Pasta eletrônica é um termo geral para algo pastoso ou materiais eletrônicos fluidos. É normalmente aplicado por meio de serigrafia, impressão a jato de tinta, revestimento, tampografia ou impressão 3D. A pasta é depositada em substratos como cerâmica, vidro, filmes de polímero, wafers de silício ou bases metálicas. Após a sinterização ou cura, forma filmes ou padrões funcionais.
É amplamente utilizada em circuitos de filme espesso, MLCCs, indutores de chips multicamadas, células fotovoltaicas, encapsulamento de semicondutores, dispositivos de exibição e sensores. A pasta desempenha múltiplas funções, como condutividade, ajuste de resistência, dielétrica, proteção e condução transparente.
À primeira vista, a pasta eletrônica parece uma massa pegajosa. Em essência, é um sistema composto multifásico. Geralmente consiste em pós funcionais, ligantes e transportadores orgânicos.
Na maioria das pastas de filme espesso, este sistema inclui especificamente pós funcionais, pós de vidro e transportadores orgânicos. Os pós funcionais determinam o desempenho elétrico. Os pós de vidro proporcionam estabilidade estrutural e adesão. Os transportadores orgânicos garantem a adaptabilidade do processo. Os três componentes têm funções distintas, mas são interdependentes. Juntos, eles definem o desempenho final da pasta.
Em alguns casos especiais, pós de vidro podem estar ausentes. Em vez disso, resinas ou metais autosinterizantes são usados como componentes estruturais.
Pó Funcional – O Núcleo que Define a Função
Na pasta eletrônica, a função dos pós funcionais é fornecer propriedades elétricas. O tipo de pó determina diretamente a função da pasta no dispositivo. Ele define se a pasta conduz, resiste, isola ou transmite luz enquanto conduz.
- Pasta condutora: Metais como prata (Ag), cobre (Cu), níquel (Ni) ou cobre revestido de prata. Eles formam caminhos condutores e servem como eletrodos.
- Pasta resistiva: Pós de óxido, como óxido de rutênio (RuO₂) ou óxido de ródio (RhO₂). Eles oferecem resistência controlada.
- Pasta dielétrica: Pós como titanato de bário (BaTiO₃) ou titanato de bário e estrôncio (BST). Eles garantem isolamento e armazenamento de carga.
- Pasta condutora transparente: ITO (óxido de índio e estanho), nanofios de prata ou grafeno. Eles permitem a condução elétrica, mantendo a transmissão de luz.
Pó de vidro – O “Fixador” e o “Regulador Estrutural”
Na fórmula da pasta, o pó de vidro não é o protagonista, mas desempenha um papel decisivo. Durante a sinterização, ele amolece e flui. Finalmente, solidifica-se com o substrato e os pós. O pó de vidro atua como aglutinante e regulador estrutural.
Suas principais funções incluem:
- Adesão: O vidro amolece em altas temperaturas e liga metais ou óxidos a substratos de cerâmica, vidro ou silício. Sem ele, os eletrodos podem descascar.
- Densificação: Seu fluxo preenche os espaços vazios entre as partículas. Isso aumenta a densidade do filme e melhora a estabilidade elétrica.
- Correspondência de expansão térmica: Ajustar a composição do vidro aproxima seu coeficiente de expansão do do substrato. Isso reduz o estresse e evita rachaduras ou deformações.
Pós funcionais definem propriedades elétricas. Pós de vidro garantem que essas propriedades permaneçam estáveis e duradouras.
Observação: Pastas condutoras transparentes usadas em substratos de vidro, PET ou PI geralmente utilizam polímeros como epóxi, acrílico ou PU como ligantes. Elas curam em temperatura baixa ou até mesmo ambiente, sem a necessidade de pós de vidro.
Principais sistemas de vidro em pastas eletrônicas
| Tipo de vidro | Sistema Representativo | Ponto de amolecimento do vidro (°C) | Químico Estabilidade | Coeficiente de expansão térmica (10°C-1) | Vantagens | Desvantagens |
| Vidro de chumbo | Pb0-Si0,、Pb0-B,0:-Si0.PbO-Zn0-B,0:-Si0,等 | 350-600 | Boa estabilidade | 70-120 | Alta resistência, baixa perda dielétrica, baixa temperatura de amolecimento e boa estabilidade química. | Cerâmicas AIN facilmente oxidáveis representam riscos significativos para os seres humanos e o meio ambiente. |
| Vidro de bismuto | Bi,0;-B,0,-Si0₂、BizO:-B₂0:-BaOBi,0:-Zn0-Si0.Bi,0:-B,0:-Zn0.BizO:-Si0z-Sb,Os等 | 350-500 | Boa estabilidade | 90-150 | Óxidos com alto teor de bismuto, semelhantes ao vidro de chumbo, têm baixa temperatura de amolecimento e boa estabilidade química. | Cerâmicas AIN facilmente oxidáveis são caras, propensas à precipitação de bismuto e têm baixa resistência a ácidos. |
| Vidro de borato | Ba0-B,0:-Si0?Ca0-B,0:-Si0,-Ba0.Si0,-B,0;-AlO;-RO 等 | 300-600 | Não muito estável | 90-150 | O baixo ponto de fusão só pode ser alcançado pela adição de metais alcalinos, vidros de metais alcalino-terrosos ou íons de metais pesados. | Eles são quimicamente instáveis, geralmente têm um alto coeficiente de expansão térmica e são propensos à separação de fases. |
| Vidro de zinco | Zn0-B,0;-Si0.Zn0-Ba0-B,0:Zn0-B,0:-Al0:-Si0,等 | 450-600 | Boa estabilidade | 60-90 | Eles oferecem propriedades químicas estáveis, baixo coeficiente de expansão térmica, alta resistência de ligação e baixo ponto de fusão. | Eles também têm baixa soldabilidade e propriedades de fluxo em altas temperaturas. |
Transportador Orgânico – A Chave para o Controle de Processos
O carreador orgânico é uma mistura de solventes (65–98% em peso), espessantes, agentes tixotrópicos, surfactantes e modificadores de fluxo. Contém, no mínimo, solvente orgânico e espessante. Solventes comuns incluem acetato de éter dietilenoglicol, citrato de tributila e ftalato de dibutila.
Embora os transportadores não contribuam para as funções elétricas, eles controlam a processabilidade. Eles definem a reologia e a adesão inicial aos substratos.
A tendência recente é por veículos com baixo teor de resíduos, baixo odor e ecologicamente corretos. Alguns produtos até adotam sistemas coloidais à base de água ou inorgânicos para atender aos requisitos de fabricação sustentável.
Conclusão
Pós funcionais conferem à pasta eletrônica suas propriedades elétricas. Pós de vidro garantem essas propriedades em uma forma estável e durável. Carreadores orgânicos garantem a processabilidade durante a fabricação. As três partes são claramente divididas em função, mas interdependentes. Juntas, elas formam um sistema multifásico balanceado.