銀微粒的形狀與導(dǎo)電性能的關(guān)系十分密切。從一般的印象出發(fā),都只是把微粒理解為球狀或近似球狀的顆粒。而用于制作導(dǎo)電印料的導(dǎo)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。圓形的微粒相互間是點(diǎn)的接觸,而片狀微粒就可以形成面與面的接觸,印刷后,片狀的微粒在一定的厚度時(shí)相互呈魚鱗狀重疊,從而顯示了更好的導(dǎo)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??蛇_(dá)10-4。
粘合劑又稱結(jié)合劑,是導(dǎo)電銀漿中的成膜物質(zhì)。在導(dǎo)電銀漿中,導(dǎo)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(gòu)成有一定粘度的印料,完成以絲網(wǎng)印刷方式的圖形轉(zhuǎn)移;印刷后,經(jīng)過(guò)固化過(guò)程,使導(dǎo)電銀漿的微粒與微粒之間、微粒與基材之間形成穩(wěn)定的結(jié)合。這是結(jié)合劑的雙重責(zé)任。結(jié)合劑通常采用合成樹脂,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(huán)氧樹脂等。它們的特征是在一定溫度下固化成形后,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(duì)吸引力較低,受熱后軟化,冷卻后則恢復(fù)常態(tài)。熱塑性聚合物樹脂由于鏈與鏈之間容易相對(duì)移動(dòng)的原因,表現(xiàn)出具有可撓性。結(jié)合劑的樹脂一般都是絕緣體,由于粘合劑本身并不導(dǎo)電,若不在一定溫度下固化,導(dǎo)電微粒則不能形成緊密的連接。不同的樹脂加入同一種導(dǎo)電物質(zhì),固化成膜后,其導(dǎo)電性能各不相同,這與粘合劑樹脂凝聚性有關(guān)。導(dǎo)電銀漿對(duì)結(jié)合劑樹脂的選擇,有多方面的考慮。不同結(jié)合劑的粘度、凝聚性、附著性、熱特性等有較大的差異。導(dǎo)電銀漿的制造者對(duì)于導(dǎo)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(tǒng)籌兼顧。
導(dǎo)電銀漿中的助劑主要是指導(dǎo)電銀漿的分散劑、流平劑、金屬微粒的防氧劑、穩(wěn)定劑等。助劑的加入會(huì)對(duì)導(dǎo)電性能產(chǎn)生不良的影響,只有在權(quán)衡利弊的情況下適宜地、選擇性地加入。
當(dāng)玻璃粉含量不變時(shí),電阻率在一定范圍內(nèi)隨著銀粉的含量逐漸增加而降低。當(dāng)銀粉含量過(guò)大時(shí),電阻率反而升高。因?yàn)殂y粉含量過(guò)大,玻璃粉含量不變,即漿料的固體含量過(guò)大,有機(jī)載體含量過(guò)低,那么漿料的黏度過(guò)大,流平性差,絲網(wǎng)印刷時(shí),不易形成連續(xù)致密的銀膜,故電阻率過(guò)大。
銀粉充分鋪展在基板上,銀粒子沿水平方向生長(zhǎng),銀粒子的接觸更加緊密,能夠有效形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)玻璃粉含量繼續(xù)增加,多余的玻璃粉就會(huì)聚集在表面上,導(dǎo)致電性能下降,電阻率增加。同時(shí),當(dāng)玻璃粉含量過(guò)高時(shí),有機(jī)載體的含量就越低,有機(jī)載體的含量直接影響到漿料的黏度,有機(jī)載體的含量越低,漿料的黏度越高,在印刷的過(guò)程中,漿料的流平性很差,不利于漿料分布均勻,銀粉與玻璃粉容易成團(tuán)聚態(tài)。
隨著電子工業(yè)的發(fā)展,厚膜導(dǎo)體漿料也隨之發(fā)生不斷更新的發(fā)展,作為二十一世紀(jì)主要發(fā)展方向之一的電子工業(yè),其發(fā)展和產(chǎn)品更新速度也將是快的,新的電子元器件和生產(chǎn)工藝技術(shù)將需要新的銀粉銀漿,因此銀粉銀漿的品種和數(shù)量將不斷增加。
從技術(shù)的角度,為適應(yīng)電子機(jī)器不斷輕、小、薄、多功能、低成本,銀粉銀漿會(huì)朝著使用工藝更簡(jiǎn)化、性能更強(qiáng)、可靠性更高、更低成本化發(fā)展,也就是大程度的發(fā)揮銀導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的優(yōu)勢(shì)。
電子工業(yè)的快速發(fā)展,加上、勞動(dòng)力等方面的優(yōu)勢(shì),使大陸已成為世界電子元器件的主要制造基地之一,其銀粉和銀漿的用量也將不斷增加。銀粉、銀漿作為一個(gè)有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè),存在很大的發(fā)展空間。關(guān)鍵在于誰(shuí)能網(wǎng)羅人才、投入更多資金,建立國(guó)際的生產(chǎn)環(huán)境、裝備水平。
銀幾乎是為電子工業(yè)而生的,從銀的存量和儲(chǔ)量而言,并不存在供需方面的嚴(yán)重問(wèn)題和資源的和緊迫性。從銀的本征特性而言要以賤金屬取替還存在很高的技術(shù)難度,還有成本問(wèn)題。在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),電子、電氣方面的應(yīng)用仍是銀重要的消耗方面。
銀粉照粒徑分類,平均粒徑<0.1μm(100nm)為納米銀粉; 0.1μm< Dav(平均粒徑)10.0μm為粗銀粉。構(gòu)成銀導(dǎo)體漿料的三類別需要不同類別的銀粉或組合作為導(dǎo)電填料,甚至每一類別中的不同配方需要不同的銀粉作為導(dǎo)電功能材料,目的是在確定的配方或成膜工藝下,用少的銀粉實(shí)現(xiàn)銀導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的大利用,關(guān)系到膜層性能的優(yōu)化及成本 。
銀粉按照粒徑分類,平均粒徑<0.1μm(100nm)為納米銀粉; 0.1μm< Dav(平均粒徑) <10.0μm為銀微粉;Dav(平均粒徑)> 10.0μm為粗銀粉。粉末的制備方法有很多,就銀而言,可一次采用物理法(等離子、霧化法),化學(xué)法(硝酸銀熱分解法、液相還原)。由于銀是貴金屬,易被還原而回到單質(zhì)狀態(tài),因此液相還原法是制備銀粉的主要的方法。即將銀鹽(硝酸銀等)溶于水中,加入化學(xué)還原劑(如水合肼等),沉積出銀粉,經(jīng)過(guò)洗滌、烘干而得到銀還原粉,平均粒徑在0.1-10.0μm之間,還原劑的選擇、反應(yīng)條件的控制、界面活性劑的使用,可以制備不同物理化學(xué)特性的銀微粉(顆粒形態(tài)、分散程度、平均粒徑以及粒徑分布、比表面積、松裝密度、振實(shí)密度、晶粒大小、結(jié)晶性等),對(duì)還原粉進(jìn)行機(jī)械加工(球磨等)可得光亮銀粉(polished silver powder),片狀銀粉(silver flake)。
純白銀顏色白,摻有雜質(zhì)金屬光澤,質(zhì)軟,摻有雜質(zhì)后變硬,顏色呈灰、紅色。熔點(diǎn)961.93℃,沸點(diǎn)2212℃,密度10.5 克/立方厘米(20℃)。銀質(zhì)軟,有良好的柔韌性和延展性,延展性僅次于金,能壓成薄片,拉成細(xì)絲。溶于硝酸、硫酸中。銀對(duì)光的反射性達(dá)到91%。常溫下,鹵素能與銀緩慢地化合,生成鹵化銀。銀不與稀鹽酸、稀硫酸和堿發(fā)生反應(yīng),但能與氧化性較強(qiáng)的酸和濃鹽酸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
13年
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