围内进行的，在每个温度下暴露约10min。在测试前，测试了抗拉强度。1000次循环后，用MTS拉力测量器以0.025in/min的速率缓慢加力直到连接破裂。

在1000次循环后，所有导电胶都很稳定。同时，即使进行了1000次循环，它们都有相似的脱落和抗拉强度（差别10%以内）。在所有抗拉强度测试中，内聚失效是主要的失效形式。表11.2总结了不同导电胶在90°脱落强度测试和抗拉强度测试下的数值。以银颗粒为填料的导电胶具有最好的力学性能。

表11.2 不同组成的ECA抗拉强度和失效模式

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对表面进行等离子体刻蚀处理，已经成为导电胶获得高粘结强度的有效办法^[85]。在等离子体刻蚀处理过程中，等离子体会与表面污染物发生剧烈反应，这样长链高聚合分子被分解成一个个小的气体分子（主要是气体水和碳的氧化物的混合物）。等离子清洗可以去除这些颗粒。

另外一种提高粘结强度的方法是使用偶联剂^[86]。偶联剂是由硅、钛和锆组成的有机混合物。偶联剂由两部分组成，并且担当连接聚合物和无机基板之间媒介。例如，聚合物和基板通过不同的有机链和硅烷连接。Gianelis等人对很多硅烷偶联剂进行了研究^[87]。例如，可以采用喷砂处理、化学侵蚀、等离子侵蚀处理、电镀等方法都使表面粗糙，进而增加粘结强度，并且还可以提高在腐蚀或者潮湿环境下的结构稳定性^[88，89]。

一种改进的增加粘结强度的方法，是降低粘合剂树脂的弹性模量。通过使用低弹性模量的树脂，能够降低粘合剂接口的热应力，同时增加粘结强度^[90，91]。然而，弹性模量过度下降会使内聚力变小，从而使粘结强度降低。所以，需要找到弹性模量的最优化值，来使粘结强度尽可能达到最大。

除了以上介绍的，还有其他一些因素，如固化条件和IC封装结构等，也可能影响导电胶的粘结强度。