如何在导电胶中充分发挥银填料的作用，降低银粉成本？

发布时间 | 2025-09-25 09:55 分类 | 粉体加工技术点击量 | 32

导读：在大规模产业迭代速度加快的今天，要突破“高银耗”的困局，实现导电胶中银填料的高效化应用是十分必要的，可通过设计科学的多形貌、多粒径的复配方案，并对银粉进行表面处理，降低导电通路的接触...

作为电子互连与封装领域不可或缺的材料，导电胶依靠内部填充的导电颗粒构筑电子传导通路，广泛应用于微电子互连、显示驱动与传感器制造等关键领域。其中，银填料凭借其无可替代的高电导率、卓越的热导率以及极佳的环境稳定性，长久以来稳居提升导电胶性能的首选地位。然而，银填料的高成本对其广泛应用形成了显著制约。同时，银填料本身的形貌、粒度、表面状态以及在胶体中的添加量，不仅直接主导了导电胶的导电能力，也深刻影响其他关键性能（如机械强度、流变特性、可靠性等）。本篇文章我们需要从银填料的导电机制出发，围绕银填料的这些核心影响因素深入探讨如何优化其利用。

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1、填料含量

填料填量是决定导电胶能否导电的最主要因素，当导电胶中的银填料填量过低时，银填料之间彼此靠近但不直接接触，银填料之间通过隧道效应导电，导致导电胶的电阻率较大，导电性能差。当随着填料含量的增加达到某一临界阈值（渗流阈值）时，导电粒子之间有效接触构建了高效的电流通路，导电胶的电导率也将会急剧提升。不过，当导电通路形成后，继续增加银填料并不会显著提升导电胶的导电性能，反而，大量的银填料的加入会使得基体树脂的交联密度显著下降，导致导电胶的力学强度降低。因此，要平衡好导电胶的导电性能、力学性能以及成本，最主要的就是找到最佳的银填料含量。

2、填料形貌

根据导电理论，导电填料之间的接触概率和接触面积越大，形成的导电通路越多，导电胶的电阻越小，而不同形貌的银填料之间由于接触的概率和接触的方式不同，对导电胶性能的影响也十分显著。目前，常见的银填料有球形、片状、线状、树枝状等。

不同形貌的银粉填料（来源：网络）

（1）球形： 流动性上佳、包装密度高，易于填充，可以构建良好的导电通路的同时提升导电胶的力学性能，但颗粒间接触为点接触，接触面积较小，接触电阻较大。

（2）片状：颗粒间为线-面接触或者面-面接触，接触面积大，显著降低接触电阻值，但易导致粘度攀升，适用于在高剪切工况下发生定向排布生成各向异性薄膜。

（3）线状：线状纳米银填料的比表面积更大，在导电胶中存在更多的接触位点，增加了填料的接触面积，同时其还具有超耐弯折的特性，因此利用其制备的导电胶具有最低的电阻率和渗流阈值和优异的机械性能。

（4）树枝状：树枝状银粉可以增大银粉间相互接触的概率，有利于导电网络的形成,进而降低了穿流阈值，在较低的填充量下就可以得到较低的电阻率，但由于树枝状银粉表面能过大，存在容易团聚的问题。

每种形貌的银粉填料都存在一定的优缺点，添加单一形貌的银粉对于导电胶性能提升有限，因此可以搭配不同形貌银填料混合使用，以此填补银填料间的空隙，增大银填料之间直接接触的概率，以降低接触电阻。

3、填料尺寸

除形貌外，银填料尺寸对导电胶的性能也有明显影响。纳米级小粒径的银粉具有高比表面积，填充间隙能力强，单位质量接触点多，同时可以在较低温度下便可以发生熔化烧结现象，因此可以显著降低渗流阈值，但其高表面积也带来了高表面能，其极易团聚形成绝缘块体，反增大界面电阻。而微米级大粒径的银粉则有易分散的优点，构建长程导电骨架时效率高，但颗粒间的间隙较大，渗流阈值高，需要更高填充量，否则易因基体收缩形成断路。基于不同粒径填料的特点，可用大小粒子协同搭配，利用纳米银填料可以填充于微米银填料的间隙中，增大银填料之间直接接触的概率，以降低接触电阻。同时纳米银填料也有助于导电胶在较低温度下发生烧结现象，微米银填料在一定程度上起着提升分散性的作用。

4、银填料的表面状态

为了防止银填料团聚，在银粉制备过程中常会加入油酸、硬脂酸等使其表面形成一层有机绝缘层。然而，这层绝缘层会显著增大粒子间的接触电阻，导致导电胶的导电机制由直接接触导电转变为隧穿导电，使导电性能下降。因此为了提升导电胶性能，采用特定溶剂去除银粉避免有机绝缘层是必要的。

不同溶剂具有不同的极性和溶解能力，因此需要选择合适的溶剂才能更为有效改善银填料的分散性和表面性质，从而提高导电胶的性能。目前，常用的溶剂主要包括乙醇、丙酮等有机溶剂或己二酸、戊二酸等二元酸。此外，溶剂浓度也会对表面处理效果产生影响，过高或过低的浓度都可能导致处理效果不佳。

5、银填料的替代

银填料作为导电填料的缺点之一是其成本较高，而铜粉以其极低的价格展现出巨大的成本优势。但铜粉本征最大的劣势在于极易氧化，在电极制备和使用环境中，其导电性会因氧化而急剧恶化，为了保证导电胶性能的同时降低生产成本，可将银包覆于铜填料表面，制得银包铜粉，银包覆于铜填料表面可以有效阻止铜填料与氧气接触，从而避免铜填料的氧化，同时也能提供良好的导电性能，而铜粉的引入则有效减少了导电胶中银填料的用量，降低了生产成本。