电子浆料的性能与质量控制

1、电子浆料性能及测定方法电子浆料是各种功能材料均匀混合的膏状材料，一般通过丝网印刷实现转移，形成不同功能的元件或电路单元。丝网印刷形成的印刷膜经流平、烘干、烧结（或固化）生成的烧结膜（或固化膜）层厚度比薄膜溅射工艺生成的薄膜厚得多，所以，丝网印刷工艺及其后续烧结工艺等统称厚膜工艺，电子浆料也称厚膜电子浆料。电子浆料的物理特性有色调、细度、粘度、密度、固体含量、单位印刷面积、气味等。电子浆料的电性能由烧结膜体现，电阻浆料主要考察烧结膜电阻率和对温度、电压的稳定性等，有方阻、温度系数、电压系数、静噪音、短暂过负荷、恒温存放、湿热存放等具体指标。介质浆料烧结膜是绝缘体，主要考察介电常数、介电损耗、抗电

2、压强度（也称击穿电压）、耐酸碱盐雾、耐候性等。导体浆料烧结膜要求有良好的导电性、抗焊料浸蚀性、焊料浸润性、优良的附着力、老化附着力等。电子浆料与基体共同发挥作用，与基体的匹配非常重要。匹配性与附着强度、膜层致密程度、电性能的稳定性密切关联。从这些意义上讲，电子浆料的应用是实验性应用，所以国际上著名电子浆料生产企业，在出厂报告中言明：“本报告所列数据是本公司在实验室测得的，用户使用前必须有充分的验证，本公司不对应试验而未试验产生的不良后果负责。”1.颗粒细度的测定颗粒细度FOG（fineness of grain）是电子浆料的重要参数。金属粉末、金属氧化物粉末、金属盐类导电材料、玻璃粉体材料等都

3、具有一定的聚附粘合强度，在电子浆料生产中，依靠三辊轧机辊间剪切力的作用，将颗粒聚集体分散为高度均匀状态，理想状态是形成单个颗粒的均匀分散体系。因此，严格控制FOG，有助于消除由大颗粒阻塞丝网而造成的印刷不良，有助于提高膜层质量、降低膜层内部缺陷，有助于提高耐电压特性，改善温度系数，有助于浆料稳定性、一致性、重现性的提高等。采用刮板细度计来实施辊轧工序的质量控制，在辊轧符合工艺规范的情况下，当FOG达到规定值时，辊轧工序才算完结。操作人员应使刮板在恒定的角度速度和负荷下运动，保证数据准确、细度高、重现性更好。2.粘度的测定测量粘度是测量在模拟印刷条件下，各种不同剪切下浆料的流动性。在浆料生产中，

4、质量控制部门采用检测粘度来控制浆料载体和有机系统。一般来说，一层液体对另一层液体作相对平流时所受的阻力称为内摩擦力。对厚膜膏状浆料这一种非牛顿流体体系，设克服非牛顿粘度所需要的切向力（也称屈服点时的力）为F0 ，两层液体间的距离为x，相对流动速度为u，内摩擦力F可由下式给出：式中A表示接触面积，du/dx表示速度梯度，表示粘度，也称粘度系数。值大小与环境温度、湿度、转子大小、转动速度有关。用国际通用Brookfield旋转粘度计测定流体处于稳流状态下的粘度，可直接读出粘度数据。粘度值与测试条件（温度、转子、转速）密切相关，必须一并给出才有意义。3.烧结膜厚H的测定电子浆料经印刷流平烘干烧结成为

5、一定特性的烧结膜。厚膜电路性能与烧结膜厚密切相关。将实测值换算成标准膜厚下的特征值，使电子浆料的性能具有可比性。公司对各种浆料规定了具体的标准膜厚。采用表面形貌分析仪，让石英探针走过烧结膜表面，从记录仪记录在纸带的图形，研究基准平面与膜表面的相对位置，并经一定方法处理（通常用割补法），即得烧结膜厚h.公司的表面形貌分析仪还可兼做表面或瓷基体的表面粗糙度分析。4.方阻（Rs）的测定导电浆料烧结膜的膜电阻率用方阻Rs表示。由欧姆定律知： 式中表示体电阻率，L、W、H依次表示膜电阻的长、宽、厚。当H一定时，令式中: , Rs即为导电材料H膜厚下的面电阻率。令，n称为方数，则，显然，Rs表示方数为1时

6、的电阻值，称作方阻。当浆料确定，标准膜厚下的方阻值为一常数，它代表着该种浆料的固有属性。标准膜厚下的方阻可有实测方阻及膜厚换算：5.温度系数（TCR）的测定对一定的导电浆料规定有具体的印刷图形，负温度系数的测定范围-55+25，正温度系数的测量范围+25+125.温度系数通过 计算得出，单位ppm/。它反映了在测试范围内阻值随温度的平均变化率。式中R1为25时的电阻值，R2为+125（或-55）时的电阻值。6.电压系数（VCR）的测定电阻浆料的中高阻（10K/以上）一般需实施电压系数的测量。如Dupont1700系列电阻浆料，电阻图形1mm×1mm,激光调阻至1.5倍的平均阻值，电压

7、范围5V50VDC， 单位： ppm/V/mm宏星R-4800系电阻浆料测定电压系数，电阻图形2mm×2mm，U2=V额定，U1=0.1 V额定，按计算电压系数。7.额定电压设定电阻图形1mm×1mm,25下施加能够引起电阻阻值变化0.1%的电压，连续5秒钟。该电压实为短暂过负荷电压。将短暂过负荷电压按40%折算，即得标准工作电压。意味着，该浆料在规定烧结膜厚时，每毫米长度上可长期承受的电压。7.最大额定耗散功率 电阻图形1mm×1mm,最大额定耗散功率=8.电阻浆料高压负荷试验宏星R-4800系列电阻浆料烧结膜样品，1x1mm图形，在40，二倍标准工作电压下（，

8、二倍标准工作电压最大至1000V）试验2小时，测定其施加电压前后阻值的漂移量和漂移率，借以评价负荷寿命。9.稳态湿热试验和恒温存放湿热试验条件：40，90-95%RH（优选93%RH），长期存放。恒温存放温度：25或125，长期存放。长期试验（或存放）时间为96h、500h、1000h或根据实际要求而定。10.电阻浆料噪音的测定通过一直流电源往被测电阻上（1mm×1mm图形）加一定数值的电压，电阻器两端的直流电压由电压表测量，交流噪音经放大滤波并由热线式仪表测出。所测出的噪音包括系统噪音和总噪音，从总噪音中去除系统噪音，可得电阻本身噪音指数值。单位db.11.导体浆料的附着力的测定导

9、体浆料的附着力是表示导体膜与基体结合力的物理量。通常有垂直拉力或剥离拉力两种表示方法。导体膜图形2mm×2mm,用63Sn/37pb焊锡上引线，在1605HTP拉力试验机上测量，可得导体膜层的附着力。也可换算成每平方毫米上的附着力，单位N/mm2.老化附着力反映附着力受温度的影响程度，是导体浆料一项重要应用指标，将焊上引线的样品在150下老化24h后实施附着力测量，即得老化附着力数据。宏星浆料公司一般测量剥离拉力。12.导体浆料抗焊料浸蚀性的测定焊料在熔融状态下，对导体膜表面有一定的浸蚀作用，形成锡银合金而溶于焊锡中，影响导体膜的导电性、附着力等。一般用63Sn/37Pb焊料，230

10、熔融状态下，将导体膜浸入，每次10秒钟，一次或多次，直至导电性能发生较大变化时（60×0.6mm，阻值>2.5）停测。根据浸入次数衡量导体膜的抗焊料浸蚀能力。不同的导体浆料有不同的指标要求。焊锡不同有不同的熔融温度，宏星采用Sn96.5/ Ag3/Cu0.5无铅焊锡，熔融温度250-270，抗焊料浸蚀指标会有下降，这是正常现象。13.导体浆料焊料浸润性的测定制备10mm×10mm的导体膜于瓷基体上，夹持瓷基体本悬浮于230熔锡液表面，再将标准锡柱（63Sn/37Pb焊锡柱4.0×2.85mm）垂直放置于导体膜中央，10秒钟后，取下基片，放凉。用游标卡尺测量扩散直径。扩散直径愈大，则愈易被焊料浸润。14.隔离介质浆料介电常数的测定隔离介质浆料介电常数、介电损耗越小越好，抗电击穿能力越强越好。基体：96%AL2O3 20mm×15mm×1mm电极：上下均为宏星C-1204或C-1205等，有效面积5mm×5mm，三明治结构，中间为介质膜层，上下电极必须对好，保证电容有效面积。测定：用仪器测出介质膜厚h,电容量C数据，用下述公式计算介电常数式中0为