认识电子材料——导电银浆 高温银浆
导电银浆分为两类:
①聚合物银导电浆料(烘干或固化成膜,以有机聚合物作为粘接相);
②烧结型银导电浆料(烧结成膜,烧结温度>500℃,玻璃粉或氧化物作为粘接相)。
银粉照粒径分类,平均粒径<0.1μm(100nm)为纳米银粉;0.1μm< Dav(平均粒径) 10.0μm为粗银粉。构成银导体浆料的三类别需要不同类别的银粉或组合作为导电填料,甚至每一类别中的不同配方需要不同的银粉作为导电功能材料,目的是在确定的配方或成膜工艺下,用 少的银粉实现银导电性和导热性的 大利用,关系到膜层性能的优化及成本。
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 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)。
导电银浆
随着近来以5G基建为首的七大核心产业新基建的火热势头,新基建将带来5G基站建设数目的激增,5G基站关键部件-5G陶瓷介质滤波器也将有望迎来大爆发。而导电银浆正是5G陶瓷介质滤波器的关键材料,其质量好坏直接影响器件的性能、使用寿命等。据研究机构预测,5G时代全球基站数将近850万台,按每个基站3面天线,每面天线64个滤波器估算,介质滤波器需求16亿只,陶瓷介质滤波器全球市场容量约566亿元。由此可见导电银浆的市场前景不容小觑。
导电银浆简单来讲是指印刷在承印物上,使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的银浆,一般印刷在塑料、玻璃、陶瓷和纸板等非导电承印物上。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等。
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。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。银微粒的大小和形状都与银浆的导电性能密切相关。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。
国产银导电浆料在导电性能、浆料稳定性方面与进口产品存在差距,使得相当部分导电浆料仍有依赖于进口,这在很大程度上降低了国内企业生产5G陶瓷介质滤波器的市场效益。如何生产具有良好稳定性的导电浆料成为国内企业生产银导电浆料的首要问题。而影响浆料导电性和稳定性的配方材料中,作为成膜物的粘合剂又起到关键性的作用。
粘合剂是导电银浆中必不可少的成膜物质。在导电银浆中,导电银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,使导电银浆与基材形成稳定的结合。可见作为粘合剂的材料选择好坏优劣都直接影响到***终涂层中,银微粒与微粒之间、银微粒与基材之间能否形成稳定的结合。
电子浆料的用途与发展前景
电子浆料属于什么行业?
据中国证监会发布的《上市公司行业分类指引》(2012年修订版),太阳能电子浆料主营业务所属制造业,分类代码为C38;电气机械和器材制造业。
晶硅太阳能电池正面银浆,属于电子材料行业的子行业电子浆料行业,产品的下游应用领域主要是太阳能光伏行业。
电子浆料并不广为人知,它是一种由固体粉末和有机溶剂均匀混合的膏状物,是电子元器件、厚膜混合集成电路、高密度集成组件的基础功能材料,可以把电子浆料看作应用于电子工业领域的油漆或涂料。
电子浆料属于国家战略性新兴产业重点发展领域,是国家强基工程的重点方向。当然,在越来越趋向高精尖的应用场景中其固体粉末和有机溶剂的成分、配比、混合工艺等各方面都有着很高的技术壁垒。
电子浆料的用途
电子浆料的类别有很多,根据用途不同,可分为电阻浆料、导体浆料和介质浆料。按所用基片材料的种类不同,可分为陶瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和复合基片电子浆料等。目前,陶瓷基片电子浆料应用最为普遍,其中Al2O3陶瓷基片电阻浆料发展最早、技术成熟、用量最大。AlN基片等新型陶瓷基片电子浆料符合厚膜电路大功率化的发展要求,应用领域不断拓展,在陶瓷基片电子浆料中占的比例越来越大。聚合物基片、玻璃基片和复合基片电子浆料的代表分别为聚酯及聚酰亚胺基片、钠钙视窗玻璃基片和被釉金属绝缘基片电子浆料,均是随着厚膜电路应用领域不断拓宽而发展起来的新型电子浆料,分别在低、中、高温下烧成,因其各自的专业性和不可替代性,市场份额日益扩大。
电子浆料发展前景
电子浆料已经是门槛很高的电子化学品,更是被称为电子信息产业的“血液”,随着国内半导体及相关领域大规模进口替代的趋势,以及国内供应链的逐步完善,电子浆料这类新型产品材料的需求激增。综合电子行业近年研报数据,当前电子浆料市场规模已达600亿元。
现在,电子浆料作为集冶金、化工、电子技术于一身的高科技电子功能材料,被视为部件封装、电极和互连的关键材料,应用于泛半导体领域,包括显示、通讯、半导体、以及汽车电子、柔性线路等细分行业,在电子、信息产业无可替代,且有着显著的增长空间。
导电银浆是国际上公认的高技术、高难度、高附加值的产品,同时也是电子浆料领域需求量最大的产品,使用场景几乎涵盖到全部高端电子制造业产品的供应链条中,银浆的成本已经在电子产品生产成本占到较高比例,具有很大的市场及利润空间,但目前高端产品被美国杜邦、贺利氏、京瓷等国际化工品巨头所垄断,有很大进口替代空间。
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来源:贤集网
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