전자 페이스트는 페이스트와 같은 것에 대한 일반적인 용어 유체 전자 재료일반적으로 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄를 통해 적용됩니다. 코팅패드 프린팅, 또는 3D 프린팅과 같은 다양한 인쇄 기법이 있습니다. 페이스트는 세라믹, 유리, 폴리머 필름, 실리콘 웨이퍼 또는 금속 기판과 같은 기판에 도포됩니다. 소결 또는 경화 후 기능성 필름이나 패턴을 형성합니다.
후막 회로, MLCC, 다층 칩 인덕터, 태양광 전지, 반도체 패키징, 디스플레이 장치 및 센서에 널리 사용됩니다. 이 페이스트는 전도성, 저항 조절, 유전체, 보호 및 투명 전도 등 다양한 역할을 수행합니다.
전자 페이스트는 언뜻 보기에 끈적끈적한 덩어리처럼 보입니다. 하지만 본질적으로는 다상 복합 시스템이며, 일반적으로 기능성 분말, 바인더, 그리고 유기 담체로 구성됩니다.
대부분의 후막 페이스트에서 이 시스템은 기능성 분말, 유리 분말, 그리고 유기 담체를 포함합니다. 기능성 분말은 전기적 성능을 결정합니다. 유리 분말은 구조적 안정성과 접착력을 제공합니다. 유기 담체는 공정 적응성을 보장합니다. 이 세 가지 구성 요소는 역할은 다르지만 상호 의존적입니다. 이 세 가지가 함께 작용하여 페이스트의 최종 성능을 결정합니다.
일부 특수한 경우에는 유리 분말이 사용되지 않을 수 있습니다. 대신 수지나 자가소결 금속이 구조적 구성 요소로 사용됩니다.
기능성 파우더 - 기능을 정의하는 핵심
전자 페이스트에서 기능성 파우더의 역할은 전기적 특성을 부여하는 것입니다. 파우더의 종류는 소자 내 페이스트의 기능을 직접적으로 결정합니다. 페이스트가 전도성을 띠는 동시에 빛을 전도, 저항, 절연 또는 투과시키는지 여부를 결정합니다.
- 전도성 페이스트: 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 은으로 코팅된 구리와 같은 금속. 이들은 전도성 경로를 형성하고 전극 역할을 합니다.
- 저항성 페이스트: 산화루테늄(RuO₂)이나 산화로듐(RhO₂)과 같은 산화물 분말. 제어된 저항을 제공합니다.
- 유전체 페이스트: 티탄산바륨(BaTiO₃)이나 티탄산바륨스트론튬(BST)과 같은 분말. 절연 및 전하 저장을 보장합니다.
- 투명 전도성 페이스트: ITO(인듐 주석 산화물), 은 나노와이어, 또는 그래핀. 이들은 빛의 투과성을 유지하면서 전기 전도를 가능하게 합니다.
유리 분말 – “바인더”와 “구조 조절기”
페이스트 제형에서 유리 분말은 핵심적인 역할을 하는 것이 아니라 결정적인 역할을 합니다. 소결 과정에서 유리 분말은 부드러워지고 유동하며, 최종적으로 기판 및 분말과 함께 응고됩니다. 유리 분말은 결합제이자 구조 조절제 역할을 합니다.
주요 역할은 다음과 같습니다.
- 부착: 유리는 고온에서 연화되어 금속이나 산화물을 세라믹, 유리 또는 실리콘 기판에 결합합니다. 유리가 없으면 전극이 벗겨질 수 있습니다.
- 고밀화: 이 흐름은 입자 사이의 공극을 채워 필름 밀도를 높이고 전기적 안정성을 향상시킵니다.
- 열팽창 매칭: 유리 조성을 조절하면 팽창 계수가 기판의 팽창 계수에 가까워집니다. 이를 통해 응력이 감소하고 균열이나 뒤틀림이 방지됩니다.
기능성 분말은 전기적 특성을 정의합니다. 유리 분말은 이러한 특성이 안정적이고 오래 지속되도록 보장합니다.
메모: 유리, PET 또는 PI 기판에 사용되는 투명 전도성 페이스트는 에폭시, 아크릴 또는 PU와 같은 폴리머를 바인더로 사용하는 경우가 많습니다. 이 페이스트는 유리 분말 없이도 저온 또는 실온에서 경화됩니다.
전자 페이스트의 주요 유리 시스템
| 유리 종류 | 대표제 | 유리 연화점(°C) | 화학적인 안정 | 열팽창 계수(10°C-1) | 장점 | 단점 |
| 납유리 | Pb0-Si0,、Pb0-B,0:-Si0.PbO-Zn0-B,0:-Si0,등 | 350-600 | 안정성이 좋다 | 70-120 | 저항성이 높고 유전 손실이 낮으며 연화 온도가 낮고 화학적 안정성이 우수합니다. | 쉽게 산화되는 AIN 세라믹은 인간과 환경에 심각한 위험을 초래합니다. |
| 비스무트 유리 | Bi,0;-B,0,-Si02, BizO:-B20:-BaOBi,0:-Zn0-Si0.Bi,0:-B,0:-Zn0.BizO:-Si0z-Sb,Os等 | 350-500 | 안정성이 좋다 | 90-150 | 납 유리와 유사한 고비스무트 산화물은 연화 온도가 낮고 화학적 안정성이 우수합니다. | 쉽게 산화되는 AIN 세라믹은 비용이 많이 들고, 비스무트 침전이 일어나기 쉬우며, 내산성이 좋지 않습니다. |
| 붕산염 유리 | Ba0-B,0:-Si0?Ca0-B,0:-Si0,-Ba0.Si0,-B,0;-Al2O;-RO 等 | 300-600 | 별로 안정적이지 않다 | 90-150 | 낮은 녹는점은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 유리 또는 중금속 이온을 첨가하여만 달성할 수 있습니다. | 이들은 화학적으로 불안정하고, 일반적으로 열팽창 계수가 높으며, 상 분리가 일어나기 쉽습니다. |
| 아연 유리 | Zn0-B,0;-Si0.Zn0-Ba0-B,0:Zn0-B,0:-Al0:-Si0,等 | 450-600 | 안정성이 좋다 | 60-90 | 이 소재는 안정적인 화학적 특성, 낮은 열팽창 계수, 높은 접합 강도, 낮은 녹는점을 제공합니다. | 또한 납땜성이 좋지 않고 고온 플럭싱 특성도 좋지 않습니다. |
유기 캐리어 - 공정 제어의 핵심
유기 담체는 용매(중량 기준 65~98%), 증점제, 요변제, 계면활성제, 그리고 유동성 조절제의 혼합물입니다. 최소한 유기 용매와 증점제가 포함되어 있습니다. 일반적인 용매로는 디에틸렌 글리콜 에테르 아세테이트, 트리부틸 시트레이트, 그리고 디부틸 프탈레이트가 있습니다.
캐리어는 전기적 기능에는 기여하지 않지만, 가공성을 조절합니다. 캐리어는 유동 특성과 기판에 대한 초기 접착력을 결정합니다.
최근 추세는 저잔류물, 저취, 친환경적인 운반체입니다. 일부 제품은 친환경 제조 요건을 충족하기 위해 수성 또는 무기 콜로이드 시스템을 채택하기도 합니다.
결론
기능성 파우더는 전자 페이스트에 전기적 특성을 부여합니다. 유리 파우더는 이러한 특성을 안정적이고 내구성 있는 형태로 유지합니다. 유기 캐리어는 제조 과정에서 가공성을 보장합니다. 이 세 가지 구성 요소는 기능적으로 명확하게 구분되지만 상호 의존적입니다. 이들은 함께 균형 잡힌 다상 시스템을 형성합니다.