在先進封裝領域，導電銀漿作為芯片互連的核心材料，其性能優劣直接影響器件的電氣可靠性與長期穩定性。本文以甲基四氫苯酐為固化劑，開發出一種兼顧芯片封裝與柔性傳感雙功能的環氧樹脂基導電銀漿。研究全程借助Xfilm埃利四探針方阻儀對固化過程實施實時監測，厘清了導電網絡的形成機制，最終確定了最優工藝參數。

導電銀漿通常由導電相（銀粉）、有機載體（樹脂與固化劑）及功能助劑三大組分構成。銀粉形貌對導電性能的影響不可忽視。研究采用球形與片狀銀粉1:1混合的方案。球形銀粉粒徑約0.31 μm，流動性好，但顆粒間以點接觸為主，需要較高銀含量才能形成有效導電通路；片狀銀粉平均尺寸約4.25 μm，具有線接觸或面接觸特性，可在較低銀含量下構建導電網絡。兩者協同，兼顧了漿料的流變性與導電性。

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銀粉填料形貌與粒徑表征：(a) 球形銀粉SEM圖；(b) 片狀銀粉SEM圖；(c) 球形銀粉粒徑分布直方圖；(d) 片狀銀粉粒徑分布直方圖

固化機制與導電網絡的實時追蹤

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固化過程的動態演變一直是領域內的薄弱環節。該研究將傅里葉變換紅外光譜、差示掃描量熱法與Xfilm埃利四探針方阻儀結合，構建了固化機制—導電網絡形成的全鏈條分析體系。紅外分析結果顯示，919 cm?1處環氧基特征峰完全消失，證實環氧樹脂與甲基四氫苯酐發生了完全的開環交聯反應；差示掃描量熱曲線在120°C附近出現放熱峰，標志著交聯網絡形成的起點。

四探針方阻儀結合加熱平臺的實時監測揭示了電阻的跳變規律：在4.3～5 min的窄時間窗口內，樣品電阻經歷了從兆歐級向亞歐級的急劇下降，在t?= 5 min（200°C）時降至0.81 Ω，隨后趨于穩定（約0.2 Ω）。這一過程對應交聯密度快速提升引起的樹脂收縮——銀粉顆粒被迫靠攏并形成致密互連網絡，導電通路的密度超越滲流閾值，接觸電阻驟降。燒結參數優化實驗進一步確認，200°C / 2 h為最優固化條件，在此條件下體積電阻率達到3.99×10??Ω·cm。

(a) 環氧樹脂、甲基四氫苯酐及反應產物的紅外光譜；(b) 混合后的差示掃描量熱曲線；(c)(d) 燒結過程中電阻–時間與溫度–時間曲線及局部放大圖；(e)(f) 電阻率隨燒結溫度與燒結時間的變化曲線；(g) 銀漿固化機制示意圖

組分協同調控：稀釋劑、銀含量與偶聯劑

/Xfilm

在組分優化方面，研究對比了活性與非活性兩類稀釋劑的作用。非活性稀釋劑二甲基甲酰胺對降阻效果突出；而活性稀釋劑丁基縮水甘油醚則同時參與共固化，使剪切強度較其他稀釋劑提升約一倍，成為綜合性能最優選擇。

隨銀粉含量從S-1升至S-5（84 wt% Ag），體積電阻率由2.3×10??Ω·cm降至2.95×10??Ω·cm，剪切強度則從30 MPa降至19.27 MPa，孔隙率由32.94%降至12.32%。綜合權衡，S-4配方（84 wt% Ag）實現了電阻率與粘接強度的最優平衡。旋轉黏度計測試表明，S-4呈典型假塑性流體特征（0.5 rpm時黏度20 683 cps，5 rpm時降至3334 cps），完全滿足絲網印刷工藝要求，300目印刷樣品電阻率為3.77×10??Ω·cm。

硅烷偶聯劑KH560的引入進一步完善了界面結構。X射線光電子能譜證實KH560與銀粉表面形成了Si–O–Ag化學鍵，其環氧基同時參與樹脂固化，起到增強銀粉分散性與提升界面粘附的雙重作用。適量添加可使剪切強度和水接觸角同時達到峰值，過量則導致顆粒界面形成不連續有機層，反而削弱力學性能與導電性。

固化前：(a) S-1；固化后：(b) S-1，(c) S-5，(d) C-1，(e) C-3，(f) C-5的SEM微觀結構圖

(a) 電阻率與剪切強度測試方法示意；(b) 不同稀釋劑對性能的影響；(c) S-1至S-5樣品的電阻與剪切強度變化曲線；(d) S-1至S-4的孔隙率；(e)(f) C-1至C-5的電阻率、剪切強度及孔隙率變化；(g) C-1至C-5的水接觸角變化

硬度與附著力測試

/Xfilm

銀漿在硅基底上的力學性能通過鉛筆硬度測試（ASTM D3363）和劃格法附著力測試（ASTM D3359）系統評估。硬度測試表明，銀漿涂層在6H鉛筆載荷下發生明顯剝落，而在5H鉛筆劃刻時保持結構完整，可重復達到5B硬度等級。附著力測試中，網格切割面邊緣平整，無微裂紋；膠帶剝離后所有網格單元完整保留，附著力評級為最高級5B，證明銀漿與硅基底具有出色的界面結合強度。

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硬度測試：(a) 6H；(b) 5H；玻璃基底上的劃格附著力測試：(c) 剝離前；(d) 剝離后。

柔性傳感應用：SP-CY復合傳感器

/Xfilm

將銀漿涂覆于棉紗表面并經150°C固化，制備出銀漿-棉紗復合導電纖維（SP-CY）。掃描電子顯微鏡與能量色散X射線光譜分析顯示，燒結后銀顆粒均勻附著于紗線表面，未滲入棉纖維內部，在保留基底柔韌性的同時建立了穩定導電層。

傳感器測試結果表明，彎曲時顆粒間接觸面積增大、電阻降低，伸展時因環氧基體黏彈性導致應力松弛，電阻緩慢恢復。傳感器在手指、手腕、肘部均展現出一致的波形響應，靈敏因子為0.2358，響應時間190 ms，恢復時間80 ms。500秒連續循環測試中電阻響應波動幅度低于5%；18天長期測試中漂移率不超過5%；80°C高溫老化18天后電阻變化率低于3%。環氧基體的黏彈特性還賦予傳感器對肌肉恢復過程的定量表征能力，在可穿戴康復監測領域具有潛在應用價值。

SP-CY柔性傳感器表征與人體運動監測：(a) 人體運動監測示意圖；(b) 棉紗基底SEM與EDS圖譜；(c) SP-CY的SEM與EDS圖譜；(d) 不同彎曲半徑下彎曲電阻曲線；(e)(f) 手指外側與內側彎曲時電阻變化；(g)(h) 手腕內外側電阻響應；(i)(j) 肘部內外側電阻變化；(k) SP-CY信號傳輸測試

SP-CY穩定性表征：(a) 動態靈敏度響應曲線；(b) 彎曲循環穩定性測試；(c) 18天長期重復性測試；(d) 80°C高溫老化18天性能變化

芯片封裝驗證

/Xfilm

利用精密點膠工藝將銀漿沉積于預圖案化的鍍銀基板上，完成半導體芯片的貼片與金線鍵合，構成完整的芯片封裝結構，驗證了銀漿對標準微電子組裝工藝的良好兼容性。SP-CY在水中浸泡測試中保持電路連通，與之相連的LED持續發光，證實環氧基體對濕熱環境具有有效的隔濕屏障作用。

芯片封裝圖：(a) 正面；(b) 背面；(c) SP-CY導電性與防水性測試（水中LED點亮演示）

本研究以Xfilm埃利四探針方阻儀實時監測為核心分析手段，系統揭示了環氧樹脂基導電銀漿從固化到導電網絡建立的完整動態過程，確立了200°C / 2 h的最優低溫固化工藝。優化后的S-4配方體積電阻率低至2.95×10??Ω·cm，剪切強度30 MPa，孔隙率12.32%，鉛筆硬度與附著力均達5B級，接觸電阻僅10.78 mΩ，全面滿足芯片封裝的嚴苛要求，同時在柔性應變傳感方向展現出良好的應用潛力，為下一代互連材料與柔性可穿戴器件的研發提供了系統性技術支撐。

Xfilm埃利四探針方阻儀

/Xfilm

Xfilm埃利四探針方阻儀用于測量薄層電阻（方阻）或電阻率，可以對最大230mm 樣品進行快速、自動的掃描， 獲得樣品不同位置的方阻/電阻率分布信息。

超高測量范圍，測量1mΩ~100MΩ

高精密測量，動態重復性可達0.2%

全自動多點掃描，多種預設方案亦可自定義調節

快速材料表征，可自動執行校正因子計算

基于四探針法的Xfilm埃利四探針方阻儀，憑借智能化與高精度的電阻測量優勢，可助力評估電阻，推動多領域的材料檢測技術升級。