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低熔点玻璃粉在导电银浆中的应用

浏览:74 发表时间:2020-07-08 17:36:18

     导电银浆由导电相银粉、粘合剂、溶剂及改善性能的微量添加剂组成,可分为聚合物导电银浆和烧结型导电银浆,二者的区别在于粘结相不同。烧结型导电银浆使用低熔点玻璃粉作为粘结相,在500℃以上烧结成膜。导电银浆产品集冶金、化工、电子技术于一体,是一种高技术的电子功能材料,主要用于制作厚膜集成电路、电阻器、电阻网络、电容器、MLCC、导电油墨、太阳能电池电极、LED、印刷及高分辨率导电体、薄膜开关/柔性电路、导电胶、敏感元器件及其他电子元器件。

     金属银粉是导电银浆的主要成分,其导电特性主要靠银粉来实现。银粉在浆料中的含量直接影响导电性能。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。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。一般粒度能控制在3~5μm,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。


低熔点玻璃粉


    银微粒的形状与导电性能的关系十分密切。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。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主要方法。粘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。在印刷图形前,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。

     烧结型导电银浆主要采用低熔点玻璃粉作为粘结剂,通过有机树脂和溶剂作为中间载体,印刷图形在基材上,在烧结过程中,有机树脂和溶剂挥发分解,低熔点玻璃粉熔融成膜,与导电银粉形成牢固可导电的涂层。当低熔点玻璃粉含量不变时,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,低熔点玻璃粉含量不变,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低熔点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,低熔点玻璃粉熔融,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。当浆料中的低熔点玻璃粉含量很少时,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。当低熔点玻璃粉含量增加到某一值时,低熔点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。

    当低熔点玻璃粉含量继续增加,多余的低熔点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,当低熔点玻璃粉含量过高时,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,银粉与低熔点玻璃粉容易成团聚态。

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