电子浆料的性能与质量控制

电子浆料性能及测定方法
电子浆料是各种功能材料均匀混合的膏状材料，一般通过丝网印刷实现转移，形成不同功能的元件或电路单元。

丝网印刷形成的印刷膜经流平、烘干、烧结（或固化）生成的烧结膜（或固化膜）层厚度比薄膜溅射工艺生成的薄膜厚得多，所以，丝网印刷工艺及其后续烧结工艺等统称厚膜工艺，电子浆料也称厚膜电子浆料。

电子浆料的物理特性有色调、细度、粘度、密度、固体含量、单位印刷面积、气味等。

电子浆料的电性能由烧结膜体现，电阻浆料主要考察烧结膜电阻率和对温度、电压的稳定性等，有方阻、温度系数、电压系数、静噪音、短暂过负荷、恒温存放、湿热存放等具体指标。

介质浆料烧结膜是绝缘体，主要考察介电常数、介电损耗、抗电压强度（也称击穿电压）、耐酸碱盐雾、耐候性等。

导体浆料烧结膜要求有良好的导电性、抗焊料浸蚀性、焊料浸润性、优良的附着力、老化附着力等。

电子浆料与基体共同发挥作用，与基体的匹配非常重要。

匹配性与附着强度、膜层致密程度、电性能的稳定性密切关联。

从这些意义上讲，电子浆料的应用是实验性应用，所以国际上著名电子浆料生产企业，在出厂报告中言明：“本报告所列数据是本公司在实验室测得的，用户使用前必须有充分的验证，本公司不对应试验而未试验产生的不良后果负责。

”
1.颗粒细度的测定
颗粒细度FOG（fineness of grain）是电子浆料的重要参数。

金属粉末、金属氧化物粉末、金属盐类导电材料、玻璃粉体材料等都具有一定的聚附粘合强度，在电子浆料生产中，依靠三辊轧机辊间剪切力的作用，将颗粒聚集体分散为高度均匀状态，理想状态是形成单个颗粒的均匀分散体系。

因此，严格控制FOG，有助于消除由大颗粒阻塞丝网而造成的印刷不良，有助于提高膜层质量、降低膜层内部缺陷，有助于提高耐电压特性，改善温度系数，有助于浆料稳定性、一致性、重现性的提高等。

采用刮板细度计来实施辊轧工序的质量控制，在辊轧符合工艺规范的情况下，当FOG达到规定值时，辊轧工序才算完结。

操作人员应使刮板在恒定的角度速度和负荷下运动，保证数据准确、细度高、重现性更好。

2.粘度的测定
测量粘度是测量在模拟印刷条件下，各种不同剪切下浆料的流动性。

在浆料生产中，质量控制部门采用检测粘度来控制浆料载体和有机系统。

一般来说，一层液体对另一层液体作相对平流时所受的阻力称为内摩擦力。

对厚膜膏状浆料这一种非牛顿流体体系，设克服非牛顿粘度所需要的切向力（也称屈
服点时的力）为F0 ，两层液体间的距离为x，相对流动速度为u，内摩擦力F可由下式给出：
式中A表示接触面积，du/dx表示速度梯度，η表示粘度，也称粘度系数。

η值大小与环境温度、湿度、转子大小、转动速度有关。

用国际通用Brookfield旋转粘度计测定流体处于稳流状态下的粘度，可直接读出粘度数据。

粘度值与测试条件（温度、转子、转速）密切相关，必须一并给出才有意义。

3.烧结膜厚H的测定
电子浆料经印刷流平烘干烧结成为一定特性的烧结膜。

厚膜电路性能与烧结膜厚密切相关。

将实测值换算成标准膜厚下的特征值，使电子浆料的性能具有可比性。

公司对各种浆料规定了具体的标准膜厚。

采用表面形貌分析仪，让石英探针走过烧结膜表面，从记录仪记录在纸带的图形，研究基准平面与膜表面的相对位置，并经一定方法处理（通常用割补法），即得烧结膜厚h.
公司的表面形貌分析仪还可兼做表面或瓷基体的表面粗糙度分析。

4.方阻（Rs）的测定
导电浆料烧结膜的膜电阻率用方阻Rs表示。

由欧姆定律知：
式中表示体电阻率，L、W、H依次表示膜电阻的长、宽、厚。

当H一定时，令式中: , Rs即为导电材料H膜厚下的面电阻率。

令，n称为方数，则，显然，Rs表示方数为1时的电阻值，称作方阻。

当浆料确定，标准膜厚下的方阻值为一常数，它代表着该种浆料的固有属性。

标准膜厚下的方阻可有实测方阻及膜厚换算：
5.温度系数（TCR）的测定
对一定的导电浆料规定有具体的印刷图形，负温度系数的测定范围-55℃～+25℃，正温度系数的测量范围+25℃～+125℃.
温度系数通过计算得出，单位ppm/℃。

它反映了在测试范围内阻值随温度的平均变化率。

式中R1为25℃时的电阻值，R2为+125℃（或-55℃）时的电阻值。

6.电压系数（VCR）的测定
电阻浆料的中高阻（10K/□以上）一般需实施电压系数的测量。

如Dupont1700系列电阻浆料，电阻图形1mm×1mm,激光调阻至1.5倍的平均阻值，电压范围5V～50VDC，
单位： ppm/V/mm
宏星R-4800系电阻浆料测定电压系数，电阻图形2mm×2mm，U2=V额定，
U1=0.1 V额定，按计算电压系数。

7.额定电压设定
电阻图形1mm×1mm,25℃下施加能够引起电阻阻值变化0.1%的电压，连续5秒钟。

该电压实为短暂过负荷电压。

将短暂过负荷电压按40%折算，即得标准工作电压。

意味着，该浆料在规定烧结膜厚时，每毫米长度上可长期承受的电压。

7.最大额定耗散功率
电阻图形1mm×1mm,
最大额定耗散功率=
8.电阻浆料高压负荷试验
宏星R-4800系列电阻浆料烧结膜样品，1x1mm图形，在40℃，二倍标准工作电压下（，二倍标准工作电压最大至1000V）试验2小时，测定其
施加电压前后阻值的漂移量和漂移率，借以评价负荷寿命。

9.稳态湿热试验和恒温存放
湿热试验条件：40℃，90-95%RH（优选93%RH），长期存放。

恒温存放温度：25℃或125℃，长期存放。

长期试验（或存放）时间为96h、500h、1000h或根据实际要求而定。

10.电阻浆料噪音的测定
通过一直流电源往被测电阻上（1mm×1mm图形）加一定数值的电压，电阻器两端的直流电压由电压表测量，交流噪音经放大滤波并由热线式仪表测出。

所测出
的噪音包括系统噪音和总噪音，从总噪音中去除系统噪音，可得电阻本身噪音指数值。

单位db.
11.导体浆料的附着力的测定
导体浆料的附着力是表示导体膜与基体结合力的物理量。

通常有垂直拉力或剥离拉力两种表示方法。

导体膜图形2mm×2mm,用63Sn/37pb焊锡上引线，在1605HTP拉力试验机上测量，可得导体膜层的附着力。

也可换算成每平方毫米上的附着力，单位N/mm2.
老化附着力反映附着力受温度的影响程度，是导体浆料一项重要应用指标，将焊上引线的样品在150℃下老化24h后实施附着力测量，即得老化附着力数据。

宏星浆料公司一般测量剥离拉力。

12.导体浆料抗焊料浸蚀性的测定
焊料在熔融状态下，对导体膜表面有一定的浸蚀作用，形成锡银合金而溶于焊锡中，影响导体膜的导电性、附着力等。

一般用63Sn/37Pb焊料，230℃熔融状态下，将导体膜浸入，每次10秒钟，一次或多次，直至导电性能发生较大变化时（60×0.6mm，阻值>2.5）停测。

根据浸入次数衡量导体膜的抗焊料浸蚀能力。

不同的导体浆料有不同的指标要求。

焊锡不同有不同的熔融温度，宏星采用Sn96.5/ Ag3/Cu0.5无铅焊锡，熔融温度250-270℃，抗焊料浸蚀指标会有下降，这是正常现象。

13.导体浆料焊料浸润性的测定
制备10mm×10mm的导体膜于瓷基体上，夹持瓷基体本悬浮于230℃熔锡液表面，再将标准锡柱（63Sn/37Pb焊锡柱Φ4.0×2.85mm）垂直放置于导体膜中央，10秒钟后，取下基片，放凉。

用游标卡尺测量扩散直径。

扩散直径愈大，则愈易被焊料浸润。

14.隔离介质浆料介电常数的测定
隔离介质浆料介电常数、介电损耗越小越好，抗电击穿能力越强越好。

基体：96%AL2O3 20mm×15mm×1mm
电极：上下均为宏星C-1204或C-1205等，有效面积5mm×5mm，三明治结构，中间为介质膜层，上下电极必须对好，保证电容有效面积。

测定：用仪器测出介质膜厚h,电容量C数据，用下述公式计算介电常数
式中ε0为真空介电常数。

15.介质浆料介电损耗的测定方法
利用回路谐振时电抗性元件（L或C）两端呈现的电压比输入电压提高的倍数（即Q）来测量元件的介电损耗。

首先选择适当的辅电感接入电感接线柱，谐振频率1MHz，调节测试电路电容器容量为C1,测得Q1，再将被测电容接入电容接线柱，再次谐振，设定电路电容量为C2，测得Q2。

依据下列公式求出介质电损耗值
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