银粉对压敏电阻浆料性能的影响

银粉对压敏电阻浆料性能的影响

范诚,邢美丽,高帅

陕西华星电子集团有限公司   陕西  咸阳  712000

摘要：本文研究了两种银粉的烧损、粒度、比表面积、松装密度和振实密度。结果表明，两种银粉的物理性能相似。用两种银粉制备压敏电阻浆料，测试和分析了浆料的触变指数、浆料的印刷质量以及烧结后银粉的形貌、电阻、附着力和粒度。结果表明银粉的振实密度对浆料的粘度有很大影响，振实密度高则浆料粘度低；银粉的粒度分布影响浆料触变指数，粉末颗粒小且不均匀时，则浆料触变指数高；银粉的结晶度和晶粒尺寸对浆料的烧结性能有较大的影响，在相近的粒度分布范围内，高结晶度、大晶粒尺寸的银粉制备的浆料烧结后形成的晶界比较好，浆料层更致密，电阻更低，附着力好。

关键词：银粉；亚敏电阻；浆料；性能

本文将采用不同工艺制备的两种物理性能相近的微晶银粉用于制备压敏电阻浆料，通过流变仪测试浆料触变指数、光学显微镜表征印刷后浆料层印刷质量，用SEM表征银粉及浆料层烧结后微观形貌，采用四探针测试仪测试浆料层方阻、拉力计测试浆料层与基材的附着力，计算银粉的晶粒尺寸，对比分析了两种银粉对压敏电阻浆料性能的影响。

1银粉对浆料粘度的影响

1.1银粉对浆料粘度的影响

所制浆料的粘度、触变指数、浆料层烧结后方阻和浆料层烧结后与基材的附着力测试，相同配方条件下，用2#银粉调制的浆料粘度相对较高，分别为179，135，85Pa·s，而用2#银粉调制的浆料粘度较低，分别为93.4，75，55Pa·s。所制6种浆料粘度变化有两方面原因:首先，粘度与树脂的固有粘度关系很大，乙基纤维素固有粘度比较大，而羟乙基纤维素固有粘度比较小，随着乙基纤维素含量的降低，所制浆料粘度变低。其次，浆料粘度与银粉也有很大关系。1#银粉的振实密度比较低，为2.93g/cm3，而2#银粉振实密度比较高，为4g/cm3，两种银粉一次颗粒直径相近，而1#银粉结构比较松散，2#银粉颗粒相对较紧密。当银粉松散时，银粉颗粒之间空隙较大，能够吸附更多的溶剂，反之则吸附的溶剂少，所以造成了在相同配比下浆料粘度发生变化，即用振实密度高的银粉调制的浆料粘度小，用振实密度低的银粉调制的浆料粘度大。

1.2银粉对浆料触变性的影响

用1#银粉调制的浆料触变指数相对用2#银粉调制的浆料的触变指数低，这是由银粉的粒径及颗粒均匀性不同引起的，1#银粉颗粒尺寸偏大，其平均颗粒尺寸为0.805μm，且颗粒较均匀；2#银粉的颗粒尺寸偏小，其平均颗粒尺寸为0.736μm，且银粉颗粒不太均匀。颗粒较大且粒度比较均匀，浆料触变指数较小；反之则浆料触变指数较大。

1.3银粉对浆料印刷质量的影响

在实际的印刷过程中，用1#银粉制备的浆料印刷出的浆料层非常平整，而用2#银粉调制的浆料印刷出的浆料层不太平整，有明显的网痕印，这主要是受浆料的触变指数影响，触变指数反映流体在剪切力的作用下结构被破坏后恢复原有结构的能力的好坏。浆料印刷过程包括3个步骤，即转移、印刷、成膜，在转移和印刷的过程中，浆料受到外力的作用，浆料被拉伸，内部结构遭到破坏，当浆料离开网版转印到氧化锌基片上后，所受外力消失，浆料开始恢复初始状态。当触变指数小时，浆料粘度随剪切力变化小，当剪切力消失时，浆料的粘度增加不多，浆料层很快流平，外在表现为形成的浆料层很平整；而浆料触变指数大时，浆料粘度随剪切力变化大，当剪切力消失时，浆料粘度一下变得很大，造成浆料层流平慢，外在表现为浆料层有很明显的网痕印。用1#银粉调制的浆料的触变指数在5.3左右，而用2#银粉调制的浆料的触变指数在6.3左右，用2#银粉调制的浆料在剪切力的作用下结构被破坏后，恢复原有结构的能力相对弱一些，浆料在离开网版转印到基材上时不能及时地恢复，所以印刷后的浆料层存在较明显的网痕印，形成的浆料层的质量要差一些。

2银粉对浆料层导电性能的影响

基材表面的浆料层是电极引出层，在压敏电阻工作时会有很大的电流通过。浆料层电阻越低，形成的电极导电性越好，所以要求形成的浆料层有较低的电阻。用1#银粉调制的浆料电阻较低，在6.3mΩ/□附近，用2#银粉调制的浆料电阻较大，在12.6mΩ/□附近。为了探究差异产生的原因，对采用A1和B1浆料制备的浆料层进行SEM分析。在烧结过程中，当达到一定温度后只在银粉颗粒表面产生“润湿”，通过“润湿”银粉颗粒烧结在一起，而整个颗粒不塌陷，这是比较理想的烧结过程。浆料A1在烧结后，银粉颗粒之间形成良好的银晶界，而且晶界比较密实连续、缺陷少；而浆料B1的浆料层虽然银粉颗粒之间能形成比较好的晶界，但是形成的电极层缺陷比较多。所以，浆料A1制备的浆料层烧结后电阻就低，浆料B1制备的浆料层烧结后电阻比较高。。

3银粉对浆料层与基材附着力的影响

浆料层烧结后与基材的附着力是反映浆料层与基材结合强度的参数，无机粘结剂高温熔融后一方面将基材适当腐蚀，另一方面在冷却过程中渗透到浆料层的固体颗粒空隙中，从而实现了浆料层与基材的结合。对于压敏电阻用浆料，其附着力要求不小于1.0kg，用1#银粉调制的浆料制备的浆料层，烧结后与基材的附着力在1.6kg左右，满足使用要求；而用2#银粉调制的浆料制备的浆料层，烧结后与基材的附着力在0.5kg左右，不满足使用要求。这是因为在相同的烧结条件下，用1#银粉调制的浆料A1形成了连续的浆料层，同时无机粘结剂渗透到了浆料层内部，玻璃料与银粉接触面积比较大，其将银粉与基材紧密地连接在一起，因此浆料层与基材就有了较强的结合力；而用2#银粉调制的浆料B1制备的浆料层有很多的孔洞，且看不到明显的无机粘结剂渗透现象，玻璃料与银粉的接触面积小，不能很好地连接银粉与基材，所以银浆与基材的结合力就小，附着力低。

4结论

在进行浆料制备时，不但要关心银粉的宏观物理性能，还需要关注银粉微观结构，才能制备出性能良好的浆料。

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