Kompletní průvodce vodivými pastami bez bublin

Stříbrná pasta je klíčovou složkou fotovoltaických článků, balení LED, přilepování polovodičových čipů (die-attach) a tištěných senzorů.
Musí spolehlivě vést elektrický proud, čistě se tisknout a sinterovat do husté, nízkootporové vrstvy.
Dosáhnout toho závisí mnohem více na způsobu míchání pasty, než si většina techniků procesního inženýrství představuje.

Proč je míchání stříbrné pasty tak obtížné

Stříbrná pasta je třífázový systém – kovové lupínky, sklovitá směs (glass frit) a organické prostředí – a každá fáze během míchání „bojuje“ proti ostatním:

• Usazování a vrstvení.
  Stříbrné lupínky jsou husté a jemné; organické prostředí je lehké.
  Když jsou ponechány samy sobě, obě složky se rychle oddělí, což je důvodem usazování past v průběhu skladování a také důvodem, proč nedostatečné míchání zanechává tenkou vrstvu chudou na stříbro na povrchu šarže.
• Vysoká viskozita bez toku.
  Formulace s vysokým obsahem pevných látek a bez rozpouštědel jsou extrémně husté.
  Klasické míchání přesune materiál v blízkosti lopatky, ale zanechá nehybné zóny u stěn a v rozích, takže část šarže se ve skutečnosti nikdy nepromíchá.
• Vzduch zachycený v materiálu.
  Rychlé míchání nasává vzduch.
  Mikroboblinky, které přežijí až do tisku, způsobují dutiny, špatnou definici tisku a slabou adhezi po sinteraci.
• Riziko oxidace.
  Stříbrný prášek vystavený vzduchu po delší dobu vyvíjí povrchový oxid, který potlačuje aktivitu při sinteraci a zvyšuje konečnou rezistivitu.

Třístupňový proces stříbrné pasty

Robustní stříbrná pasta sleduje stejný základní postup, ať už vyrábíte přední pastu pro fotovoltaické články nebo lepicí pastu pro LED čipy:

Fáze 1 — Předsmíchání.
Zvážte stříbrný prášek, skleněnou drtí a organické prostředí; předsmíchejte při nízké rychlosti, abyste prášek navlhčili a rozrušili suché aglomeráty ještě před začátkem jemného zpracování.

Fáze 2 — Smíchání a odplynění.
Tato fáze rozhoduje o kvalitě pasty.
Materiál musí být homogenizován a a současně odplyněn, ideálně v uzavřené nebo inertní atmosféře, aby bylo stříbro chráněno před oxidací.

Fáze 3 — Mletí a tisk.
Plně odplyněná pasta se rovnoměrně proudí, tiskne se s ostrými okraji a bez dutin a spéká se do hustší vrstvy s nižším povrchovým odporem.

Proč je planetární odstředivý mixér správným nástrojem pro stříbrnou pastu

Planetární odstředivý mixér řeší všechny výše uvedené problémy současně.
Poháry se otáčejí kolem osy stroje a zároveň rotují kolem své vlastní osy, čímž vytvářejí kombinované silové pole:

• Odstředivá síla z oběhu tlačí materiál ze středu ke stěně poháru a brání usazování stříbrných částeček.
• Smyková síla z rotace u stěny poháru rozrušuje aglomeráty a smáčí povrch částeček.
• Vakuové odgazování (volitelně) během míchání odstraňuje mikroboblinky, takže pastu získáte bez bublin v jednom kroku místo ve dvou.

Celý proces probíhá bez použití nožů.
Materiálu se dotýká pouze pohár – což je zásadní pro vysoce hodnotný a vysoce čistý materiál, jako je stříbrná pasta: žádné opotřebení nožů, žádné kovové nečistoty, žádná mezišaržová kontaminace.

Dvoupohárový design u modelů jako TMV-310TT vám navíc umožňuje zpracovávat najedou dvě různé formulace – skutečné úspory času při optimalizaci složení pasty ve vývoji a výzkumu.

Praktické rady pro formulátory past

Začněte malým množstvím.
Ověřte svůj recept na laboratorním stroji o kapacitě 100–300 g – řada TMV-310 je právě pro tento účel navržena – a pevně stanovte otáčky revoluce, otáčky rotace, úroveň vakua a dobu míchání pro každou formulaci.
Teprve poté zvyšte měřítko na větší stroj pro pilotní i výrobní provoz.

Protože celá rodina zařízení SMIDA (míchání od 1 g do více než 100 kg, zařízení od 150 g do 100 kg+) využívá stejný princip planetárního odstředivého míchání a stejnou logiku řízení, parametry, které pevně stanovíte v laboratoři, lze přímo převést na výrobní stroje.
Vyhnete se tak nejdražšímu klišé v průmyslu: formuli, která funguje na laboratorním stolku, ale selže ve výrobě.

Často kladené otázky

Je možné pomocí planetárního odstředivého mixéru skutečně odplynit stříbrnou pastu?

Ano.
S volitelnou funkcí vakua stroj sníží tlak v komoře na 0,2 kPa, zatímco odstředivá síla nutí bubliny k povrchu – většina šarží pasty je během několika minut úplně odplyněna.

Poškodí míchání stříbrné lupínky?

Blade-free centrifugální míchání působí smykovou silou jemně a rovnoměrně, čímž se udržuje morfologie a rozdělení velikosti flaků.
To je kritické: poškozené flaky zvyšují odpor a zhoršují hustotu sinterování.

Potřebuji inertní atmosféru?

Vakuové modely SMIDA lze provozovat se zavřenými nádobami, čímž se omezuje expozice vzduchu.
Pro vysoce oxidačně citlivé pasty konzultujte možnosti použití inertního plynu s našimi inženýry – můžeme přizpůsobit konfiguraci.

Jakou kapacitu potřebuji?

Vyberte kapacitu podle velikosti šarže: 150–310 g pro výzkum a vývoj, 700 g až 4 kg pro pilotní provoz a až 100 kg a více pro výrobní šarže.
Pomůžeme vám vybrat vhodnou velikost stroje na základě cílové hmotnosti šarže a požadované doby cyklu.

Závěr

Kvalita stříbrné pasty se rozhoduje již v rané fázi – ve fázi míchání.
Planetární míchačka pro vodivé pasty, která homogenizuje, odplyňuje a chrání stříbro v jediném uzavřeném kroku bez použití nožů, poskytuje vašim tiskovým a sinterovacím procesům konzistentní vstupní materiál, který potřebují.

Pošlete vzorek své pasty do laboratoře SMIDA.
Provedeme ho naším procesem míchání a odplyňování, pošleme vám data před a po zpracování a doporučíme vhodný model a parametry pro váš recept – zdarma.