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图文解析铝银浆应用及市场
百度文库  2017-05-16

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℃)。


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:



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:



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)。


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。


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:


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。

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。


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)浆料的制备流程见下图。



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;

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。


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。



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、压敏电阻器、圆片电阻器、蜂鸣片、太阳能电池等元器件的外电极。

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。

国内银粉,银浆市场概况 从“六五”攻关到“八五”攻关,国家均将银粉银浆列为重点新材料领域,投入较多的科研经费和力量,加上上世纪八十年代始于电子元器件引进线相关的市场推动力。国内电子工业用银粉的开发和生产取得一定的进步。一段时间以来,电子制造业向中国转移,而形成银粉、银浆巨大的市场。目前国内微电子工业用银粉的总产量约为200-400吨,总需求量2000-3000吨。


1、国内银浆生产状况


生产企业包括东莞杜邦电子电子材料有限公司(美国独资),上海住矿电子浆料有限公司(中日合资),上海大洲电子材料有限公司(韩资),无锡新光电子材料有限公司(日资),上海京都ELEX电子材料有限公司(日资),上海致嘉科技股份有限公司(台资),上海宝银电子材料有限公司,宁夏东方特种材料有限公司,贵研铂业股份有限公司,西安宏星电子浆料公司,广东风华高科电子集团公司,云南西智电子材料公司,昆明诺曼电子材料有限公司,贵州振华亚太高新电子材料有限公司,深圳圣龙特电子材料有限公司,东莞良邦电子材料有限公司,昆明自邦电子材料有限公司,深圳银辉电子材料有限公司。


国内生产企业目前中低端浆料(分立元件电极浆料、线路板导线、片式元件用部分浆料),而且以导体浆料为主,外资或国外公司生产中高端浆料(如LTCC,多层元件内电极,太阳能电池,PDP用浆料,导电胶等),除了导体之外,还有电阻和介质浆料。


2、国内银浆使用状况


目前使用最大的几种银浆包括:

①PET为基材的薄膜开关和柔性电路板用低温银浆,主要使用单位为深圳嘉冠华、江西安达、东莞淳安、东莞(苏州)科德、苏州盛方、嘉亿电子等,总用量达到120吨-150吨/年。


②单板陶瓷电容器用浆料,主要使用企业包括东莞宏明电子股份公司,昆山万峰电子股份公司,四川宏科电子有限公司,陕西华星电子公司,台湾惠侨电子公司,风华集团,山东同佶电子等,总量年80-100吨。


③压敏电阻和热敏电阻用银浆,主要使用厂家包括联顺电子(广东惠阳),舜全电子(东莞虎门),西安795厂,西安无线电二厂,东莞龙基电子,广州纶麒电子,成都铁达电子,东莞嵩隆电子,江苏武进兴勤电子,广西北海新锐电子,汕头鸿志电子,佛山科光电子等,年用量80-120吨。


④压电陶瓷用银浆主要使用厂家有东莞思成特电子,深圳声辉电子,广州大通电子,番禺奥迪威电子,广州杰赛科技股份,振华电子集团等,总需要量30-40吨/年。

⑤碳膜电位器用银电极浆料,主要的使用厂家有:台湾宝德华精密电子,成都宏明电子集团,东莞新圣电子,东莞华应电子,东莞致太电子,东莞台湾福跃电子等,年用量在10-20吨。


以上均是以国内生产的浆料为主,实为技术水平在中低端的浆料,基本上实现80%以上国产化。


另一类银浆是片式元件(片式电感、片式电容、片式电阻)用的内外电极银浆,主要用户北京村田、上海京瓷、天津松下、天津安施电子、风华高科、振华科技、深圳顺络、深圳南玻,北海银河、苏州国巨等,银浆年用量80-100吨,80%以上需进口。


还有用于其它方面的银浆如:厚膜集成电路导体银浆,太行能电池电极银浆、汽车后挡玻璃化霜用银浆,导电粘接用的银导电胶、电磁屏蔽用银导电涂料,主要用户包括单晶硅、多晶硅太阳能电池厂家,如:无锡尚德、云南半导体厂、上海绿色能源有限公司等数十个厂家。汽车玻璃生产厂家如深圳南玻、福建跃华、武汉皮尔金顿等。涂料使用厂家如TCL、富士康,以上特殊方面银浆用量100-120吨,90%以上依赖进口。


国外银粉银浆市场概况


厚膜浆料


是集粉末冶金、化工、电子、材料几位一体的高新技术领域,世界上仅有少数发达国家从该领域的研究、开发和生产,主要集中在日本和美国,就日本而言,从事银粉和银浆开发和生产的公司,从上世纪六十年代几家扩展到现在的几十家,研究内容不断细化,都有自己的特点和专攻内容,美国也有从事银浆和银粉方面研究开发生产的公司十几家。


市场竞争相当激烈,银浆也由传统的电子元器件电极和线路板导电线路形成用扩展到医疗、装饰、能源等新领域。据调查报告数据,全球银粉和银浆市场总量为:银粉5000吨-6000吨,银浆7000-9000吨。


国外银粉银浆料生产厂家


银粉、银浆料生产厂家主要集中在日本和美国。日本有住友金属、材田制作所,田中贵金属、福田金属、日本昭荣化学、东芝化学、德力化学、日本制铁、同和矿业、藤仓化学、富士化研、京都ELEX、新日本化金、ニホンハニダ株式会社、ナシクス株式会社、美国Ferro、美国Acheson、英国Esl、美国杜邦、美国Goldsmith、英国Johnson metthey、美国metech等,其中以美国杜邦、日本住矿、美国Ferro技术开发能力最强,现有产品种类和产量最高,就银粉而言,美国Ferro公司和Goldsmith公司均有60种以上的不同种类(物理化学特性不同)的银粉,美国杜邦导体浆料品种至少有50种以上,不同的基材、成膜条件、膜层性能、可靠性的要求需要不同的银导体浆料,而不同的银导体浆料需要不同的银粉,目前基本上没有国际标准、国家标准和行业标准,只有企业标准(针对单项产品)。

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