电子浆料不是“糊糊”:而是功能粉体+玻璃粉+载体的协同组合

发布时间 | 2025-09-23 08:41 分类 | 粉体应用技术 点击量 | 58
MLCC 石墨
导读:功能粉体赋予电子浆料所需的电学性能,玻璃粉确保这些性能能够稳定、持久地存在,而有机载体则保证浆料在制程中的可加工性。三者既分工明确,又相互依存,构成一个相互平衡的多相体系。

电子浆料是一类形态为膏状或流动状的电子材料产品的统称,通常以丝网印刷、喷墨打印、涂覆、移印或3D打印等方式,在陶瓷、玻璃、聚合物薄膜、硅片及金属基材等基材表面,经烧结或固化后形成具备特定功能的膜层或图案。它广泛应用于厚膜电路、MLCC、多层片式电感、光伏电池、半导体封装、显示器件以及传感器等领域,承担着导电、调阻、介电、保护和透明导电等多种功能,是现代电子元器件实现高性能与高可靠性的关键材料体系。

导电银浆

导电银浆(来源:PGMsMETAL)

从外观上看,电子浆料像是一团膏状的“糊糊”,但其本质是一个多相复合体系,通常由功能粉体、粘结剂和有机载体三部分构成。

在绝大多数厚膜类浆料中,这一体系具体体现为功能粉体、玻璃粉和有机载体三大组分:功能粉体决定电学性能,玻璃粉保证结构稳定与附着力,有机载体则负责工艺适配,三者既分工明确,又相互制约,共同决定了浆料的最终表现。值得注意的是,在少数特殊应用中,也存在不含玻璃粉、改用树脂或依靠金属自烧结等不同的体系结构。

1)功能粉体--决定“功能”的主角

在电子浆料中,功能粉体的作用是赋予浆料所需的电学特性。它选用的粉体类型,直接决定了浆料在器件中承担的角色:是导电、电阻、介电,还是透明导电。可以概括地说,功能粉体决定了电子浆料最终能够发挥什么功能。电子浆料常见的功能粉体的类型有:

①导电浆料:金属粉体如银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、银包铜等,用于形成导电通路,属典型的电极功能。

电阻浆料:氧化物粉体如钌氧化物(RuO₂)、铑氧化物(RhO₂)等,用于提供可控阻值,属于调阻功能。

介质浆料如钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸锶钡(BST),用于绝缘+存储电荷,介电功能。

透明导电胶料如ITO(氧化铟锡)、银纳米线、石墨烯,用于在导电的同时保证透光率,本质上还是导电功能的一种特殊形态。

2)玻璃粉--“粘合剂”和“结构调节剂”

在电子浆料配方中,玻璃粉虽然不是“主角”,但却起着决定性的辅助作用。它在烧结过程中能够软化、流动,并最终与基材和粉体共同固结,起到“粘合剂”和“结构调节剂”的双重角色,其主要发挥以下几方面的作用:

粘结作用:玻璃在高温下软化,能把金属或氧化物粉牢牢“焊”在陶瓷、玻璃或硅片表面。如果缺少玻璃,电极容易附着力不足甚至剥落。

致密化作用:玻璃的流动性能够填充颗粒之间的孔隙,提高膜层的致密度和完整性,从而改善电学稳定性。

热膨胀匹配:通过调整玻璃成分,可使其热膨胀系数与基材接近,缓冲应力,减少烧结后开裂或翘曲的风险。

如果说功能粉体决定电子浆料的电学性能,而玻璃粉则决定这些性能能否“牢固、持久”地存在。电子浆料中主要的玻璃体系如下:

电子浆料中主要的玻璃体系[1]

玻璃粉

玻璃粉(来源:AGC株式会社)

备注:透明导电浆料常用于玻璃基板、PET、PI等透明/柔性基材,更多依靠聚合物(如环氧、丙烯酸树脂、PU等)作为粘结相而不是玻璃粉,在低温甚至室温固化。

3)有机载体--工艺调控的关键

有机载体由有机溶剂(含量约为有机载体总质量的65%~98%,最常用的有二甘醇醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸三丁酯等)、增稠剂、触变剂、表面活性剂以及流延性控制剂等组成,最简单的载体也应包括有机溶剂和增稠剂两种成分。

在电子浆料中,有机载体虽然不会参与最终膜层的电学功能,但却决定了浆料在制备过程中的可操作性,其基本功能是使电子浆料拥有适配不同工艺的流变特性和对基材的初始附着力。近年来,有机载体的发展趋势是低残留、低气味和环保化,部分产品甚至尝试采用水基或无机胶体体系,以满足绿色制造的需求。

小结

功能粉体赋予电子浆料所需的电学性能,玻璃粉确保这些性能能够稳定、持久地存在,而有机载体则保证浆料在制程中的可加工性。三者既分工明确,又相互依存,构成一个相互平衡的多相体系。

 

参考资料:

[1]余守玉,傅仁利,张捷.电子浆料用玻璃的研究及发展趋势[J].电子与封装,2015

[2]张飞进,朱晓云.电子浆料用有机载体的研究现状及发展趋势[J].材料导报,2013

 

粉体圈编辑:Alpha

作者:Alpha

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