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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。
銀粉、銀漿行業發展的趨勢
隨着電子工業的發展,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,銀粉銀漿會朝着使用工藝更簡化、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。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、電氣方面的應用仍是銀最重要的消耗方面。[1]
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。在具體應用中,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接。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、附着性、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着性能。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,腐蝕晶硅,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。[2]
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着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,那麼漿料的黏度過大,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着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,隨着溫度升高,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絡。 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。
參考文獻
- ↑ 蘇州固鍀:我司全資子公司蘇州晶銀的銀漿產品應用於光伏太陽能電池每日經濟新聞
- ↑ 風頭十足!水性鋁銀漿正是趨勢所選!網易訂閱