銀漿

銀漿

供製作銀電極的漿料。它由 銀或其化合物、助熔劑、粘合劑和稀釋劑配製而成。 按銀的存在形式,可分為氧化銀漿、碳酸銀漿、分子 銀漿;按燒銀溫度,可分為高溫銀漿和低溫銀漿;按 覆塗方法,則分印刷銀漿、噴塗銀漿等。

基本介紹

  • 中文名:銀漿
  • 外文名:silver paste
  • 套用:電子工業
  • 最新技術:納米銀漿
材料構成,銀微粒,粘合劑,溶劑,助劑,玻璃粉,漿料成分對漿料電性能的影響,銀粉、銀漿行業發展的趨勢,

材料構成

銀漿系由高純度的(99.9% )金屬銀的微粒、粘合劑、溶劑、助劑所組成的一種機械混和物的粘稠狀的漿料

銀微粒

金屬銀的微粒是導電銀漿的主要成份,薄膜開關的導電特性主要是靠它來體現。金屬銀在漿料中的含量直接與導電性能有關。從某種意義上講,銀的含量高,對提高它的導電性是有益的,但當它的含量超過臨界體積濃度時,其導電性並不能提高。一般含銀量在80~90%(重量比)時,導電量已達最高值,當含量繼續增加,電性不再提高,電阻值呈上升趨勢;當含量低於60%時,電阻的變化不穩定。在具體套用中,銀漿中銀微粒含量既要考慮到穩定的阻值,還要受固化特性、粘接強度、經濟性等因素制約,如銀微粒含量過高,被連結樹脂所裹覆的幾率低,固化成膜後銀導體的粘接力下降,有銀粒脫落的危險。故此,銀漿中的銀的含量一般在60~70% 是適宜的。
銀微粒的大小與銀漿的導電性能有關。在相同的體積下,微粒大,微粒間的接觸幾率偏低,並留有較大的空間,被非導體的樹脂所占據,從而對導體微粒形成阻隔,導電性能下降。反之,細小微粒的接觸幾率提高,導電性能得到改善。微粒的大小對導電性的影響,從上述情況來看,只是一種相對的關係。由於受加工條件和絲網印刷
方式的影響,既要滿足微粒順利通過絲網的網孔,又要符合銀微粒加工的條件,一般粒度能控制在3~5μm 已是很好,這樣的粒度僅相當於250目普通絲網網徑的1/10~1/5,能使導電微粒順利通過網孔,密集地沉積在承印物上,構成飽滿的導電圖形。
銀微粒的形狀與導電性能的關係十分密切。從一般的印象出發,都只是把微粒理解為球狀或近似球狀的顆粒。而用於製作導電印料的導電微粒以呈片狀、扁平狀、針狀的為好,其中尤以片狀微粒更為上乘。圓形的微粒相互間是點的接觸,而片狀微粒就可以形成面與面的接觸,印刷後,片狀的微粒在一定的厚度時相互呈魚鱗狀重疊,從而顯示了更好的導電性能。在同一配比、同一體積的情況下,球狀微粒電阻為10-2 ,而片狀微粒可達10-4。

粘合劑

粘合劑又稱結合劑,是導電銀漿中的成膜物質。在導電銀漿中,導電銀的微粒分散在粘合劑中。在印剜圖形前,依靠被溶劑溶解了的粘合劑使銀漿構成有一定粘度的印料,完成以絲網印刷方式的圖形轉移;印刷後,經過固化過程,使導電銀漿的微粒與微粒之間、微粒與基材之間形成穩定的結合。這是結合劑的雙重責任。結合劑通常採用合成樹脂,它是高分子的聚合物。合成樹脂可分為熱固型和熱塑型兩大類。熱固性樹脂,如酚醛樹脂、環氧樹脂等。它們的特徵是在一定溫度下固化成形後,即使再加熱也不再軟化,也不易溶解在溶劑中。熱塑性樹脂因其分子間相對吸引力較低,受熱後軟化,冷卻後則恢復常態。熱塑性聚合物樹脂由於鏈與鏈之間容易相對移動的原因,表現出具有可撓性。結合劑的樹脂一般都是絕緣體,由於粘合劑本身並不導電,若不在一定溫度下固化,導電微粒則不能形成緊密的連線。不同的樹脂加入同一種導電物質,固化成膜後,其導電性能各不相同,這與粘合劑樹脂凝聚性有關。導電銀漿對結合劑樹脂的選擇,有多方面的考慮。不同結合劑的粘度、凝聚性、附著性、熱特性等有較大的差異。導電銀漿的製造者對於導電銀漿所作用的基材、固化條件、成膜物的理化特性都需要統籌兼顧。

溶劑

導電銀漿中的溶劑的作用:a、溶解樹脂,使導電微粒在聚合物中充分的分散; b、調整導電漿的粘度及粘度的穩定性;c、決定乾燥速度;d、改善基材的表面狀態,使漿料與基體有很好的密著性能。導電銀漿中的溶劑的溶解度與極性,是選擇溶劑的重要參數,這是由於溶劑對印刷適性與基材的結合固化都有較大的影響。此外,溶劑沸點的高低、飽和蒸氣壓的大小、對人體有無毒性,都是應該考慮的因素。溶劑的沸點與飽和氣壓對印料的穩定性與操作的持久性關係重大;對加熱固化的溫度、速率都有決定性的影響。一般都選用高沸點的溶劑,常用的有BCA(丁基溶酐乙酸酯)、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、異佛爾酮等。

助劑

導電銀漿中的助劑主要是指導電銀漿的分散劑、流平劑、金屬微粒的防氧劑、穩定劑等。助劑的加入會對導電性能產生不良的影響,只有在權衡利弊的情況下適宜地、選擇性地加入。
導電銀漿按燒結溫度不同,分為高溫銀漿,中溫銀漿和低溫銀漿。其中高中溫燒結型銀漿主要用在太陽能電池,壓電陶瓷等方面。低溫銀漿主要用在薄膜開關及鍵盤線路上面。

玻璃粉

兩個作用。一,腐蝕晶矽,通過腐蝕SiNx,形成導電通道。二,在漿料-發射極界面間作為傳輸媒介。

漿料成分對漿料電性能的影響

當玻璃粉含量不變時,電阻率在一定範圍內隨著銀粉的含量逐漸增加而降低。當銀粉含量過大時,電阻率反而升高。因為銀粉含量過大,玻璃粉含量不變,即漿料的固體含量過大,有機載體含量過低,那么漿料的黏度過大,流平性差,絲網印刷時,不易形成連續緻密的銀膜,故電阻率過大。
當銀粉含量不變時,電阻率在一定範圍內隨著玻璃粉含量的逐漸增加,電阻率逐漸升高,導電性能越差。在漿料燒結過程中,隨著溫度升高,玻璃粉熔融,由於毛細作用浸潤並包裹銀顆粒,銀粉以銀離子的形式溶解在熔融的玻璃相。當漿料中的玻璃粉含量很少時,銀粉由於缺少液相而不能鋪展在基板上,銀粒子傾向於沿垂直方向生長,導致銀粒子之間的接觸變差。當玻璃粉含量增加到某一值時,玻璃粉能夠有效潤濕銀粉,使銀粉充分鋪展在基板上,銀粒子沿水平方向生長,銀粒子的接觸更加緊密,能夠有效形成導電網路。
當玻璃粉含量繼續增加,多餘的玻璃粉就會聚集在表面上,導致電性能下降,電阻率增加。同時,當玻璃粉含量過高時,有機載體的含量就越低,有機載體的含量直接影響到漿料的黏度,有機載體的含量越低,漿料的黏度越高,在印刷的過程中,漿料的流平性很差,不利於漿料分布均勻,銀粉與玻璃粉容易成團聚態。

銀粉、銀漿行業發展的趨勢

隨著電子工業的發展,厚膜導體漿料也隨之發生不斷更新的發展,作為二十一世紀主要發展方向之一的電子工業,其發展和產品更新速度也將是最快的,新的電子元器件和生產工藝技術將需要新的銀粉銀漿,因此銀粉銀漿的品種和數量將不斷增加。
從技術的角度,為適應電子機器不斷輕、小、薄、多功能、低成本,銀粉銀漿會朝著使用工藝更簡化、性能更強、可靠性更高、更低成本化發展,也就是最大程度的發揮銀導電性和導熱性的優勢。
電子工業的快速發展,加上國內市場、勞動力等方面的優勢,使大陸已成為世界電子元器件的主要製造基地之一,其銀粉和銀漿的用量也將不斷增加。目前銀粉、銀漿作為一個有發展前景的產業,存在很大的發展空間。關鍵在於誰能網羅人才、投入更多資金,建立國際一流的生產環境、裝備水平。
銀幾乎是為電子工業而生的,從目前銀的存量和儲量而言,並不存在供需方面的嚴重問題和資源的稀缺和緊迫性。從銀的本徵特性而言要以賤金屬取替目前還存在很高的技術難度,還有成本問題。在未來很長時間內,電子、電氣方面的套用仍是銀最重要的消耗方面。

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