Полное руководство по токопроводящим пастам без пузырьков

Серебряная паста лежит в основе фотогальваники, упаковки светодиодов, прикрепления кристаллов в полупроводниках и печатных датчиков.
Она должна надёжно проводить ток, чётко наноситься и спекаться в плотную плёнку с низким электрическим сопротивлением.
Достичь этого зависит гораздо в большей степени от способа смешивания пасты, чем ожидают многие инженеры-технологи.

Почему серебряную пасту так сложно смешивать

Серебряная паста представляет собой трёхфазную систему — металлические хлопья, стеклянная фритта и органический связующий компонент — и каждая фаза препятствует равномерному распределению других фаз при смешивании:

• Оседание и расслоение.
  Серебряные хлопья плотные и мелкие; органический связующий компонент — лёгкий.
  Оставшиеся без контроля, два компонента быстро разделяются, поэтому пасты расслаиваются при хранении, а недостаточное перемешивание приводит к образованию тонкого верхнего слоя, бедного серебром.
• Высокая вязкость без течения.
  Формуляции с высоким содержанием твёрдых веществ и без растворителей чрезвычайно густые.
  Традиционное перемешивание перемещает материал вблизи лопасти, но оставляет застойные зоны у стенок и в углах, поэтому часть партии фактически не перемешивается.
• Захваченный воздух.
  Быстрое перемешивание засасывает воздух.
  Микропузырьки, сохраняющиеся до стадии печати, вызывают пустоты, снижают чёткость изображения при печати и ослабляют адгезию после спекания.
• Риск окисления.
  Серебряный порошок, длительное время находящийся на воздухе, покрывается поверхностным оксидом, что подавляет активность при спекании и повышает конечное удельное электрическое сопротивление.

Трёхэтапный процесс серебряной пасты

Прочная серебряная паста производится по одной и той же схеме независимо от того, изготавливается ли она для передней стороны фотогальванических элементов или в качестве пасты для крепления кристаллов светодиодов:

Этап 1 — предварительное смешивание.
Взвесьте серебряный порошок, стеклянный фрит и органическую связующую среду; проведите предварительное смешивание на низкой скорости, чтобы увлажнить порошок и разрушить сухие агломераты до начала тонкой обработки.

Этап 2 — смешивание и дегазация.
На этом этапе определяется качество пасты.
Материал должен быть гомогенизирован и и одновременно дегазирован, желательно в закрытой системе или в инертной атмосфере, чтобы защитить серебро от окисления.

Этап 3 — помол и печать.
Полностью дегазированная паста обладает стабильной текучестью, обеспечивает чёткие края при печати без образования пустот и спекается в более плотную плёнку с меньшим поверхностным сопротивлением.

Почему планетарный центрифужный миксер — это подходящий инструмент для производства серебряной пасты

Планетарный центробежный миксер одновременно решает все перечисленные выше задачи.
Стаканы вращаются вокруг оси машины и одновременно совершают вращение вокруг собственной оси, создавая совместное силовое поле:

• Центробежная сила от обращения отталкивает материал от центра к стенке стакана, предотвращая оседание серебряных хлопьев.
• Сдвиговое воздействие от вращения у стенки стакана разрушает агломераты и смачивает поверхности хлопьев.
• Вакуумная дегазация (опционально) удаляет микропузырьки в процессе перемешивания, поэтому паста выходит без пузырьков за один этап вместо двух.

Весь процесс осуществляется без лопастей.
Никакие части не контактируют с материалом, кроме стакана — это чрезвычайно важно для высокостоимостного и высокочистого материала, такого как серебряная паста: отсутствие износа лопастей, отсутствие металлических частиц, отсутствие перекрёстного загрязнения между партиями.

Двухстаканная конструкция моделей, например TMV-310TT, также позволяет одновременно обрабатывать две различные формулы — это существенно экономит время при разработке рецептур паст в отделе НИОКР.

Практические рекомендации для разработчиков паст

Начинайте с малого.
Протестируйте свою рецептуру на лабораторной машине объёмом 100–300 г — серия TMV-310 специально создана для таких задач — и зафиксируйте скорость вращения планетарного элемента, скорость вращения чаши, уровень вакуума и продолжительность перемешивания для каждой рецептуры.
Только после этого переходите к масштабированию на более крупную установку для опытного и промышленного производства.

Поскольку вся линейка SMIDA (от 1 г до 100 кг+ для смешивания и от 150 г до 100 кг+ для оборудования) основана на едином принципе планетарно-центробежного перемешивания и использует одинаковую логику управления, параметры, зафиксированные в лаборатории, напрямую переносятся на промышленные установки.
Таким образом вы избегаете самой дорогостоящей клише в отрасли: формула работает на лабораторном столе, но терпит неудачу на производственной площадке.

Часто задаваемые вопросы

Способен ли планетарно-центробежный миксер действительно дегазировать серебряную пасту?

- Да, я знаю.
При наличии опции вакуума миксер создаёт в камере давление до 0,2 кПа, а центробежная сила выталкивает пузырьки к поверхности — большинство партий пасты полностью дегазируются за несколько минут.

Повредит ли процесс перемешивания серебряные хлопья?

Безлопастное центробежное перемешивание обеспечивает мягкое и равномерное сдвиговое воздействие, благодаря чему сохраняется морфология и распределение по размерам хлопьев.
Это критически важно: повреждённые хлопья повышают удельное электрическое сопротивление и ухудшают плотность спекания.

Нужна ли инертная атмосфера?

Вакуумные модели SMIDA могут эксплуатироваться с герметично закрытыми чашами, что ограничивает контакт с воздухом.
Для паст, чрезвычайно чувствительных к окислению, обсудите с нашими инженерами варианты использования инертного газа — мы можем адаптировать конфигурацию под ваши задачи.

Какая ёмкость требуется?

Подберите ёмкость в соответствии с размером партии: 150–310 г — для НИОКР, 700 г – 4 кг — для опытно-промышленного производства и до 100 кг и более — для серийного выпуска.
Мы поможем подобрать подходящую модель оборудования исходя из требуемой массы партии и времени цикла.

Итог

Качество серебряной пасты определяется на раннем этапе — на стадии перемешивания.
Планетарный миксер для проводящих паст, обеспечивающий гомогенизацию, дегазацию и защиту серебра в одном замкнутом, безлопастном процессе, даёт вашим процессам печати и спекания стабильное и однородное сырьё.

Отправьте образец вашей пасты в лабораторию SMIDA.
Мы проведём её обработку в наших установках для смешивания и дегазации, предоставим данные до и после обработки и порекомендуем подходящую модель и параметры для вашего рецепта — бесплатно.