合成樹脂加入某種金屬填料或導電炭黑之后就具有導電性。碳可以是任何一種無定形的碳,例如乙炔炭黑或粉碎的石墨粉。在導電環氧膠粘劑或導電涂層中常用的是細銀粉,其優點是對鹽和氧化物有適當的導電性,因此,能允許少量的氧化或腐蝕,防腐工藝不像薄膠層方法那樣重要,其中界面電阻起著重要作用。

相對金面言,銀是最合適的導電填料,因為它價格便宜,電阻低。然而,在高溫和直流電勢的條件下,銀會發生向膠層表面電解遷移的現象,但鍍銀的銅粉不遷移,金也不遷移。銀粉的最大加入量約為85%(質量),銀粉加入量低于最佳量(約65%)時導電性明顯降低,而粘接強度較高。碳(石墨)的導電性相當小,遠不如金和銀。其他可用的金屬填料是鎳鋁和銅,其中每種金屬都有特殊的氧化問題。因此,與球狀金屬粒子相比,很難形成粒子與粒子的接觸。遺憾的是,銀粉表面的硬脂酸鹽涂層在高溫下釋放氣體,污染關鍵部件,例如在微電子應用中。有的銀粉沒有涂層,也就不釋放氣體產物。銅和鋁形成氧化膜,因阻礙了粒子與粒子接觸而降低了導電性。

導電膠粘劑用于微電子裝配,包括細導線與印刷線路、電鍍底板、陶瓷被粘物的金屬層、金屬底盤連接,粘接導線與管座,粘接元件與穿過印刷線路的平面孔,粘接波導調諧以及孔修補。導電膠粘劑用于取代焊接溫度超過因焊接形成氧化膜時耐受能力的點焊。導電膠粘劑的另一應用就是在鐵電體裝置中用于電極片與磁體晶體的粘接。導電膠粘劑可取代焊藥和晶體因焊接溫度趨于沉積的焊接。用于電池接線柱的粘接是當焊接溫度不利時導電膠粘劑的又一用途。導電膠粘劑能形成足夠強度的接頭,因此,可以用作結構膠粘劑。除了粘接強度外,在有屏蔽的裝配中,還要求導電膠粘劑導電的連續性。

按固化工藝特點,可將導電膠分為固化反應型、熱熔型、高溫燒結型、溶劑型和壓敏型導電膠。

按導電膠中導電粒子的種類不同,可將導電膠分為銀系導電膠、金系導電膠、銅系導電膠和炭系導電膠。應用最為廣泛的是銀系導電膠。

按照導電膠中基料的化學類型又將導電膠分為無極導電膠和有機導電膠。無機導電膠耐高溫性能好,但對金屬的粘接性能差,主要有環氧樹脂導電膠、酚醛樹脂導電膠、聚氨酯導電膠、熱塑性樹脂導電膠和聚酰亞胺導電膠等。應用最廣的是環氧樹脂導電膠。

含有溶劑的導電膠,在固化或者干燥前,導電粒子在膠黏劑中是分離存在的,相互間沒有連續接觸,因而處于絕緣狀態,如圖17.1所示。導電膠固化或者干燥后,由于溶劑的揮發和膠黏劑固化而引起膠黏劑體積收縮,使得導電粒子相互間呈穩定的連續接觸,因而呈現導電性,如圖17.2所示。

圖17.1 固化干燥前導電膠的狀態

圖17.2固化干燥后導電膠的狀態

因隧道效應也可以使得導電膠中導電粒子間產生一定的電流通路。當導電粒子間不相互接觸時,粒子間存在隔離層,使得導電粒子中自由電子的定向運動受到阻礙。根據量子力學的概念可知,對一種微觀粒子來說,即使其能量小于勢壘的能量時,除了有被反射的可能性外,也有貫穿的可能性,也叫做隧道效應。電子是一種微觀粒子,因此它具有穿過導電粒子間隔離層阻礙的可能性。

根據以上分析,可將導電膠的導電情況分為3種:

一部分導電粒子完全連續的相互接觸形成一種電流通路;
一部分導電粒子是不完全連續接觸,其中不相互接觸的導電粒子之間由于隧道效應而形成電流通路;
一部分導電粒子完全連續,導電粒子的隔離層完全連續,是電的絕緣。