原创 PCB导电性胶(Conductive Adhesive)简述

PCB导电性胶(Conductive Adhesive)简述

    传统上导电性胶作为将集成电路胶接与引脚框架(lead frame)的芯片附着(die-attach)材料使用。它们也用于制作印刷电路的分层，将铜箔附着在电路板或柔性的基底上，以及将电路粘结到散热片。由于无铅倡议的结果，导电性胶已经成为附着表面贴装元件焊锡的一个有吸引力的替代品。

　　在室温下固化，或暴露在100-150°C温度之间快速处理，这些胶对粘结温度敏感元件和在象塑料与玻璃这样的不可焊接的基板上提供电气连接是很好的。由于高度灵活性的配方，导电性胶也是诸如柔性电路的装配与修理或柔性基板与连接器粘结这些应用的解决方案。

　　导电性胶提供元件与电路板之间的机械连接和电气连接。有三种类型的电气导电性胶，配方提供需要电气连接的特殊用处。与焊锡类似，各向同性的(isotropic)材料在所有方向均等的导电性，可用于有地线通路的元件。导电性硅胶(silicone)帮助防止元件受环境的危害，比如潮湿，并且屏蔽电磁与无线射频干扰(EMI/RFI)的发射。各向异性的(anisotropic)导电性聚合物或Z轴胶片允许电流只在单个方向流动，提供电气连接性和舒缓倒装芯片元件的应力。

　　导电性胶是热固环氧树脂与诸如银、镍、金、铜和铟或氧化锡的导电性金属颗粒(或金属涂层)的化合物。相当软的金属通过胶在固化期间收缩时的变形提供良好的颗粒接触。现在最常见的填充材料是银，由于其价格适中、广泛的来源与优良的导电性。当填充颗粒通过固化的树脂胶承载电流时，即导电也导热。伴生的导热性消除了机械散热的需要，提供在晶体管或微处理器与其散热片之间的有效热传导。

　　导电性胶是无铅和无氟氯化碳(CFC-free)的，不危害臭氧层，并且不含VOC。这些材料提供良好的设计灵活性，因为它们可填充异形区域和不同尺寸的间隙。较低的胶处理温度减少能源成本，允许装配中使用价格低廉的基板，减少PCB上的温度-机械应力和元件的损伤。

　　焊锡与胶的比较

　　无铅焊锡与导电性胶两者都万能的环氧树脂，专门用于大间距连接的返工与返修应用。例如，如果电路板表面上的迹线(trace)被擦伤，那么可使用这类胶来在原焊接的地方修理电路。

　　成本问题

　　由于许多原因，无铅焊锡和导电胶两者都比传统的锡-铅焊锡更贵。鉴于铅是属于可得到的最廉价的金属(每磅$0.40)，替代合金可能要贵得多。例如，银的每磅价格大约为$90，锡$3.70，铋$3.50，铜$0.85，和锌$0.60。锡膏通常到处的销售价为每克$0.15-0.30，取决于量和合金类型。

　　导电胶的价格变化很大，取决于使用的填充物的类型及其市场价格。导电胶的不同配方可有十倍或以上的变化因素。使用贵重金属作填充物的导电胶的材料成本相对比无铅焊锡或传统胶的材料成本更高。就单材料成本而言，胶通常比焊锡贵几倍。可是，胶的装配与工艺要求大约为焊锡用于同一应用的材料用量的一半。还有，胶的处理成本可能比焊锡低得多，因为胶的粘结要求较少的步骤。虽然处理时间对焊接与胶粘结对差不多，胶不要求助焊剂应用和清洗的时间与费用，如在波峰焊接应用中使用水洗型助焊剂。

　　以前使用CFC可迅速廉价地清除焊接助焊剂。在蒙特利尔协议(Montreal Protocol)之后，该协议要求制造商减少CFC的使用，CFC的使用已经受到限制，电路板制造商经常被迫使用效果较差和成本较高的方法来清除助焊剂，虽然许多已经转向免洗或可水洗的化学剂。可是，胶是过程友好的，减少有害废弃的化学品或有关处理成本。

　　未来
　　今天可购买到所有形式的无铅焊锡 - 从锡条到锡膏到预成型。开发新型助焊剂化学品的工作仍在继续，它可使无铅焊锡提供与含铅焊锡材料相同的性能。导电胶也在改进，以较低成本的、结合替代金属填充物或导电性聚合物的配方，提供优良的机械性能。

　　在未来，电子设备制造商将继续使用导电胶和焊锡两种材料。一旦无铅法规开始生效，胶与焊锡两者，单独地和时常协作地，都将提供环境上更安全的装配选择。

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