导电粘合剂（ECA）作为焊接、钎焊或焊接方法产生的电气互连的替代品，已在微电子领域得到应用。在使用 ECA 粘合的应用中，可以列举出电路板上的芯片连接和元件的表面贴装技术[1, 2]。最近，其他应用还包括为高频无线电路应用制造厚金属衬底电路[3]。与任何连接方法一样，与产品性能有关的一个关键问题是产品的可靠性。就 ECA 而言，必须同时保持机械性能和电气性能。

金属氧化物、氢氧化物和其他腐蚀产物在导电粘合剂和金属粘合表面（粘合剂）之间的界面上形成，会损害粘合的电气和机械稳定性，从而影响结构的性能和可靠性。铝表面有一层薄薄的氧化铝保护层，在室温和中等相对湿度条件下可使金属钝化。

虽然铝的原生氧化物是一种不良导体，但其厚度足以使导电互连具有相当低的接触电阻，并能防止电气互连进一步退化。然而，铝容易受到湿度和温度、活性离子种类、电偶效应和其他环境因素的影响而发生氧化和水解过程。暴露在较高的温度和湿度下，氧化铝会转化为氢氧化铝（AlOOH），如果转化完成，最后会转化为氢氧化铝（Al(OH)3）。伴随着表面成分的这些变化，氧化铝薄层的原始形态转变为 “玉米片 ”型结构，氢氧化铝则最终转变为板状结构。这些结构变化会导致分层结构的机械强度降低，且不钝化（即无法保护底层铝/氧化铝表面免受腐蚀），最终影响粘合剂/铝界面的粘合强度[4, 5]。导电胶与铝表面之间的界面也有类似的影响[3]。

通常采用喷砂、化学蚀刻或阳极氧化等方法使表面粗糙化，形成特定的形态，以增强铝/聚合物系统的机械粘合力，并在潮湿或腐蚀性环境中提供结构耐久性。Venables [6] 综述了用于铝合金粘接的具有微粗糙度的可再现形态的各种已知技术。例如，1950 年开发的森林产品实验室 (FPL) 工艺一直被飞机工业用于铝表面粘接的制备。这种处理方法会产生指状氧化铝突起，从而增强粘合剂与基材之间的机械互锁性[8]。虽然这些指状突起的高度可达 400 A˚（铝表面法线），但突起之间的氧化铝厚度要薄得多，约为 50 A˚ [8]。研究发现，这种技术可以有效提高铝在潮湿环境中的粘接结构稳定性[7-10]，尤其是与有机缓蚀剂配合使用时[10]。经过 FPL 处理的铝氧化层相对较薄，因此其抗水化能力不如其他铝氧化处理方法。然而，当粘合剂必须导电时，通过产生厚氧化层来改善粘合力的处理方法（如磷酸[11]、铬酸[12]或硫酸阳极氧化[10]）并不能改善金属/聚合物界面的粘合性能，硅烷偶联剂已被普遍使用。这些材料通常包含一个或两个反应端，其中一个含有有机硅基团，可通过水解反应附着在表面上。分子的另一端可能含有非活性基团或活性基团，可用于与预聚物或改性聚合物薄膜进一步反应。例如，化学蚀刻 304 不锈钢可与γ-氨基丙基三甲氧基硅烷反应。反应基团（偶联剂的胺端）可与聚酰胺酸（一种聚酰亚胺聚合物的前体）反应，生成机械强度更高的聚酰亚胺/不锈钢界面 [13]。其他方法则是在使用硅烷偶联剂之前先形成一层厚厚的金属氧化物层，以提高有机薄膜的附着力 [14，15]。硅烷偶联剂还能降低铝表面的水合速率，提高与有机薄膜的附着力 [7，11]。在某些情况下，硅烷偶联剂还被证明能产生腐蚀作用。

通过在形成的界面上或界面附近提供抗腐蚀性离子（如氯化物）的电化学性能，实现金属/聚合物界面的抗腐蚀性[10, 11]。

最近，导电粘合剂（ECAs）的开发取得了重大进展，这主要是由于人们努力取代含铅焊料、减少元件组装过程中的热应力以及简化表面贴装和倒装芯片应用的加工过程。通常情况下，ECA 在有机基质中大量添加金属颗粒填料，例如平均填料浓度约为 70% 至 80%（按重量计）。

事实证明，导电粘合剂与某些金属表面之间大面积界面的机械和电气稳定性非常难以控制[3]，例如用于微波电路基板与厚金属背板之间的电气互连的界面。对于涉及 ECA 的应用，上述旨在改善附着力和/或耐腐蚀性的处理方法并不一定足以在设备的现场寿命期间保持金属/ECA/金属接头的良好电气性能。有关使用 ECA 促进铝导电接合电气稳定性的处理方法的报道很少[3]。Jimarez 等人[18] 发现，使用喷气技术对铝表面进行微粗化处理，即在表面高压喷射研磨颗粒浆料，可提高铝在高温高湿条件下的电气性能稳定性。

本文讨论了另一种可靠的方法，即使用硅烷偶联剂促进两个铝表面之间的稳定性（欧姆接触），这两个铝表面使用导电粘合剂粘接，并暴露在加速应力测试中，特别是在高温高湿条件下。