Pasta elektronik adalah istilah umum untuk seperti pasta atau bahan elektronik fluidaBiasanya diterapkan melalui sablon, pencetakan inkjet, lapisan, cetak bantalan, atau cetak 3D. Pasta ini diendapkan pada substrat seperti keramik, kaca, film polimer, wafer silikon, atau basis logam. Setelah disinter atau dikeringkan, pasta ini membentuk film atau pola fungsional.
Pasta ini banyak digunakan dalam sirkuit film tebal, MLCC, induktor chip multilayer, sel fotovoltaik, kemasan semikonduktor, perangkat tampilan, dan sensor. Pasta ini memiliki berbagai fungsi seperti konduktivitas, penyesuaian resistansi, dielektrik, proteksi, dan konduksi transparan.
Sekilas, pasta elektronik tampak seperti massa yang lengket. Intinya, pasta elektronik merupakan sistem komposit multifase. Pasta elektronik biasanya terdiri dari bubuk fungsional, pengikat, dan pembawa organik.
Pada sebagian besar pasta film tebal, sistem ini secara spesifik mencakup bubuk fungsional, bubuk kaca, dan pembawa organik. Bubuk fungsional menentukan kinerja listrik. Bubuk kaca memberikan stabilitas struktural dan adhesi. Pembawa organik memastikan adaptasi proses. Ketiga komponen ini memiliki peran yang berbeda namun saling bergantung. Bersama-sama, mereka menentukan kinerja akhir pasta.
Dalam beberapa kasus khusus, serbuk kaca mungkin tidak digunakan. Sebagai gantinya, resin atau logam yang dapat disinter sendiri digunakan sebagai komponen struktural.
Bubuk Fungsional – Inti yang Menentukan Fungsi
Dalam pasta elektronik, peran bubuk fungsional adalah untuk memberikan sifat kelistrikan. Jenis bubuk secara langsung menentukan fungsi pasta dalam perangkat. Ini menentukan apakah pasta tersebut menghantarkan, menahan, mengisolasi, atau mentransmisikan cahaya saat menghantarkan.
- Pasta konduktifLogam seperti perak (Ag), tembaga (Cu), nikel (Ni), atau tembaga berlapis perak. Mereka membentuk jalur konduktif dan berfungsi sebagai elektroda.
- Pasta resistifSerbuk oksida seperti rutenium oksida (RuO₂) atau rodium oksida (RhO₂). Serbuk ini memberikan ketahanan yang terkendali.
- Pasta dielektrikSerbuk seperti barium titanat (BaTiO₃) atau barium strontium titanat (BST). Serbuk ini menjamin isolasi dan penyimpanan muatan.
- Pasta konduktif transparanITO (indium tin oxide), nanokawat perak, atau grafena. Kawat-kawat ini memungkinkan konduksi listrik sekaligus mempertahankan transmisi cahaya.
Bubuk Kaca – “Pengikat” dan “Pengatur Struktural”
Dalam formula pasta, serbuk kaca bukanlah bintang utama, tetapi memainkan peran yang menentukan. Selama proses sintering, serbuk kaca melunak dan mengalir. Akhirnya, serbuk kaca memadat bersama substrat dan serbuk. Serbuk kaca berfungsi sebagai pengikat sekaligus pengatur struktur.
Peran utamanya meliputi:
- AdhesiKaca melunak pada suhu tinggi dan mengikat logam atau oksida ke substrat keramik, kaca, atau silikon. Tanpanya, elektroda dapat terkelupas.
- PemadatanAlirannya mengisi rongga antar partikel. Hal ini meningkatkan kepadatan film dan meningkatkan stabilitas listrik.
- Pencocokan ekspansi termalPenyesuaian komposisi kaca akan membuat koefisien muainya mendekati koefisien muai substrat. Hal ini mengurangi tekanan dan mencegah retakan atau lengkungan.
Serbuk fungsional menentukan sifat listrik. Serbuk kaca memastikan sifat-sifat ini tetap stabil dan tahan lama.
CatatanPasta konduktif transparan yang digunakan pada substrat kaca, PET, atau PI seringkali menggunakan polimer seperti epoksi, akrilik, atau PU sebagai pengikat. Pasta ini mengeras pada suhu rendah atau bahkan suhu ruangan tanpa bubuk kaca.
Sistem kaca utama dalam pasta elektronik
| Jenis Kaca | Sistem Perwakilan | Titik Pelunakan Kaca (°C) | Bahan kimia Stabilitas | Koefisien Ekspansi Termal (10°C-1) | Keuntungan | Kekurangan |
| Kaca timbal | Pb0-Si0,、Pb0-B,0:-Si0.PbO-Zn0-B,0:-Si0,等 | 350-600 | Stabilitas yang baik | 70-120 | Resistansi tinggi, kehilangan dielektrik rendah, suhu pelunakan rendah, dan stabilitas kimia baik. | Keramik AIN yang mudah teroksidasi menimbulkan risiko signifikan terhadap manusia dan lingkungan. |
| Kaca bismutat | Bi,0;-B,0,-Si0₂、BizO:-B₂0:-BaOBi,0:-Zn0-Si0.Bi,0:-B,0:-Zn0.BizO:-Si0z-Sb,Os等 | 350-500 | Stabilitas yang baik | 90-150 | Oksida bismut tinggi, mirip dengan kaca timbal, memiliki suhu pelunakan yang rendah dan stabilitas kimia yang baik. | Keramik AIN yang mudah teroksidasi mahal harganya, rentan terhadap presipitasi bismut, dan memiliki ketahanan asam yang buruk. |
| Kaca borat | Ba0-B,0:-Si0?Ca0-B,0:-Si0,-Ba0.Si0,-B,0;-AlO;-RO 等 | 300-600 | Tidak terlalu stabil | 90-150 | Titik leleh rendah hanya dapat dicapai dengan menambahkan logam alkali, kaca logam alkali tanah, atau ion logam berat. | Mereka tidak stabil secara kimia, umumnya memiliki koefisien ekspansi termal yang tinggi, dan rentan terhadap pemisahan fase. |
| Kaca seng | Zn0-B,0;-Si0.Zn0-Ba0-B,0:Zn0-B,0:-Al0:-Si0,等 | 450-600 | Stabilitas yang baik | 60-90 | Mereka menawarkan sifat kimia yang stabil, koefisien ekspansi termal yang rendah, kekuatan ikatan yang tinggi, dan titik leleh yang rendah. | Mereka juga memiliki kemampuan penyolderan yang buruk dan sifat fluks suhu tinggi yang buruk. |
Pembawa Organik – Kunci Pengendalian Proses
Pembawa organik merupakan campuran pelarut (65–98% berat), pengental, agen tiksotropik, surfaktan, dan pengubah aliran. Minimal, pembawa organik mengandung pelarut dan pengental. Pelarut yang umum digunakan antara lain dietilen glikol eter asetat, tributil sitrat, dan dibutil ftalat.
Meskipun pembawa tidak berkontribusi pada fungsi kelistrikan, mereka mengendalikan kemampuan proses. Mereka menentukan reologi dan adhesi awal ke substrat.
Tren terkini mengarah pada penggunaan bahan pembawa yang rendah residu, rendah bau, dan ramah lingkungan. Beberapa produk bahkan mengadopsi sistem koloid berbasis air atau anorganik untuk memenuhi persyaratan manufaktur ramah lingkungan.
Kesimpulan
Serbuk fungsional memberikan sifat listrik pada pasta elektronik. Serbuk kaca memastikan sifat-sifat ini dalam bentuk yang stabil dan tahan lama. Pembawa organik memastikan kemudahan proses selama proses fabrikasi. Ketiga komponen ini terbagi secara jelas fungsinya, tetapi saling bergantung. Bersama-sama, mereka membentuk sistem multifase yang seimbang.