银浆新技术、应用及用量分解

一、银浆的种类和发展概况
固化型银浆通常是导电相、有机树脂、有机溶剂和 添加剂组成，它通过丝网印刷（涂覆）在基板上，经过 一定温度固化，溶剂挥发，树脂与基板附着，并且形成 一个导电网络，使线路导电固化型银浆制备的主要工艺 流程如下： 片状银粉 超细银粉 添加物 有机树脂 溶剂
配料
轧浆
质检
成品
图12.10-2 固化型银浆的制备工艺流程
四、银浆在国内市场中的用量情 况
年，由于电子元器件工业是劳动密集型生产企业，国内劳动力市 场成本较低，且国内电子元器件的需求量相当大，国外的电子元 器件生产企业向国内转移，台湾的电子元器件企业也向大陆转移， 致使国内的电子浆料需求不断增大。 据2004～2005年市场调查，电磁波屏蔽用电子浆料需求900 吨，薄膜开关等低温聚合物银浆年需求140吨，轿车玻璃用银浆8 吨，钽电容器用银浆12吨，太阳能电池生产线用银浆、银/铝浆 20吨，PTC用银/铝浆约30吨，压电陶瓷用银浆8.5吨，碳膜电位 器（10多条线）用银浆6吨，荧光显示器用银浆8吨，二十多条生 产瓷介电容器的主要厂家耗银浆80吨左右，氧传感器及厚膜电路 用金浆60公斤、铂浆40公斤，片式电阻器等用钌系电阻浆料5吨， 片式元器件用的内外电极超过20吨，玻璃和介质浆料100吨。上 述保守的统计全国年需电子浆料上千吨，各类电子浆料耗银量超 过300吨，价值超过20亿元人民币。
AgSPF131
SFC20ED SPC S7000-24 S7000-14 SP30001 SPK-150 SPQ-100 SPS-100
0.4～1.6
0.3～1.0 0.5～1.35 1.0～3.6 0.8～2.0 0.4～1.4 2.53 0.77 1.62
2.5～5.5
2.0～5.0 0.6～1.5 2.6～4.2 3.2～4.6 3.3～3.7 0.98 1.47 1.85
二、银浆新技术的发展趋势
2、银浆的低温化技术
由于基板使用条件的限制和节能的要求，银浆朝
着低温化发展。低温固化的温度越来越低，甚至达到
常温下固化和紫外光固化。而这些固化条件除了银粉 以外主要是由树脂和溶剂来决定。现今化工树脂材料 及溶剂材料不断推出新的技术，从而推动了银浆低温 化技术的发展。
二、银浆新技术的发展趋势
一、银浆的种类和发展概况
烧结型银浆一般是超细银粉、玻璃粉、添加剂、有机 粘合剂调合而成，烧结型银浆制备的主要工艺流程如 下：
银超细粉末 玻璃粉、氧化物 溶剂 有机载体 树脂
图12.10-1 银导体浆料的制备工艺流程
配料
轧浆
质检
成品
二、银浆新技术的发展趋势
由于银价的不断攀升，特定材质的限制、纳米技术的 应用以及电子产品无铅化的要求，银浆新技术日新月异， 朝着低温化、薄层化和无铅化的方向发展。银粉是制备银 浆的最重要的基础材料，制备出银粉的各项性能直接影响 到所得银浆的各项性能指标，通常制备银浆的银粉主要有 片状银粉及超细银粉。制备超细银粉常用的方法有化学还 原法、热物理法和热物理化学法等。片状银粉通常是在超 细银粉基础上，通过机械加工制备出来的，也有用化学还 原法和电解法来制备的。在银浆的配制中要严格控制银粉 的纯度、杂质含量和粉体特性（比如：比表面积、密度、 粒度、粒度分布和形貌）。
有机原料
优点 缺点
松香
烧结膜稳定
C12H25SH C7H15SH
化合物稳定，成 本低
（C8H15O2）3（NH3）2
无嗅
容易引入杂质， 烧结膜不稳定， 烧结膜不稳定，化合物 强烈臭味 有臭味 耐热性差
二、银浆新技术的发展趋势
表4 厚膜银浆与MOC银浆的对比 浆 料 组成 银含量/% 烧结后纯度/% 比表面积（cm2/g） 烧结后膜/μm 厚膜Ag浆 Ag 60～80 90～95 150～220 4～7.5 MOCAg浆 树脂酸Ag 15～30 95～100 400～500 0.2～0.5
Ag-07
Ag-08 F-Ag-01 F-Ag-02 F-Ag-03
1.5～2.0
0.2～1.0 ≥1.3 ≥1.9 ≥1.1
2.0～3.0
2.5～4.0 1.5～2.0 1.2～1.8 1.0～1.5
1.5～2.5
1.5～2.5 1.12～1.5 0.9～1.5 ≤1.0
0.5～1.5
1.0～2.0 ≤0.5 ≤0.1 ≥1.0
展的必然趋势。
三、银浆在国内市场中的用量情况
银浆的应用在电子工业上非常广泛，凡是制作 电子元器件及其线路都与银浆的应用密切相关。银 浆的应用具体如下：
1、作为厚膜集成线路中的布线及其连接的导电带，
外粘元器件的焊接引线连接，厚膜电阻端头的引
线连接，多层布线的跨接导体的连接。 2、各种元器件的外电极，比如制作PTC、NTC、压敏
二、银浆新技术的发展趋势
银粉的制备技术朝着控制粉末粒度分布、形貌、粒径大小及纳 米化技术的方向发展，现国内外在此方面的发展还是有较大的差距， 国内外银粉的性能指标如下：
牌号 FAgH-1 SAg-75 FAgH-x oocp-03 oocp-10 Ag-05 比表面 m2/g 1.5～2.8 3.5～7.0 1.2～2.5 1.1～1.7 0.6～1.1 3～4 振实密度 g/cm3 2.0～2.5 3.0～3.5 1.2～4.8 2.5～4.0 2.8～4.2 1.5～3.0 松装密度 g/cm3 1.0～1.4 0.8～1.2 0.7～3.8 / / 1.0～1.8 平均粒径 μm 0.18～0.7 0.1～0.2 0.5～1.0 / / 0.048 粒度分布μm D10 / / / <0.8 <1.0 / D50 / / / <1.2 <2.0 / D90 / / / <2.5 <4.0 /
3、树脂酸盐浆料技术
树脂酸盐浆料是由基料金属（Au、Ag、Pt、Pd、Ru、
Rh、Ir等）和添加剂金属的金属有机化合物、树脂、助
溶剂和载体组成，其制备工艺类似其它浆料。添加剂金 属有机化合物常用于各种厚膜浆料的改性剂，改性作用
主要有抗氧化、粘结或其他性能的改性等。树脂酸盐
（MOC）浆料的制备流程见图6。
四、银浆在国内市场中的用量情 况
我国对电子浆料的需求亦十分巨大，如国内七十年代开始研 制片式电容器，八十年代开始研制片式电阻器，而大量使用片式 元件是近几年才开始的。九十年代后已引进各类电子器件生产线 76条，发展到今天，加上合资及独资生产线已有数百条。1994年， 信息工业使用电子浆料部份产品情况为：生产瓷介电容器(不含 独资和合资企业)77.6亿只，生产钽电容器1.12亿只，生产厚膜电 阻及厚膜电位器6.2亿只，生产独石电容器1亿只，共耗各类浆料 150多吨。而1995年全国需求集成电路产品15亿多块，国内生产3 亿多块，需求分立器件125亿只，电阻电位器260亿只，电容器 200亿只，厚膜电路0.2亿只，电声器件8.5亿只，传感器1.66亿只， 氧传感器技术改造自国家“九五”以来三年内已耗用铂浆430公 斤；传真机记录感应头的生产也大约需要近1吨的树脂酸金浆料。 现已有几家元件厂组建了片式电容器和片式电感器生产线，目前 就片式元器件不断有新的生产线和新技术出现。近几
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表1 国内企业生产的超细银粉的性能指标
二、银浆新技术的发展趋势
牌号 Ag7000 AgSP107
比表面 m2/g 1.4～2.0 0.6～2.0
振实密度 g/cm3 2.5～4.5 3.5～5.5
SEM粒径 μm 0.1～0.5 0.5
粒度分布μm D10 0.2～0.8 <0.6 D50 0.7～1.1 <1.5 D90 0.9～1.8 <3.5
脂酸盐浆料进入了实用化阶段。在Au的MOC浆料中，硫代
树脂酸盐、硫醇盐及胺盐已广泛用于热印头，用于传感 器、片式电阻、各种高密度电路的制造。三种体系各具
特点，如表12.10-35树脂酸盐的特点。表12.10-36厚膜
金浆与MOC金浆的对比。
二、银浆新技术的发展趋势
表3 树脂酸盐的特点 名 称 硫代树脂酸盐 硫醇盐 胺 盐
二、银浆新技术的发展趋势
1、银粉的制备技术：
①化学还原法 在水溶液或有机溶剂中，聚乙烯吡咯烷酮 （PVP）或聚乙烯醇（PVA）等高分子聚合物的保护下，将 银盐进行化学还原，可得到大小和形状可控制的银粉。通 过调节高分子聚合物、还原剂、银盐的浓度、反应物的种 类以及反应过程，可以控制银粉的大小和形状。如将 AgNO3、KAg(CN)2)等银盐，用水合肼、甲酸、三乙醇胺、 甲醛、甲酸钠、丙三醇、草酸、维生素C等还原，控制反应 条件可得到大小和形状可控制的银粉。 ②热物理法 将银在高温下蒸发，蒸气在惰性气体中冷却， 成核和生长，得到银粉 ③热物理化学法 将Ag2CO3在一定温度下分解为Ag2O,再 通入H2，把Ag2O还原成银粉。利用类似方法也可得到其 它粉末。
1
银浆的种类和发展概 况 2 银浆新技术的发展趋 势 3 银浆在国内市场中的用量情况 4 银浆在国内市场中的用量情 况
一、银浆的种类和发展概况
自1948年世界上第一晶体管发明以来，电子技术进入了 一个崭新的阶段即微电子技术阶段。整个微电子技术中最基 本的重要材料之一就是贵金属电子浆料，又称为厚膜浆料。 贵金属电子浆料在电子器件的制造过程中有举足轻重的地位， 通常用丝网印刷将贵金属电子浆料均匀地涂布到器件所需要 涂布的表面上，经过烘干→烧结（固化）→形成一种致密的 膜层，而且印刷的厚薄易于控制，可以印刷复合贵金属，也 可以印刷多层贵金属。因此贵金属电子浆料技术是现代电子 技术的一个重要组成部分。银浆是电子浆料最重要和需求量 最大的一种。银浆通常使用银粉、无机添加物及有机载体等 组成。。银浆按使用条件又可分为固化型银浆（≤300℃） 和烧结型银浆（≥500℃）。
方阻（mΩ/□）
丝焊性 附着力 成本
5
一般 一般 高
100～160
优 优 低
二、银浆新技术的发展趋势
4、银浆无铅化技术
烧结型银浆的制备中需要玻璃粉末做为粘结相，
而以往的玻璃粉末均含有大量的铅，随着电子产品无
铅化的要求，做为制作电子产品的基础材料（银浆） 也必须做到无铅化。因此银浆无铅化技术也是目前发
2.04
0.73
1.96
2.63
0.50
1.2
0.3
0.9
0.6
3.0
1.2
7.4
表2 国外企业生产的超细银粉的性能指标
二、银浆新技术的发展趋势
图1超细银粉源自文库SEM图
二、银浆新技术的发展趋势
由于纳米粉末制备技术的不断完善，用纳米银粉末代替微 米银制作电子浆料，也是银浆发展的一个新方向。用纳米银粉 代替现在市场上使用的微米银粉有许多好处：①用纳米银粉所 生产的电子浆料的颗粒更小（调浆时其它材料也必须是纳米级 的），丝网印刷可适用于更大目数的丝网，从而得到致密程度 更好的表面涂层。电子浆料颗粒越小，丝网操作的工效就越高； ②在银浆料中用纳米粉银粉代替微米银粉，可减少银用量，降 低生成成本；③由于纳米颗粒的熔点通常低于粗晶粒物体，因 此用纳米粉末制成电子浆料，烧结温度一般低于传统电子浆料， 这就降低了对基片材料的耐高温性能的要求。据德国不来梅应 用物理所的一项专利称，用纳米银粉代替微米银粉制成的导电 胶，可以节省银量50%，用这种导电胶焊接金属与陶瓷，涂层 不需太厚，而且涂层表面平整。
电阻器、圆片电阻器、蜂鸣片、太阳能电池等元
器件的外电极。
三、银浆在国内市场中的用量情况
3、片式化元器件的内外电极，比如制作片式电阻、
多层片式电感、片式微介质陶瓷器件，多层LC滤 波器等片式化元器件的内外电极。这些技术的应
用使我们的电子产品向薄层化、微小化方向发展。
手机、液晶显示器、PDP电视等就是应用这些技 术的典范。 4、固化型银浆作为碳膜电位器的端头、膜片开关的 导电线路、计算机键盘的导电线路及其用于各种 元器件的导电粘结。 5、作为各种电磁场屏蔽的涂层材料。 6、作为轿车除霜导热带。 7、装饰工业。
二、银浆新技术的发展趋势
Ag的MOC浆料
Ag金属 溶解 有机化合物 添加剂用金属 溶解
反应 树指酸Ag 溶解或稀释
反应 添加剂树脂酸盐 溶解或稀释 溶剂（松节油） 混合
浆料 图12.10-4 MOC浆料的制备流程示意图
二、银浆新技术的发展趋势
树脂酸盐（MOC）浆料具有以下优点： ①分散性好，膜层厚膜可小于微米； ②纯度高，几乎与所有陶瓷相兼容； ③厚膜致密度高，表面平滑平整；
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/ / / / / 0.57 1.10 0.60
<1.5
1.0 4.5 0.3 0.7 1.6 2.7 4.1 1.4
<3.0
2.5 10.0 0.5 1.0 2.5 5.1 8.3 4.4
<6.0
5.0 20.0 1.0 1.5 5.0 9.6 12.7 8.1
SPK-150ED
SPQ-100ED
④附着强度高；
⑤烧结温度低； ⑥可镀和可焊性好；
⑦电性能好，稳定性高；
⑧可加入感光剂进行光刻； ⑨细线分辨率高，易于制作小于50μm的线条；
⑩成本低，价格便宜。
二、银浆新技术的发展趋势
CTS公司在20世纪60年代就开始用Ru、Rh、Ir等树脂 酸盐制备电阻，2-世纪80年代开始了Au的MOC研究，使树