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導電粘合劑（ECA）作為焊接、釬焊或焊接方法產(chǎn)生的電氣互連的替代品，已在微電子領域得到應用。在使用 ECA 粘合的應用中，可以列舉出電路板上的芯片連接和元件的表面貼裝技術[1, 2]。最近，其他應用還包括為高頻無線電路應用制造厚金屬襯底電路[3]。與任何連接方法一樣，與產(chǎn)品性能有關的一個關鍵問題是產(chǎn)品的可靠性。就 ECA 而言，必須同時保持機械性能和電氣性能。

金屬氧化物、氫氧化物和其他腐蝕產(chǎn)物在導電粘合劑和金屬粘合表面（粘合劑）之間的界面上形成，會損害粘合的電氣和機械穩(wěn)定性，從而影響結(jié)構(gòu)的性能和可靠性。鋁表面有一層薄薄的氧化鋁保護層，在室溫和中等相對濕度條件下可使金屬鈍化。

雖然鋁的原生氧化物是一種不良導體，但其厚度足以使導電互連具有相當?shù)偷慕佑|電阻，并能防止電氣互連進一步退化。然而，鋁容易受到濕度和溫度、活性離子種類、電偶效應和其他環(huán)境因素的影響而發(fā)生氧化和水解過程。暴露在較高的溫度和濕度下，氧化鋁會轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁（AlOOH），如果轉(zhuǎn)化完成，最后會轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁（Al(OH)3）。伴隨著表面成分的這些變化，氧化鋁薄層的原始形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?“玉米片 ”型結(jié)構(gòu)，氫氧化鋁則最終轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍫罱Y(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)變化會導致分層結(jié)構(gòu)的機械強度降低，且不鈍化（即無法保護底層鋁/氧化鋁表面免受腐蝕），最終影響粘合劑/鋁界面的粘合強度[4, 5]。導電膠與鋁表面之間的界面也有類似的影響[3]。

通常采用噴砂、化學蝕刻或陽極氧化等方法使表面粗糙化，形成特定的形態(tài)，以增強鋁/聚合物系統(tǒng)的機械粘合力，并在潮濕或腐蝕性環(huán)境中提供結(jié)構(gòu)耐久性。Venables [6] 綜述了用于鋁合金粘接的具有微粗糙度的可再現(xiàn)形態(tài)的各種已知技術。例如，1950 年開發(fā)的森林產(chǎn)品實驗室 (FPL) 工藝一直被飛機工業(yè)用于鋁表面粘接的制備。這種處理方法會產(chǎn)生指狀氧化鋁突起，從而增強粘合劑與基材之間的機械互鎖性[8]。雖然這些指狀突起的高度可達 400 A?（鋁表面法線），但突起之間的氧化鋁厚度要薄得多，約為 50 A? [8]。研究發(fā)現(xiàn)，這種技術可以有效提高鋁在潮濕環(huán)境中的粘接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[7-10]，尤其是與有機緩蝕劑配合使用時[10]。經(jīng)過 FPL 處理的鋁氧化層相對較薄，因此其抗水化能力不如其他鋁氧化處理方法。然而，當粘合劑必須導電時，通過產(chǎn)生厚氧化層來改善粘合力的處理方法（如磷酸[11]、鉻酸[12]或硫酸陽極氧化[10]）并不能改善金屬/聚合物界面的粘合性能，硅烷偶聯(lián)劑已被普遍使用。這些材料通常包含一個或兩個反應端，其中一個含有有機硅基團，可通過水解反應附著在表面上。分子的另一端可能含有非活性基團或活性基團，可用于與預聚物或改性聚合物薄膜進一步反應。例如，化學蝕刻 304 不銹鋼可與γ-氨基丙基三甲氧基硅烷反應。反應基團（偶聯(lián)劑的胺端）可與聚酰胺酸（一種聚酰亞胺聚合物的前體）反應，生成機械強度更高的聚酰亞胺/不銹鋼界面 [13]。其他方法則是在使用硅烷偶聯(lián)劑之前先形成一層厚厚的金屬氧化物層，以提高有機薄膜的附著力 [14，15]。硅烷偶聯(lián)劑還能降低鋁表面的水合速率，提高與有機薄膜的附著力 [7，11]。在某些情況下，硅烷偶聯(lián)劑還被證明能產(chǎn)生腐蝕作用。

通過在形成的界面上或界面附近提供抗腐蝕性離子（如氯化物）的電化學性能，實現(xiàn)金屬/聚合物界面的抗腐蝕性[10, 11]。

最近，導電粘合劑（ECAs）的開發(fā)取得了重大進展，這主要是由于人們努力取代含鉛焊料、減少元件組裝過程中的熱應力以及簡化表面貼裝和倒裝芯片應用的加工過程。通常情況下，ECA 在有機基質(zhì)中大量添加金屬顆粒填料，例如平均填料濃度約為 70% 至 80%（按重量計）。

事實證明，導電粘合劑與某些金屬表面之間大面積界面的機械和電氣穩(wěn)定性非常難以控制[3]，例如用于微波電路基板與厚金屬背板之間的電氣互連的界面。對于涉及 ECA 的應用，上述旨在改善附著力和/或耐腐蝕性的處理方法并不一定足以在設備的現(xiàn)場壽命期間保持金屬/ECA/金屬接頭的良好電氣性能。有關使用 ECA 促進鋁導電接合電氣穩(wěn)定性的處理方法的報道很少[3]。Jimarez 等人[18] 發(fā)現(xiàn)，使用噴氣技術對鋁表面進行微粗化處理，即在表面高壓噴射研磨顆粒漿料，可提高鋁在高溫高濕條件下的電氣性能穩(wěn)定性。

本文討論了另一種可靠的方法，即使用硅烷偶聯(lián)劑促進兩個鋁表面之間的穩(wěn)定性（歐姆接觸），這兩個鋁表面使用導電粘合劑粘接，并暴露在加速應力測試中，特別是在高溫高濕條件下。