试述电子浆料用微细金属粉体材料研究进展

杨彪那斯吐

内蒙古旭阳新材料股份有限公司

内蒙古自治区通辽市霍林郭勒市           029200

摘要：电子浆料作为电子信息产业的基本原料，在航空航天，电子信息，通讯设备，汽车等众多领域得到了广泛应用。电子信息高速化、高集成化的发展方向，对金属粉体导体提出了高纯度、形貌可控、无团聚、粒径可控和分布窄、氧气含量低等需求。综述了金属粉体的主要用途，并对其制造工艺和应用前景作了展望。

关键词：金属粉体；电子浆料；制备技术；应用；行业发展

自20世纪60年代起，美国已有ESL，恩格哈德，瑟玛利，费罗，美卡，杜邦等公司研制、生产和销售各种类型的电子浆料。欧洲知名企业有赫勒斯，德固塞，菲利浦等。日本自80年代以来，已逐步成为全球最大的浆料生产商，住友金属矿、昭荣化工、田中贵金属所、村田制作所、太阳诱电等都是知名的浆料制造企业。国内企业进入电子浆料的时间较晚，始于80年代末昆明贵金属公司及4310厂，其应用领域多采用导电浆料（银浆、铝银浆）。国产电子浆料以中、低端产品为主，品种较少，性能波动较大，高性能浆料的开发还处在起步阶段。

1.电子浆料及其应用

1.1电子浆料的组成

电子浆料由导电相，结合相，有机支撑物组成，并加入稀释剂，有机助剂等组成。本发明涉及一种新型的打印设备，其制备方法为：先将各原材料混匀，再用三辊滚压机将其磨碎，制成流变性好、符合打印要求的浆料。最后，利用网印技术将其印制在玻璃薄片或陶瓷基板上，再通过激光、高温烧结等方法将其制备成厚达数微米至数十微米的导电薄膜。

根据其应用特点，可分为导电浆料、电阻浆料、厚膜浆料、介电浆料和焊膏。根据浆料的凝固条件，可将其划分为：高温（高于1000℃）烧结型、中温（300-1000℃）、低温（100-300℃）凝固电子浆料。根据电子浆料的组成，可将其划分为贵金属浆料、非贵金属浆料和复合浆料。

导电相是一种重要的功能性相，它不仅决定着浆料的电学性质，而且还直接影响到薄膜的物理、力学性能。在电子浆料中，导电相主要包括三种：碳、金属和金属氧化物。银，镍，铜，铝和合金是最常见的导电相。导电相对浆料的性质具有重要的影响，如：含量、形态、颗粒大小和表面特性等。粘合剂的主要功能是为基材提供粘合力，并将基材与基材紧密黏结，其用量约为2%—10%。有机载体是指在有机溶剂中溶出的高分子溶液。

1.2电子浆料的应用

电子浆料具有品质高、效率高、技术先进、应用范围广等优点，在信息和电子领域发挥着举足轻重的作用。它是混合集成电路、敏感元件、表面组装技术、电阻网络、显示器及各类离散电子元件等的基本原料。它可以制造出厚膜集成电路，电阻，电阻网络，电容器，导电墨水，太阳能电池电极， LED冷光源，印刷和高精度导电导体，薄膜开关/柔性电路，导电胶，敏感元件等，在航空航天，电子计算机，测量控制系统，通讯设备，医疗设备，汽车，传感器，高温集成电路，民用电子等领域。

2.微细金属粉体制备技术

目前，国内外已有多种制备微细金属粉体的方法，如气相法、化学还原法、羰基法、电解法、雾化法和机械粉碎法等。为了适应电子浆料的使用要求，对导电相的金属粉体有以下几个方面的要求：高纯度和高电导率；形态规整，呈球状或片状；具有良好的抗氧化性能，对浆料具有良好的适应性。目前，发展起来的粉体制备方法有：物理气相沉积法，超高压水雾化法，化学还原法等；片状粉体的制备工艺包括机械粉碎和化学还原两种。

2.1物理气相沉积法

物理气相沉积（PVD）技术是将金属在气相条件下通过物理或化学作用，最终凝结并生长为微纳颗粒的一种技术。金属粉末的形态尺寸与其晶体结构、汽化温度、惰性气体的气压和对流状态、器件内部温度梯度、衬底和散热方式等密切相关。加热方式有电阻式，高频感应式，电子束轰击式，等离子体轰击式，或激光与辉光式等离子体溅射。

2.2超高压水雾化法

超高压水雾法，它是一种利用喷嘴喷射的方式，使金属液以极快的速度被雾化为微小的金属液滴，从而得到微细的金属粉末。与一般的水雾化法相比，超高压水雾化法可以大幅度地提高粉体的收得率，而且可以得到粒度细小、振实密度高、球度好的金属粉。雾化制粉工艺的关键在于雾化喷嘴的设计，介质的选择，气流速度，熔化模式以及漏口的结构。

2.3化学还原法

化学还原法，它是通过向可溶性金属盐中添加还原剂，使其在特定酸碱环境下发生氧化还原，使其还原为金属原子，再成核长大，形成形态各异的单质金属粒子。用还原剂对氧化物及其对应的盐类进行还原，制备出了球形、类球状和片状的金属粉末。

2.4机械粉碎法

机械粉碎法，就是通过对固体介质的搅拌、粉碎，或者通过高速气流对粉体的高压压缩、摩擦等手段，实现对金属粉体的粉碎。球磨是一种常用的加工方法，它的基本原理是用一种球形硬物质与金属物质发生激烈的碰撞，将其粉碎，粉碎，使其粒度变小，得到超微细的金属粒子，已经在片状金属粉体的研究与生产中得到了广泛的应

用。

3.未来发展趋势

在信息产业迅猛发展的背景下，电子浆料在微电子技术中占有重要地位，研制性能价格比低的金属浆料是今后的发展方向，以增强其在国际上的竞争能力，促进其产业化发展。在此基础上，进一步研究了金属粉体材料的制备方法、性能和应用。（1）制备方法上，重点研究新原理、新方法和新设备，发展高纯度、高精度的粒度分布和片状粉体的制备工艺。（2）在性能上，通过对粉体进行改性或表面处理，提高粉体的性能，并降低生产成本，达到取代进口的目的。（3）应用上，积极开拓光电等新的应用，以满足各产业发展的需求。

结束语：

综上所述，中国是世界上最大的生产和使用的国家，其消费者的需求量很大。随着电子元器件、光伏电池、新型显示和微电子封装等产业的蓬勃发展，对电子浆料和微小金属粉体的需求量不断增加。因为国内这一行业的发展比较晚，硬件和软件都比较匮乏，在发展的早期就受到了制约，经过将近30年的发展，现在也处在从代工向科技创新转变的过程中，这也是一个整体的转型升级和高速发展的时期。当前，球形、片状等微细颗粒的制备工艺与装备正在持续发展之中，粉末加工工艺也在持续拓展，其适用范围已由中低端转向高档。随着微型金属粉体的生产工艺、设备等的持续改善与更新，粉体加工工艺也会随之更新，粉体的各项性能都会有所提高，其适用的范围和用途也会越来越广，在将来，我国的电子浆料及微型金属粉体的市场份额与国际竞争能力将会进一步提高。

参考文献

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