La pasta electrónica es un término general para algo pastoso o materiales electrónicos fluidos. Se aplica típicamente mediante serigrafía, impresión por inyección de tinta, revestimientoTampografía o impresión 3D. La pasta se deposita sobre sustratos como cerámica, vidrio, películas de polímero, obleas de silicio o bases metálicas. Tras la sinterización o el curado, forma películas o patrones funcionales.
Se utiliza ampliamente en circuitos de película gruesa, MLCC, inductores de chip multicapa, células fotovoltaicas, encapsulados de semiconductores, dispositivos de visualización y sensores. Esta pasta cumple múltiples funciones, como conductividad, ajuste de resistencia, dielectricidad, protección y conducción transparente.
A primera vista, la pasta electrónica parece una masa pegajosa. En esencia, es un sistema compuesto multifásico. Generalmente consta de polvos funcionales, aglutinantes y portadores orgánicos.
En la mayoría de las pastas de película gruesa, este sistema incluye específicamente polvos funcionales, polvos de vidrio y portadores orgánicos. Los polvos funcionales determinan el rendimiento eléctrico. Los polvos de vidrio proporcionan estabilidad estructural y adhesión. Los portadores orgánicos garantizan la adaptabilidad del proceso. Los tres componentes tienen funciones distintas, pero son interdependientes. Juntos, definen el rendimiento final de la pasta.
En algunos casos especiales, puede que no se utilicen polvos de vidrio. En su lugar, se utilizan resinas o metales autosinterizantes como componentes estructurales.
Polvo funcional: el núcleo que define la función
En la pasta electrónica, la función de los polvos funcionales es proporcionar propiedades eléctricas. El tipo de polvo determina directamente la función de la pasta en el dispositivo. Define si la pasta conduce, resiste, aísla o transmite la luz mientras conduce.
- Pasta conductoraMetales como la plata (Ag), el cobre (Cu), el níquel (Ni) o el cobre recubierto de plata. Forman caminos conductores y sirven como electrodos.
- Pasta resistivaPolvos de óxido como el óxido de rutenio (RuO₂) o el óxido de rodio (RhO₂). Proporcionan una resistencia controlada.
- pasta dieléctricaPolvos como el titanato de bario (BaTiO₃) o el titanato de bario y estroncio (BST). Garantizan el aislamiento y el almacenamiento de carga.
- Pasta conductora transparenteITO (óxido de indio y estaño), nanocables de plata o grafeno. Permiten la conducción eléctrica manteniendo la transmisión de la luz.
Polvo de vidrio – El “Aglutinante” y el “Regulador Estructural”
En la fórmula de la pasta, el polvo de vidrio no es el protagonista, pero desempeña un papel decisivo. Durante la sinterización, se ablanda y fluye. Finalmente, se solidifica con el sustrato y los polvos. El polvo de vidrio actúa como aglutinante y regulador estructural.
Sus principales funciones incluyen:
- AdhesiónEl vidrio se ablanda a altas temperaturas y une metales u óxidos a sustratos de cerámica, vidrio o silicio. Sin él, los electrodos podrían desprenderse.
- DensificaciónSu flujo llena los huecos entre las partículas. Esto aumenta la densidad de la película y mejora la estabilidad eléctrica.
- Adaptación de la expansión térmicaAjustar la composición del vidrio acerca su coeficiente de expansión al del sustrato. Esto reduce la tensión y previene grietas y deformaciones.
Los polvos funcionales definen las propiedades eléctricas. Los polvos de vidrio garantizan que estas propiedades se mantengan estables y duraderas.
NotaLas pastas conductoras transparentes utilizadas sobre sustratos de vidrio, PET o PI suelen basarse en polímeros como epoxi, acrílico o PU como aglutinantes. Curan a baja temperatura o incluso a temperatura ambiente sin polvos de vidrio.
Principales sistemas de vidrio en pastas electrónicas
| Tipo de vidrio | Sistema representativo | Punto de ablandamiento del vidrio (°C) | Químico Estabilidad | Coeficiente de expansión térmica (10 °C-1) | Ventajas | Desventajas |
| vidrio con plomo | Pb0-Si0,、Pb0-B,0:-Si0.PbO-Zn0-B,0:-Si0,等 | 350-600 | Buena estabilidad | 70-120 | Alta resistencia, baja pérdida dieléctrica, baja temperatura de ablandamiento y buena estabilidad química. | Las cerámicas de AIN fácilmente oxidables plantean riesgos importantes para los seres humanos y el medio ambiente. |
| vidrio de bismutato | Bi,0;-B,0,-Si0₂、BizO:-B₂0:-BaOBi,0:-Zn0-Si0.Bi,0:-B,0:-Zn0.BizO:-Si0z-Sb,Os等 | 350-500 | Buena estabilidad | 90-150 | Los óxidos de bismuto con alto contenido, similares al vidrio de plomo, tienen una temperatura de ablandamiento baja y una buena estabilidad química. | Las cerámicas AIN fácilmente oxidables son costosas, propensas a la precipitación de bismuto y tienen poca resistencia a los ácidos. |
| vidrio de borato | Ba0-B,0:-Si0?Ca0-B,0:-Si0,-Ba0.Si0,-B,0;-AlO;-RO 等 | 300-600 | No muy estable | 90-150 | Sólo se puede lograr un punto de fusión bajo añadiendo metales alcalinos, vidrios de metales alcalinotérreos o iones de metales pesados. | Son químicamente inestables, generalmente tienen un alto coeficiente de expansión térmica y son propensos a la separación de fases. |
| Vidrio de zinc | Zn0-B,0;-Si0.Zn0-Ba0-B,0:Zn0-B,0:-Al0:-Si0,等 | 450-600 | Buena estabilidad | 60-90 | Ofrecen propiedades químicas estables, un bajo coeficiente de expansión térmica, alta fuerza de unión y un bajo punto de fusión. | También tienen poca soldabilidad y malas propiedades de fundente a alta temperatura. |
Portador orgánico: la clave para el control de procesos
El vehículo orgánico es una mezcla de disolventes (65–981 TP3T en peso), espesantes, agentes tixotrópicos, surfactantes y modificadores de flujo. Contiene, como mínimo, disolvente orgánico y espesante. Entre los disolventes más comunes se encuentran el acetato de éter de dietilenglicol, el citrato de tributilo y el ftalato de dibutilo.
Aunque los portadores no contribuyen a las funciones eléctricas, controlan la procesabilidad. Definen la reología y la adhesión inicial a los sustratos.
La tendencia reciente apunta a vehículos con bajos residuos, poco olor y respetuosos con el medio ambiente. Algunos productos incluso adoptan sistemas coloidales inorgánicos o a base de agua para cumplir con los requisitos de fabricación ecológica.
Conclusión
Los polvos funcionales confieren a la pasta electrónica sus propiedades eléctricas. Los polvos de vidrio garantizan estas propiedades de forma estable y duradera. Los portadores orgánicos garantizan la procesabilidad durante la fabricación. Las tres partes están claramente divididas en función, pero son interdependientes. Juntas, forman un sistema multifásico equilibrado.