Elektronische pasta is een algemene term voor pasta-achtige of vloeibare elektronische materialenHet wordt meestal toegepast via zeefdruk, inkjetdruk, bekleding, tampondruk of 3D-printen. De pasta wordt aangebracht op substraten zoals keramiek, glas, polymeerfilms, siliciumwafers of metalen ondergronden. Na sinteren of uitharden vormt het functionele films of patronen.
Het wordt veel gebruikt in dikkefilmcircuits, MLCC's, meerlaagse chipinductoren, fotovoltaïsche cellen, halfgeleiderbehuizingen, displayapparatuur en sensoren. De pasta vervult diverse functies, zoals geleiding, weerstandsaanpassing, diëlektricum, bescherming en transparante geleiding.
Op het eerste gezicht lijkt elektronische pasta een plakkerige massa. In wezen is het een meerfasencomposietsysteem. Het bestaat meestal uit functionele poeders, bindmiddelen en organische dragers.
In de meeste dikkefilmpasta's omvat dit systeem specifiek functionele poeders, glaspoeders en organische dragers. Functionele poeders bepalen de elektrische prestaties. Glaspoeders zorgen voor structurele stabiliteit en hechting. Organische dragers zorgen voor procesaanpassing. De drie componenten hebben verschillende rollen, maar zijn onderling afhankelijk. Samen bepalen ze de uiteindelijke prestaties van de pasta.
In sommige speciale gevallen kunnen glaspoeders achterwege blijven en worden in plaats daarvan harsen of zelf-sinterende metalen als structurele componenten gebruikt.
Functioneel poeder – De kern die functie definieert
In elektronische pasta is de rol van functionele poeders het leveren van elektrische eigenschappen. Het poedertype bepaalt direct de pastafunctie in het apparaat. Het bepaalt of de pasta geleidend, tegenhoudend, isolerend of lichtdoorlatend is.
- Geleidende pasta: Metalen zoals zilver (Ag), koper (Cu), nikkel (Ni) of verzilverd koper. Ze vormen geleidende paden en dienen als elektroden.
- Resistieve pasta: Oxidepoeders zoals rutheniumoxide (RuO₂) of rhodiumoxide (RhO₂). Deze bieden gecontroleerde weerstand.
- Diëlektrische pasta: Poeders zoals bariumtitanaat (BaTiO₃) of bariumstrontiumtitanaat (BST). Deze zorgen voor isolatie en ladingsopslag.
- Transparante geleidende pasta: ITO (indiumtinoxide), zilveren nanodraden of grafeen. Ze zorgen voor elektrische geleiding met behoud van lichttransmissie.
Glaspoeder – De “binder” en “structurele regulator”
In de pastaformule is glaspoeder niet de hoofdrolspeler, maar speelt het wel een doorslaggevende rol. Tijdens het sinteren wordt het zacht en vloeit het. Uiteindelijk stolt het met het substraat en de poeders. Glaspoeder dient als bindmiddel en structuurregulator.
De belangrijkste taken zijn:
- HechtingGlas wordt zacht bij hoge temperaturen en bindt metalen of oxiden aan keramische, glazen of siliciumsubstraten. Zonder glas kunnen elektroden loslaten.
- Verdichting: De stroming vult de holtes tussen de deeltjes. Dit verhoogt de filmdichtheid en verbetert de elektrische stabiliteit.
- Thermische uitzettingsaanpassingDoor de samenstelling van het glas aan te passen, komt de uitzettingscoëfficiënt dichter bij die van het substraat. Dit vermindert spanning en voorkomt scheuren of kromtrekken.
Functionele poeders definiëren elektrische eigenschappen. Glaspoeders zorgen ervoor dat deze eigenschappen stabiel en langdurig blijven.
OpmerkingTransparante geleidende pasta's die op glas, PET of PI-substraten worden gebruikt, gebruiken vaak polymeren zoals epoxy, acryl of PU als bindmiddel. Ze harden uit bij lage temperatuur of zelfs kamertemperatuur zonder glaspoeder.
Hoofdglassystemen in elektronische pasta's
| Glastype | Representatief systeem | Verwekingspunt van glas (°C) | Chemisch Stabiliteit | Thermische uitzettingscoëfficiënt (10°C-1) | Voordelen | Nadelen |
| Loodglas | Pb0-Si0,、Pb0-B,0:-Si0.PbO-Zn0-B,0:-Si0,等 | 350-600 | Goede stabiliteit | 70-120 | Hoge weerstand, laag diëlektrisch verlies, lage verwekingstemperatuur en goede chemische stabiliteit. | AIN-keramiek is gemakkelijk oxideerbaar en vormt een groot risico voor mens en milieu. |
| Bismutaatglas | Bi,0;-B,0,-Si0₂、BizO:-B₂0:-BaOBi,0:-Zn0-Si0.Bi,0:-B,0:-Zn0.BizO:-Si0z-Sb,Os等 | 350-500 | Goede stabiliteit | 90-150 | Hoge bismutoxiden, vergelijkbaar met loodglas, hebben een lage verwekingstemperatuur en een goede chemische stabiliteit. | AIN-keramiek dat gemakkelijk oxideerbaar is, is duur, gevoelig voor bismutneerslag en is slecht bestand tegen zuur. |
| Boraatglas | Ba0-B,0:-Si0?Ca0-B,0:-Si0,-Ba0.Si0,-B,0;-AlO;-RO 等 | 300-600 | Niet erg stabiel | 90-150 | Een laag smeltpunt kan alleen worden bereikt door toevoeging van alkalimetaal-, aardalkalimetaalglas- of zware metaalionen. | Ze zijn chemisch instabiel, hebben doorgaans een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt en zijn gevoelig voor fasescheiding. |
| Zinkglas | Zn0-B,0;-Si0.Zn0-Ba0-B,0:Zn0-B,0:-Al0:-Si0,等 | 450-600 | Goede stabiliteit | 60-90 | Ze bieden stabiele chemische eigenschappen, een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, een hoge bindingssterkte en een laag smeltpunt. | Ze zijn bovendien slecht soldeerbaar en hebben slechte vloeimiddeleigenschappen bij hoge temperaturen. |
Organische drager – de sleutel tot procescontrole
De organische drager is een mengsel van oplosmiddelen (65-98% op gewichtsbasis), verdikkingsmiddelen, thixotrope middelen, oppervlakteactieve stoffen en vloeimodificatoren. Het bevat minimaal een organisch oplosmiddel en een verdikkingsmiddel. Veelgebruikte oplosmiddelen zijn onder andere diethyleenglycoletheracetaat, tributylcitraat en dibutylftalaat.
Hoewel dragers geen bijdrage leveren aan elektrische functies, bepalen ze de verwerkbaarheid. Ze bepalen de reologie en de initiële hechting aan substraten.
De recente trend is gericht op residuarme, geurarme en milieuvriendelijke dragers. Sommige producten maken zelfs gebruik van systemen op waterbasis of anorganische colloïden om te voldoen aan de eisen voor groene productie.
Conclusie
Functionele poeders geven elektronische pasta's hun elektrische eigenschappen. Glaspoeders zorgen voor deze eigenschappen in een stabiele en duurzame vorm. Organische dragers zorgen voor verwerkbaarheid tijdens de productie. De drie onderdelen zijn duidelijk functioneel verdeeld, maar onderling afhankelijk. Samen vormen ze een uitgebalanceerd meerfasensysteem.