供制作银电极的浆料。它由 银或其化合物、助熔剂、粘合剂和稀释剂配制而成。 按银的存在形式,可分为氧化银浆、碳酸银浆、分子 银浆;按烧银温度,可分为高温银浆和低温银浆;按 覆涂方法,则分印刷银浆、喷涂银浆等。
材料构成
银浆系由高纯度的(99.9% )金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成的一种机械混和物的粘稠状的浆料
银微粒
金属银的微粒是
导电银浆的主要成份,
薄膜开关的导电特性主要是靠它来体现。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。从某种意义上讲,银的含量高,对提高它的导电性是有益的,但当它的含量超过临界体积浓度时,其导电性并不能提高。一般含银量在80~90%(重量比)时,导电量已达最高值,当含量继续增加,电性不再提高,电阻值呈上升趋势;当含量低于60%时,电阻的变化不稳定。在具体应用中,银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值,还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约,如银微粒含量过高,被连结树脂所裹覆的几率低,固化成膜后银导体的粘接力下降,有银粒脱落的危险。故此,银浆中的银的含量一般在60~70% 是适宜的。
银微粒的大小与银浆的导电性能有关。在相同的体积下,微粒大,微粒间的接触几率偏低,并留有较大的空间,被非导体的树脂所占据,从而对导体微粒形成阻隔,导电性能下降。反之,细小微粒的接触几率提高,导电性能得到改善。微粒的大小对导电性的影响,从上述情况来看,只是一种相对的关系。由于受加工条件和丝网印刷
方式的影响,既要满足微粒顺利通过丝网的网孔,又要符合银微粒加工的条件,一般粒度能控制在3~5μm 已是很好,这样的粒度仅相当于250目普通丝网网径的1/10~1/5,能使导电微粒顺利通过网孔,密集地沉积在承印物上,构成饱满的导电图形。
银微粒的形状与导电性能的关系十分密切。从一般的印象出发,都只是把微粒理解为球状或近似球状的颗粒。而用于制作导电印料的导电微粒以呈片状、扁平状、针状的为好,其中尤以片状微粒更为上乘。圆形的微粒相互间是点的接触,而片状微粒就可以形成面与面的接触,印刷后,片状的微粒在一定的厚度时相互呈鱼鳞状重叠,从而显示了更好的导电性能。在同一配比、同一体积的情况下,球状微粒电阻为10-2 ,而片状微粒可达10-4。
粘合剂
粘合剂又称结合剂,是
导电银浆中的成膜物质。在导电银浆中,导电银的微粒分散在粘合剂中。在印剜图形前,依靠被溶剂溶解了的粘合剂使银浆构成有一定粘度的印料,完成以丝网印刷方式的图形转移;印刷后,经过固化过程,使导电银浆的微粒与微粒之间、微粒与基材之间形成稳定的结合。这是结合剂的双重责任。结合剂通常采用
合成树脂,它是高分子的聚合物。合成树脂可分为热固型和热塑型两大类。
热固性树脂,如
酚醛树脂、环氧树脂等。它们的特征是在一定温度下固化成形后,即使再加热也不再软化,也不易溶解在溶剂中。
热塑性树脂因其分子间相对吸引力较低,受热后软化,冷却后则恢复常态。
热塑性聚合物树脂由于链与链之间容易相对移动的原因,表现出具有可挠性。结合剂的树脂一般都是绝缘体,由于粘合剂本身并不导电,若不在一定温度下固化,导电微粒则不能形成紧密的连接。不同的树脂加入同一种导电物质,固化成膜后,其导电性能各不相同,这与粘合剂树脂凝聚性有关。导电银浆对结合剂树脂的选择,有多方面的考虑。不同结合剂的粘度、凝聚性、附着性、热特性等有较大的差异。导电银浆的制造者对于导电银浆所作用的基材、固化条件、成膜物的理化特性都需要统筹兼顾。
溶剂
导电银浆中的溶剂的作用:a、溶解树脂,使导电微粒在聚合物中充分的分散; b、调整导电浆的粘度及粘度的稳定性;c、决定干燥速度;d、改善基材的表面状态,使浆料与基体有很好的密着性能。导电银浆中的溶剂的溶解度与极性,是选择溶剂的重要参数,这是由于溶剂对印刷适性与基材的结合固化都有较大的影响。此外,溶剂沸点的高低、饱和蒸气压的大小、对人体有无毒性,都是应该考虑的因素。溶剂的沸点与饱和气压对印料的稳定性与操作的持久性关系重大;对加热固化的温度、速率都有决定性的影响。一般都选用高沸点的溶剂,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、
异佛尔酮等。
助剂
导电银浆中的助剂主要是指导电银浆的分散剂、流平剂、金属微粒的防氧剂、稳定剂等。助剂的加入会对导电性能产生不良的影响,只有在权衡利弊的情况下适宜地、选择性地加入。
导电银浆按烧结温度不同,分为高温银浆,中温银浆和低温银浆。其中高中温烧结型银浆主要用在太阳能电池,
压电陶瓷等方面。低温银浆主要用在薄膜开关及键盘线路上面。
玻璃粉
两个作用。一,腐蚀晶硅,通过腐蚀SiNx,形成导电通道。二,在浆料-发射极界面间作为传输媒介。
浆料成分对浆料电性能的影响
当玻璃粉含量不变时,电阻率在一定范围内随着银粉的含量逐渐增加而降低。当银粉含量过大时,电阻率反而升高。因为银粉含量过大,玻璃粉含量不变,即浆料的固体含量过大,有机载体含量过低,那么浆料的黏度过大,流平性差,丝网印刷时,不易形成连续致密的银膜,故电阻率过大。
当银粉含量不变时,电阻率在一定范围内随着玻璃粉含量的逐渐增加,电阻率逐渐升高,导电性能越差。在浆料烧结过程中,随着温度升高,玻璃粉熔融,由于毛细作用浸润并包裹银颗粒,银粉以银离子的形式溶解在熔融的玻璃相。当浆料中的玻璃粉含量很少时,银粉由于缺少液相而不能铺展在基板上,银粒子倾向于沿垂直方向生长,导致银粒子之间的接触变差。当玻璃粉含量增加到某一值时,玻璃粉能够有效润湿银粉,使银粉充分铺展在基板上,银粒子沿水平方向生长,银粒子的接触更加紧密,能够有效形成导电网络。
当玻璃粉含量继续增加,多余的玻璃粉就会聚集在表面上,导致电性能下降,电阻率增加。同时,当玻璃粉含量过高时,有机载体的含量就越低,有机载体的含量直接影响到浆料的黏度,有机载体的含量越低,浆料的黏度越高,在印刷的过程中,浆料的流平性很差,不利于浆料分布均匀,银粉与玻璃粉容易成团聚态。
银粉、银浆行业发展的趋势
随着电子工业的发展,厚膜导体浆料也随之发生不断更新的发展,作为二十一世纪主要发展方向之一的电子工业,其发展和产品更新速度也将是最快的,新的
电子元器件和生产工艺技术将需要新的银粉银浆,因此银粉银浆的品种和数量将不断增加。
从技术的角度,为适应电子机器不断轻、小、薄、多功能、低成本,银粉银浆会朝着使用工艺更简化、性能更强、可靠性更高、更低成本化发展,也就是最大程度的发挥银导电性和导热性的优势。
电子工业的快速发展,加上国内市场、劳动力等方面的优势,使大陆已成为世界电子元器件的主要制造基地之一,其银粉和银浆的用量也将不断增加。银粉、银浆作为一个有发展前景的产业,存在很大的发展空间。关键在于谁能网罗人才、投入更多资金,建立国际一流的生产环境、装备水平。
银几乎是为电子工业而生的,从银的存量和储量而言,并不存在供需方面的严重问题和资源的稀缺和紧迫性。从银的本征特性而言要以贱金属取替还存在很高的技术难度,还有成本问题。在未来很长时间内,电子、电气方面的应用仍是银最重要的消耗方面。