金属银的微粒是导电银浆的主要成份,薄膜开关的导电特性主要是靠它来体现。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。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。一般含银量在80~90%(重量比)时,导电量已达值,当含量继续增加,电性不再提高,电阻值呈上升趋势;当含量低于60%时,电阻的变化不稳定。在具体应用中,银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值,还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约,如银微粒含量过高,被连结树脂所裹覆的几率低,固化成膜后银导体的粘接力下降,有银粒脱落的危险。故此,银浆中的银的含量一般在60~70% 是适宜的。
焊料粉:
焊料粉又称锡粉主要由锡铅、锡铋、锡银铜合金组成,一般比例为SN63/PB37、SN42BI58、SN96.5CU0.5AG3.0和SN99CU0.7AG0.3。概括来讲锡粉的相关特性及其品质要求有如下几点:
A、锡粉的颗粒形态对锡膏的工作性能有很大的影响:
A-1、重要的一点是要求锡粉颗粒大小分布均匀,这里要谈到锡粉颗粒度分布比例的问题;在国内的焊料粉或焊锡膏生产厂商,大家经常用分布比例来衡量锡粉的均匀度:以25~45μm的锡粉为例,通常要求35μm左右的颗粒分度比例为60%左右,35μm 以下及以上部份各占20%左右;
A-2、另外也要求锡粉颗粒形状较为规则;根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》(SJ/T 11186-1998)”中相关规定如下:“合金粉末形状应是球形的,但允许长轴与短轴的比为1.5的近球形状粉末。如用户与制造厂达成协议,也可为其他形状的合金粉末。”在实际的工作中,通常要求为锡粉颗粒长、短轴的比例一般在1.2以下。
A-3、如果以上A-1及A-2的要求项不能达到上述基本的要求,在焊锡膏的使用过程中,将很有可能会影响锡膏印刷、点注以及焊接的效果。
B、各种锡膏中锡粉与助焊剂的比例也不尽相同,选择锡膏时,应根据所生产产品、生产工艺、焊接元器件的精密程度以及对焊接效果的要求等方面,去选择不同的锡膏;
B-1、根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》(SJ/T 11186-1998)”中相关规定,“焊膏中合金粉末百分(质量)含量应为65%-96%,合金粉末百分(质量)含量的实测值与订货单预定值偏差不大于±1%”;通常在实际的使用中,所选用锡膏其锡粉含量大约在90%左右,即锡粉与助焊剂的比例大致为90:10;
B-2、普通的印刷制式工艺多选用锡粉含量在89-91.5%的锡膏;
B-3、当使用针头点注式工艺时,多选用锡粉含量在84-87%的锡膏;
B-4、回流焊要求器件管脚焊接牢固、焊点饱满、光滑并在器件(阻容器件)端头高度方向上有1/3至2/3高度焊料爬升,而焊锡膏中金属合金的含量,对回流焊焊后焊料厚度(即焊点的饱满程度)有一定的影响;为了证实这种问题的存在,有关专家曾做过相关的实验,现摘抄其终实验结果如下表供参考:(表暂缺)
从上表看出,随着金属含量减少,回流焊后焊料的厚度减少,为了满足对焊点的焊锡量的要求,通常选用85%~92%含量的焊膏。
C、锡粉的“低氧化度”也是非常重要的一个品质要求,这也是锡粉在生产或保管过程中应该注意的一个问题;如果不注意这个问题,用氧化度较高的锡粉做出的焊锡膏,将在焊接过程中严重影响焊接的品质。
当银粉含量不变时,电阻率在一定范围内随着玻璃粉含量的逐渐增加,电阻率逐渐升高,导电性能越差。在浆料烧结过程中,随着温度升高,玻璃粉熔融,由于毛细作用浸润并包裹银颗粒,银粉以银离子的形式溶解在熔融的玻璃相。当浆料中的玻璃粉含量很少时,银粉由于缺少液相而不能铺展在基板上,银粒子倾向于沿垂直方向生长,导致银粒子之间的接触变差。当玻璃粉含量增加到某一值时,玻璃粉能够有效润湿银粉,使银粉充分铺展在基板上,银粒子沿水平方向生长,银粒子的接触更加紧密,能够有效形成导电网络。
随着电子工业的发展,厚膜导体浆料也随之发生不断更新的发展,作为二十一世纪主要发展方向之一的电子工业,其发展和产品更新速度也将是快的,新的电子元器件和生产工艺技术将需要新的银粉银浆,因此银粉银浆的品种和数量将不断增加。
从技术的角度,为适应电子机器不断轻、小、薄、多功能、低成本,银粉银浆会朝着使用工艺更简化、性能更强、可靠性更高、更低成本化发展,也就是程度的发挥银导电性和导热性的优势。
电子工业的快速发展,加上国内市场、劳动力等方面的优势,使大陆已成为世界电子元器件的主要制造基地之一,其银粉和银浆的用量也将不断增加。银粉、银浆作为一个有发展前景的产业,存在很大的发展空间。关键在于谁能网罗人才、投入更多资金,建立国际的生产环境、装备水平。
银几乎是为电子工业而生的,从银的存量和储量而言,并不存在供需方面的严重问题和资源的稀缺和紧迫性。从银的本征特性而言要以贱金属取替还存在很高的技术难度,还有成本问题。在未来很长时间内,电子、电气方面的应用仍是银重要的消耗方面。