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导电银浆那些事儿
编辑:上海腾烁电子材料有限公司   发布时间:2017-06-13

导电银浆那些事儿:

导电浆料是发展电子元器件的基础及封装、电极和互联的关键材料。随着电子元器件向微型化、精密化和柔性化等方向发展,国内外正在开展金属导电填料纳米化的研究。其中,纳米银填充导电浆料成为该领域的研究热点。纳米银作为导电填料对银浆性能影响是正面还是负面影响还没有一个统一的结论。一般认为纳米银填充到基体中,由于粒子间的接触点面积小,填料粒子数目增多导致接触电阻增加。只有当纳米银间距离在一定范围内时,由于隧道效应等使导电性增强。这主要与其颗粒大小和形貌、表面性质和烧结行为等密切相关。  


导电浆料(electrically conductive paste)是发展电子元器件的基础及封装、电极和互联的关键材料,主要用于制造表面封装技术和敏感元件等电子行业的各个领域。近年来,随着信息产业的高速发展,使得器件向微型化、精密化和柔性化等方向发展,国内外很多科研机构对导电浆料的开发和应用产生了浓厚兴趣。


导电浆料一般由2~3个基本部分组成,即导电相(金、银、铜、镍和锡-铋合金等)、有机载体(有机树脂和溶剂)和/或永久粘接剂(硅酸盐玻璃等)。根据导电浆料组成的性质,导电浆料大体分为有机型导电浆料、无机型导电浆料和复合型导电浆料。其中,复合型导电浆料以导电金属粒子为导电相,高分子聚合物为粘结相,具有优异的导电性及机械性能,加工过程相对简单,重复性及导电稳定性较强,且储存稳定期较长,具有较高的实用性,有着广泛的应用前景,目前市面上导电浆料大多数为此类。


银具有较高的导电率、优异的物理化学性能、可接受的价格及其氧化物也具有导电性能等特点被广泛用作导电填料。导电银浆正朝着使用工艺更简化、性能更强、可靠性更高、成本更低等方向发展。目前导电银浆中的导电相主要是微米或亚微米银粉,这些浆料己不能满足低温烧结和多层布线等新技术的要求。近年来,国内外正在开展导电浆料贵金属纳米化的研究,并已形成一定程度的产业化。由于纳米银的表面效应、小尺寸效应等,以纳米银作为导电填料可以提高导电和导热性;减少银用量,降低生产成本;降低固化温度,使银浆可以应用在PET模板、柔性基板等;焊接金属和陶瓷的图层表面非常平整;改善导电胶剪切强度等。除具有上述明显的优点外,也存在诸如浆料分散稳定性较差,放置后极易出现纳米银的团聚和沉降、导电性能不稳定和适应期短等问题。


目前,纳米银填充导电浆料的制备方法与微米银浆料的制备方法相似,主要是将市售或自制的纳米银以干粉或液态形式,单一或与微米银片混合,通过机械搅拌、超声分散、高能球磨等方式分散到有机载体中。


导电银浆的生产过程

银粉按照粒径分类,平均粒径<0.1μm(100nm)为纳米银粉; 0.1μm< Dav(平均粒径) <10.0μm为银微粉;Dav(平均粒径)> 10.0μm为粗银粉。粉末的制备方法有很多,就银而言,可一次采用物理法(等离子、雾化法),化学法(硝酸银热分解法、液相还原)。由于银是贵金属,易被还原而回到单质状态,因此液相还原法是目前制备银粉的最主要的方法。即将银盐(硝酸银等)溶于水中,加入化学还原剂(如水合肼等),沉积出银粉,经过洗涤、烘干而得到银还原粉,平均粒径在0.1-10.0μm之间,还原剂的选择、反应条件的控制、界面活性剂的使用,可以制备不同物理化学特性的银微粉(颗粒形态、分散程度、平均粒径以及粒径分布、比表面积、松装密度、振实密度、晶粒大小、结晶性等),对还原粉进行机械加工(球磨等)可得光亮银粉(polished silver powder),片状银粉(silver flake)。


根据银粉在银导体浆料中的使用。现将电子工业用银粉粉为七类:

①高温烧结银导电浆料用高烧结活性银粉

②高温烧结银导电浆料用高分散银粉

③高导电还原银粉、电子工业用银粉

④光亮银粉

⑤片状银粉

⑥纳米银粉

⑦粗银粉


①②③类统称为银微粉(或还原粉),⑥类银粉在银导体浆料中应用正在探索过程中,⑦类粗银粉主要用于银合金等电气方面。


目前使用最大的几种银浆包括:

①PET为基材的薄膜开关和柔性电路板用低温银浆

②单板陶瓷电容器用浆料

③压敏电阻和热敏电阻用银浆

④压电陶瓷用银浆

⑤碳膜电位器用银电极浆料

低温常温固化导电银胶主要应用:具有固化温度低,粘接强度极高、电性能稳定、适合丝网印刷等特点。适用于常温固化焊接场合的导电导热粘接,如石英晶体、红外热释电探测器、压电陶瓷、电位器、闪光灯管以及屏蔽、电路修补等,也可用于无线电仪器仪表工业作导电粘接;也可以代替锡膏实现导电粘接。

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