導電型膠粘劑(簡稱導電膠)是一種經固化或干燥后既能有效地粘接各種材料，又具有導電性能的特殊膠粘劑。在高分子粘料、固化劑中加入導電性填料配成的導電膠，被稱為“復合型導電膠”，是目前導電膠的主體。作為一種新型的復合材料，其應用日益受到人們的重視，有著廣闊的市場前景和發展潛力。作為導電連接材料，利用其流動性可用于絲網印刷，直接成型復雜的印刷線路：利用其低溫固化的特點，可以用于連接不耐高溫的導電材料。隨著電子器件向微型化發展，許多傳感器材料都要求薄膜化，導電膠成為連接薄膜和其引線的首選材料。隨著工程塑料被大量用于制作電子裝置的外殼，電磁屏蔽問題顯得尤為突出，而將導電膠涂于塑料外殼表面，形成電磁屏蔽層，是行之有效的方法之一。

目前，國內生產導電膠的單位主要有上海合成樹脂研究所，國外企業有日本的日立公司、Three．Bond公司、美國的Epoxy公司、Ablistick公司、Loc．tite公司、3M公司等。已商品化的導電膠種主要有導電膠膏、導電膠漿、導電涂料、導電膠帶等；組分有單、雙組分。導電膠一般用于微電子封裝、印刷電路板、導電線路粘接等各種電子領域中。現今國內的導電膠無論從品種和性能上與國外都有較大差距。表2列出了市場上幾種有代表性的中溫固化環氧樹脂基導電膠的基本性能。

導電膠種類很多，按導電方向分為各向同性導電膠(ICAs，Isotropic Conductive Adhesives)和各向異性導電膠(ACAs，Anisotropic Conductive Adhesives)。ICA是指各個方向均導電的膠黏劑，可廣泛用于多種電子領域；ACA則指在一個方向上如z方向導電，而在X和Y方向不導電的膠黏劑。一般來說ACA的制備對設備和工藝要求較高，比較不容易實現，較多用于PCB板的精細印刷等場合，如平板顯示器(FPDs)中的PCB板的印刷。

按照固化體系導電膠又可分為室溫固化導電膠、中溫固化導電膠、高溫固化導電膠、紫外光固化導電膠等。室溫固化導電膠較不穩定，室溫儲存時體積電阻率容易發生變化。高溫導電膠高溫固化時金屬粒子易氧化，固化時間要求必須較短才能滿足導電膠的要求。目前國內外應用較多的是中溫固化導電膠(低于150℃)，其固化溫度適中，與電子元器件的耐溫能力和使用溫度相匹配，力學性能也較優異，所以應用較廣泛。紫外光固化導電膠將紫外光固化技術和導電膠結合起來，賦予了導電膠新的性能并擴大了導電膠的應用范圍，可用于液晶顯示電致發光等電子顯示技術上，國外從上世紀九十年代開始研究，我國近年也開始研究.

導電膠一般由基體、固化劑、稀釋劑、催化劑、導電填料以及其他添加劑組成。基體主要包括環氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚氯酯等。雖然高度共軛類型的高分子本身結構也具有導電性，如大分子吡啶類結構等，可以通過電子或離子導電 ，但這類導電膠的導電性最多只能達到半導體的程度，不能具有像金屬一樣低的電阻，難以起到導電連接的作用。所以本文討論的導電膠都是填料型。

填料型導電膠的樹脂基體，原則上講，可以采用各種膠黏劑類型的樹脂基體，常用的一般有熱固性膠黏劑如環氧樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等膠黏劑體系。這些膠黏劑在固化后形成了導電膠的分子骨架結構，提供了力學性能和粘接性能保障，并使導電填料粒子形成通道。由于環氧樹脂可以在室溫或低于150℃固化，并且具有豐富的配方可設計性能，目前環氧樹脂基導電膠占主導地位。

導電膠要求導電粒子本身要有良好的導電性能，粒徑要在合適的范圍內，能夠添加到導電膠基體中形成導電通路。導電填料可以是Au、Ag、Cu、A1、Fe、Zn、Ni的粉末和石墨及一些導電化合物。銀的電阻率很低，為1.62×10Q·am ，而且不易氧化，所以銀粉比較適合作為導電填料。但由于銀粉在膠黏劑中存在遷移現象，而且銀的價格昂貴，所以限制了其應用。銅導電率(1.69×10Q·cm)與銀接近，但銅化學性質比銀活潑，其表面易氧化形成氧化膜，使導電不連續，一般應用于導電率要求不高的場合。為避免銅粉的氧化，目前研究出了多種對銅粉進行處理的方法，如表面鍍銀、加入還原劑和在銅表面形成絡合物等，其中鍍銀銅粉取得了很好的效果。本院研制的鍍銀銅粉導電膠在其添加量為55％時，體積電阻率即可達到1×10Q·cm。鍍銀銅粉相對于銀粉優勢在于無遷移現象，但是其添加量沒有銀粉等導電膠黏劑高，使導電膠的體積電阻率達不到銀粉的程度，所以提高其體積電阻率是目前要解決的問題。金的導電膠的導電性能優異，沒有遷移現象和氧化問題，但其價格昂貴，只能應用于特殊場合。Ni、Al等金屬本身導電性不高，也易于氧化，所以這些金屬作為導電填料的導電膠導電性不好。為節約成本，可以將兩種或兩種以上的金屬作為合金結合使用作為填料，如鎳一銀合金、銅一銀合金等，鍍銀銅粉也可以看作是銅一銀的互補結合使用。石墨導電膠的電阻值比較穩定，其電阻率較高，一般只用作中阻值漿料，但其價格便宜，化學穩定性較好，相對密度小，分散性好，目前人們正在努力使其導電性能達到與石墨粒子同等數量級。盡管導電填料很多，目前國內外的高性能導電膠黏劑的填料大多以銀粉和銅粉為主。

導電膠中另一個重要成分是溶劑。由于導電填料的加入量至少都在50％ 以上，所以導電膠的樹脂基體的黏度大幅度增加，常常影響了膠黏劑的工藝性能。為了降低黏度，實現良好的工藝性和流變性，除了選用低黏度的樹脂外，一般需要加入溶劑或者活性稀釋劑，其中活性稀釋劑可以直接作為樹脂基體，反應固化。溶劑或者活性稀釋劑的量雖然不大，但在導電膠中起到重要作用，不但影響導電性，而且還影響固化物的力學性能。常用的溶劑(或稀釋劑)一般應具有較大的分子量，揮發較慢，并且分子結構中應含有極性結構如碳一氧極性鏈段等。溶劑的加入量要控制在一定范圍內，以免影響導電膠膠體的膠接整體性能。

除樹脂基體、導電填料和稀釋劑外，導電膠其他成分和膠黏劑一樣，還包括交聯劑、偶聯劑、防腐劑、增韌劑和觸變劑等。

導電膠的導電機理一般分為4個方面：① 接觸效應：導電膠在固化過程中由于體積收縮等原因使導電粒子相互接觸，形成電的通路，使導電膠具有導電性。② 隧道效應： 除一部分導電粒子直接接觸形成導電， 沒有直接接觸的導電粒子在膠體中以孤立體或小團聚體的形式存在，不參與導電。但在電壓作用下，相聚很近的粒子上的電子還以可通過導體之間的電子躍遷產生傳導， 能借熱振動越過勢壘而形成較大的隧道電流 。③ 場致發射：當導電粒子的直徑為納米級時，導電膠的微觀結構顯示導電粒子不能直接接觸，研究者認為是擊穿導電一一場致發射。LiLei Lu等認為導電機理與粒度、形狀有關。當粒子為片狀時， 通常是由導電通道效應控制；當粒子為幾微米甚至納米級時，則由隧道效應或場致發射控制。④ 導電團簇理論：隨著導電膠的固化，體系的電阻減小，導電粒子相互凝聚形成的導電團簇；導電團簇逐漸長大進而形成導電網絡，體系由絕緣變為導體。團簇的動力使體系勢能降低，團簇理論不但合理解釋了導電膠由不導電變成導電的原理，也很好地解釋了溶劑或分散劑在導電膠體系中的作用。

導電粒子是導電膠中導電性的來源，不同導電粒子的各參數不同，添加入導電膠后其導電性和膠體的其他性能也有所不同。自身導電性高、粒子間排列較集中、表面處理較好的導電粒子其導電性也高，對膠體的聚合固化行為也更敏感，如振實密度高，表面處理的銀粉要比集中接觸、簡單處理的石墨的導電性和對固化行為的敏感性高很多。

導電粒子的形貌對導電膠的影響比較大。比如銀粉，根據其制備工藝分為球形銀粉、不定形銀粉、鱗片形(片狀銀粉、枝狀銀粉)、日本花卉狀銀粉等，但一般來說由于片狀或枝狀銀粉其接觸面積較大，接觸機會及接觸的層次較多，產生的電阻較小，所以較多選用這種貌的銀粉作為導電膠填充物，而球狀銀粉接觸面積小，產生的電阻較大，不適合單獨使用，而且同一黏度下其添加量也低于其它形貌的銀粉。所以一般填人較少量和其他形貌的銀粉混合使用。

由于一般用于導電膠的導電粒子本身要有良好的導電性能，其金屬的粒徑要在合適的范圍內，才能夠均勻分散到樹脂基體中，并在固化后形成導電通路，所以導電粒子的粒徑理論上是越小越好，而且平均粒徑的分布越窄越好。對于常用的銀粉來說，納米級的銀粉比微米級的銀粉導電性高。這也是由于較小粒徑的銀粉互相的接觸機會較多，接觸面積都比較大，也較易分散，從而導電粒子間的連接比較好，降低了電阻值。其它如鍍銀玻璃球和鍍銀鎳導電粒子中也表現出同樣的現象。

導電粒子粒徑不但對導電膠的形貌有影響，同樣對粘接性能也有一定的影響，粒徑較小的在基體樹脂中分散較均勻、固化后較致密，粘接力學性能也較好。

導電膠在添加導電粒子時，由開始的絕緣體至添加到一定量成為導體，并且隨著用量的進一步增加，導電性達到一個最大值，此用量稱之為極限臨界值。繼續加入導電粒子，超過此臨界值之后，由于導電粒子之間難以實現良好的鏈狀連接，會導致體積電阻率下降，而且過量的導電粒子會降低導電膠的粘接性能，所以一般導電粒子的添加量為55％-85％才能達到較好的導電性。

樹脂體系作為導電膠力學性能和粘接性能的主要來源，其選擇很重要。根據不同力學性能和用途的需要選擇不同的樹脂體系。常用的樹脂體系為環氧樹脂，其粘接性好，黏度低，固化溫度適中，適合導電膠的制備，一般用于常溫固化或中溫固化導電膠中。根據電子元器件的要求，需要高溫固化時，可以使用聚酰亞胺樹脂作為基體樹脂 ，或是在傳統環氧樹脂中加入耐高溫物質如雙馬來酰亞胺樹脂提高耐熱性。用于光敏固化的導電膠的樹脂體系選擇丙烯酸環氧類光敏物質。

固化工藝對導電膠的導電性有一定的影響。加熱固化時，應盡量縮短凝膠點以前的時間，因為凝膠時間長，會導致膠黏劑對導電粒子表面進行充分的包覆，降低導電性，所以加熱固化時一般都是直接置于固化溫度下固化，以減少潤濕包覆帶來的不利影響。固化溫度和時間不但影響導電膠的導電性，對其力學性能也有很大影響。對于室溫固化銅粉導電膠，延長固化時間會使剪切強度下降，中高溫固化導電膠延長固化時間會提高力學性能。

考察環境影響的一項重要的指標就是濕熱老化試驗，條件為85℃，95%RH。在此條件下，導電膠的力學性能都有所下降；而電性能，以金為填料的比銅的有更好的耐受性 ，而以銀為填料的導電膠在此條件下容易產生銀的遷移現象。銀分子的遷移現象是膠固化后，在直流電場作用下和濕氣條件下，銀分子產生電解運動所造成的電阻率改變的現象，一般在用于層壓材料、陶瓷、玻璃鋼為基材的印刷電路上較易發生。濕熱下還可引起導電膠高聚物的降解，從而引起導電膠的氧化問題。因此，導電膠中一般加入8-羥基喹啉等喹啉類、嘧啶類等作為防腐劑。

稀釋劑在導電膠中起著重要的作用。它能降低體系黏度，使導電粒子能較好的分散在基體樹脂中，同時在導電粒子和膠層及被粘接電子元器件間形成良好的導電接觸。用于導電膠的稀釋劑有活性稀釋劑和非活性稀釋劑兩種。非活性稀釋劑一般選用高

極性的溶劑如醇類、醚類、酯類等。高極性的溶劑因為可以在膠層表面充當抵抗腐蝕的介質。所以會提高導電膠的抗濕熱性。非活性稀釋的用量在0.1~20%，隨著用量的增加可以提高導電性能，但同時也會降低力學性能。活性稀釋劑主要添加到樹脂中，作為一種反應物，降低體系的黏度。這類物質加入后在降低體系黏度的同時也會損失耐熱性，所以用量要控制在合理的范圍。在實際使用中，可以混合使用活性稀釋劑和非活性稀釋劑，以達到最好的稀釋效果。

其他添加劑主要是根據導電膠的需要，加入一些物質來提高導電膠的性能。一般導電膠中都加入偶聯劑來降低金屬顆粒和膠層之間的界面表面能，如硅烷類偶聯劑、鈦酸鹽偶聯劑等。硅烷偶聯劑加入后不但能提高導電性能，而且還能提高剪切強度；加入鈦酸鹽可以使粘接界面易于黏合，但對導電性和力學性能沒有貢獻。

為增加膠體的觸變性，導電膠中也可加入觸變劑，如氣相二氧化硅、微米二氧化硅、納米二氧化硅等。納米二氧化硅如果經過偶聯劑改性，以化學鍵、化學吸附的方式與導電膠基體的界面相結合，還能起到分散應力、吸收沖擊能、阻止裂紋擴散的作用。

電磁屏蔽復合材料是由屏蔽填料與聚合物基體、添加劑等制備而成，如：導電涂料、導電橡膠或電磁屏蔽橡膠材料等。傳統的屏蔽填料一般是高導電率或高導磁率的金屬或金屬復合粉體，例如：銀粉、銅粉、鎳粉或銀包銅粉、銀包鎳粉等。而這類粉體材料的價格較高、密度大一直是電磁屏蔽技術中迫切需要解決的問題。現在出現的一種復合導電橡膠是采用自組裝化學鍍銀技術制備的銀包玻璃微珠為導電填料，以丁腈橡膠為基膠，過氧化二異丙苯為硫化劑和相應的配合劑，通過橡膠加工技術制備而得，能彌補傳統屏蔽填料存在的缺點。研究發現，隨著銀包玻璃微珠體積分數的增加，其電性能和屏蔽效能均增加，力學性能則呈現下降趨勢，而且該導電橡膠具有輕質和環境適應性的優點。

另外，隨著電子設備的小型化，如手機、掌上電腦(PDA)、PC卡等，傳統導電橡膠無法滿足在體積微小、結構復雜屏蔽殼體中的使用要求而需要采用點膠技術。點膠成形導電膠是針對尺寸極小的電磁密封襯墊需求而出現的一類新型高性能電磁屏蔽復合材料，通常稱為FIP導電橡膠。其主要功能是在導電表面之間提供低阻抗和柔性連接，而且提供環境密封和屏蔽作用。

進入21世紀以來，電子工業中的環保問題日益受到關注。大量使用的Sn／Pb金屬合金焊料存在鉛污染問題，隨著近年來歐盟《關于電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》(RolS)和我國《電氣信息產品污染控制管理方法》等法令法規的全面實施，焊料的環保無鉛化已是大勢所趨。近年來，隨著倒裝焊料FC(flipchip)和芯片尺寸封裝CSP(chip scale package)技術的出現及低溫產品的推出，導電膠再次成為研究重點。同傳統的Sn／Pb金屬合金和無鉛合金焊料材料相比，導電膠具有以下優點：不含鉛或其他有毒金屬， 不需焊前及焊后清洗，無殘余物，環境友好；加工條件溫和，且具有可繞曲性， 使熱敏性塑料元器件的使用和可繞曲線路板、不可焊線路板的組裝成為可能；加工工序簡單， 減少了加工成本；更適合精細間距元器件的組裝。

各向異性導電膠(ACA)的特性是能提高微互聯精密度，適應三維封裝，發展潛力很大。現在最常用的連接材料是各向異性導電膜(ACF)，它是在聚合物基體(如環氧膠)中摻入一定量(一般體積分數3~15%)的導電粒子而形成的薄膜。當對ACF膜加壓、加熱時，膠膜軟化，導電粒子可以流動并均勻分布，使得每條線路有一定數量的導電粒子，保證穩定的電阻值。在粘接壓力的作用下，導電粒子絕緣膜破裂，圓片上的凸點和與之對應的玻璃基板上的ITO電路之間夾著多個受壓變形的導電粒子，由這些變形的導電粒子實現上、下凸點之間的電互連，其他區域的粒子則互不接觸，并且分布密度很小，不足以在橫向形成導電通路。因此，實現了各向異性互連。

日本和美國是研發和應用ACA最早、規模最大的地區，如日立、住友、索尼、3M公司都在競相研制粘接性優異、可較低溫(140℃以下)快速固化、可靠性高、貯存穩定、易修復的ACF和ACP。我國也有些單位從事研制、生成與銷售。

靜電的存在可導致儀器不準、損壞、甚至爆炸。將產生的靜電導出是電子行業中非常重要的課題。最近時國珍等人研制出一種親水型導電膠粘劑，較好地克服了靜電的問題。它是以有機硅聚合物為主體材料，對有機硅聚合物進行化學改性，在結構中引入親水基團，在催化劑存在下，將含有活性官能團的聚硅氧烷與親水性聚合物在溶劑中發生化學反應，生成親水結構化合物，然后再以有機硅聚合物和親水結構化合物為主體原料，加入導電材料制成。

現在這種親水型導電膠粘劑主要用于線控水下航行體。導電親水型膠粘劑是固定控制用線團的關鍵材料，它的研制成功有力地加強了我國的海上作業能力。

對各種接觸壓力分布的測量與分析，在許多行業中具有重要的作用。如測量人體對座椅的接觸壓力分布，輪胎與地面的接觸輪廓和壓力分布， 車門密封條在關門時的受力分布等。根據目前接觸壓力測量的研究現狀和發展趨勢，提出了一種新型柔性力敏導電膠材料用于接觸壓力測量的構想。柔性力敏導電膠的原材料本身不導電，但是在收縮或施加外力、受熱膨脹時，該材料的導電性會發生變化。Ishigu re等人的研究表明，低彈性模量基體材料(如硅橡膠)由于具有彈性好、符合耐久性及接觸壓力測量等使用性能要求，可選作為柔性力敏導電膠的基體材料。

黃英等人針對各種接觸壓力測量的特點和需求，研究了炭黑／硅橡膠／納米二氧化硅復合柔性力敏導電膠的特性，這種可液體成型的新型復合材料能應用于各種接觸面特別是柔性接觸面的壓力分布測量。合肥工業大學也研制出了基于柔性力敏導電膠的觸覺傳感器。其傳感單元的結構形式為：以柔性電路板為底板，圓片狀的柔性力敏導電橡膠置于柔性電路板上，并與電路板上分布的電極連接 。

納米導電膠是一種均勻的液體，它含有的金屬納米粒子比一般的顏料油墨中使用的固體粒子還要小一個數量級以上，特別適宜噴墨涂敷，對各種材料都不會產生滲阻。現在家庭用的壓電方式的噴墨打印機已廣泛普及，其最小滴徑約為16 u m。最近日本產業技術綜合研究所開發了f1的噴墨技術，這種裝置的噴出滴徑可以達到1um左右,可以形成2～4um的線。

LED(Lighting Emitting Diode)即發光二極管，是一種半導體固體發光器件，有“綠色光源”之稱。在LED制造過程中，用于固晶、起到導電連接作用的導電銀膠便是一例。導電銀膠自1996年問世以來，它已經在電子科技中起到越來越重要的作用。目前，銀粉導電膠已廣泛應用于半導體集成電路的封裝、集成電路的表面電路連接、計算機電路聯線、液晶顯示屏、發光二極管、有機發光屏、印刷電路板、壓電陶瓷等領域。

現階段LED用銀粉ACA國內每年花費約2000萬美元，基本上被美國和日本的高檔膠膜占領。國內導電膠發展較晚，雖然近年有很多企業開始生產導電膠，基本上是引進國外的技術。湖北省化學研究院承擔的863計劃“器件微型化功能材料各向異性導電膠膜ACA”已通過驗收，對我國的ACA的研究發展做出了貢獻。

導電膠的應用領域還有FV太陽能電池組件、TP觸摸屏、光通訊器件、電子標簽、電子紙、智能卡封裝、EL冷光片、無源器件、封裝測試、SMT表面貼裝、攝像頭、手機組裝、電腦裝配、DVD、數碼產品、半導體芯片、傳感器、電氣絕緣、汽車電子、醫療器械等行業的各種電子元件和組件的封裝以及粘接等。

成分	質量百分比	成分說明
環氧樹脂	10-20%	主體樹脂
環氧稀釋劑	0-1%	稀釋劑
雙氰胺	1.0-5%	固化劑
甲基咪唑	0-1%	促進劑
銅粉	60-80%	導電填料
錫粉	3-10%	導電填料
三氧化二鋁	1-5%	導熱填料