行業(yè)知識(shí)
電子導(dǎo)電漿料種類
電子漿料是一種由固體粉末和溶劑均勻混合的膏狀物,作為集冶金、化工、電子技術(shù)于一身的高技術(shù)電子功能材料,被視為部件封裝、電極和互連的關(guān)鍵材料,主要用于制造集成電路、電阻器、電容器、導(dǎo)體油墨、太陽能電池電極、印刷及高分辨率導(dǎo)電體、導(dǎo)電膠、敏感元器件及其它電子元器件,廣泛應(yīng)用于航空、化工、印刷、建筑以及軍事等各個(gè)領(lǐng)域,在當(dāng)今的信息時(shí)代具有重要的地位。
導(dǎo)電漿料的構(gòu)成
導(dǎo)電漿料主要由導(dǎo)電相、黏結(jié)相和液體載體3部分組成,經(jīng)混合攪拌、三輥軋制后形成均勻膏狀物,通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)印刷于玻璃片或陶瓷基片上,經(jīng)激光、高溫?zé)Y(jié)或烘干等固化工藝制成厚度為幾微米到數(shù)十微米的膜層,這其中需要用到氧化鋯珠的研磨。
常用導(dǎo)電漿料的種類
以導(dǎo)電相分類,目前所用合金導(dǎo)電相主要為Pt/Au、Ag/Pd等,Au、Pt、Pd價(jià)格是Ag的幾百倍,是Cu的幾千到幾萬倍,價(jià)格極高,幾乎無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),因此,目前常用的導(dǎo)電漿料主要為高導(dǎo)電性純金屬導(dǎo)電相所制備
1.金導(dǎo)體漿料
以金作為主要功能相的導(dǎo)電漿料性能優(yōu)良,導(dǎo)電性好,細(xì)線分辨率高,具有印刷性能優(yōu)良,膜層表面平整,背光孔隙度小,膜邊沿收縮率小以及切面密度高等優(yōu)點(diǎn)。
金導(dǎo)電漿料通常被用于多層布線導(dǎo)體、氣敏元件、微波混合集成電路以及大功率晶體管芯片和引線框架等高可靠性、高密度的厚膜集成電路中。雖然金導(dǎo)電漿料性能優(yōu)異,但由于金價(jià)昂貴,使得金導(dǎo)電漿料的使用受到限制。
一般形貌為球形或類球形、振實(shí)密度高、粒徑在微米或亞微米的金粉制備的導(dǎo)電漿料性能為優(yōu)異。
2.銀導(dǎo)體漿料
雖然金導(dǎo)電漿料性能優(yōu)異,但價(jià)格昂貴一直是其應(yīng)用的桎梏,因此,在電子工業(yè)中,性價(jià)比高的銀及其化合物作為功能相的導(dǎo)電漿料的研究與應(yīng)用為廣泛,在上千種電子漿料產(chǎn)品中,約80%采用各類銀粉作為主體功能相。
在眾多貴金屬中,銀價(jià)格相對(duì)低廉,有利于控制成本;同時(shí)銀層能在陶瓷表面形成連續(xù)致密的均勻薄層,對(duì)陶瓷表面具有強(qiáng)大的附著力,因此,在相同面積、厚度的陶瓷導(dǎo)電層中,銀電極所得的電容量比其他電極材料都要大。
但銀在電場作用下會(huì)產(chǎn)生電子遷移,使導(dǎo)電性能降低,影響器件的使用壽命,這是銀導(dǎo)電漿料在電子產(chǎn)品使用中的一大缺陷,目前主要通過改善銀粉微粒尺寸、形貌等方法來提高銀漿的導(dǎo)電性能,合理控制導(dǎo)電銀粉微米顆粒和納米顆粒的級(jí)配能制備出燒結(jié)致密、導(dǎo)電性好的導(dǎo)電漿料。
作為導(dǎo)電漿料中為普遍的一類,銀漿料為了避免其中銀遷移的自身缺陷,同時(shí)減少銀導(dǎo)電漿料中銀粉的用量,降低生產(chǎn)成本,銀粉一方面朝著片狀和納米級(jí)銀粉方向發(fā)展,另一方面通過在銀粉中摻雜賤金屬(Ni、Al、Cu等)或其他導(dǎo)電物質(zhì),與銀粉末制成混合粉末或復(fù)合粉末,減少貴金屬銀粉的用量,降低漿料生產(chǎn)成本。

3.銅導(dǎo)體漿料
相較于其他金屬類填料,銅粉作為賤金屬,來源廣泛,價(jià)格低廉,導(dǎo)電性能與銀相近,且具有優(yōu)良的耐遷移性能。但是銅化學(xué)性質(zhì)較活潑,在空氣或高溫環(huán)境中極易被氧化生成難以導(dǎo)電的氧化銅或氧化亞銅,導(dǎo)致電阻率大。因此目前對(duì)銅電子漿料的研究主要集中在解決氧化問題上。
目前常見有四種銅表面改性方法:一是在銅表面進(jìn)行物包覆;二是對(duì)銅進(jìn)行酸洗處理;三是在銅粉末表面包覆上一層不活潑金屬;四是磷化。銀包銅導(dǎo)電漿料被視為一種低成本的復(fù)合型金屬導(dǎo)電漿料替代方案,在柔性印刷電子以及光伏領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
4.碳系導(dǎo)體漿料
除了以金屬、金屬氧化物作為導(dǎo)電填料外,常用的還有碳系導(dǎo)電填料,包括炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管等。隨著印刷電子的不斷發(fā)展,新型碳系導(dǎo)電填料逐漸成為新的研究與應(yīng)用熱點(diǎn),其中碳納米管和石墨烯就是兩種較為理想的優(yōu)質(zhì)填料。
碳納米管管壁以碳六元環(huán)為基本骨架,長徑比可達(dá)到1000以上,具備良好的導(dǎo)電性、力學(xué)性能,易于搭建導(dǎo)電通路;石墨烯是單原子層的二維納米材料,機(jī)械強(qiáng)度大,具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,電導(dǎo)率為108S/m,比金屬銅和銀優(yōu)。
碳納米管和石墨烯作為新型碳系導(dǎo)電填料具有極大的發(fā)展?jié)摿土己玫膽?yīng)用前景,但是其本身的分散性和穩(wěn)定性還有待改善,同時(shí)因?yàn)槌杀景嘿F,新型碳系漿料目前并未形成大規(guī)模量產(chǎn)與應(yīng)用。
目前,雖然有各種新的導(dǎo)電漿料在研究開發(fā),但工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的導(dǎo)電漿料仍然是銀基漿料占據(jù)了絕大部分市場,因此銅導(dǎo)電漿料的開發(fā)、研究和性能提升,具有極大的實(shí)際意義和市場價(jià)值。
此外,電子漿料的性能在很大程度上由導(dǎo)電相決定,但同時(shí)也受到黏結(jié)相、液體載體等多方面的共同作用。目前漿料導(dǎo)電相正逐漸從單一成分向復(fù)合成分轉(zhuǎn)變;黏結(jié)相和液體載體在強(qiáng)漿料力學(xué)性、流變性等特性的同時(shí)也正向高導(dǎo)電性,良好的性等方面發(fā)展。開發(fā)新型型高性能、低成本漿料是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的必然要求,因此,開發(fā)高性能賤金屬導(dǎo)電相、碳系導(dǎo)電相、低熔點(diǎn)金屬黏結(jié)相以及水基載體都將成為熱點(diǎn)方向。
導(dǎo)電漿料制備工藝中,離不開氧化鋯珠的研磨分散。

