電子厚膜および導電性ペーストの粉砕：精密分散ガイド

電子機器製造において、導電性の銀、銅、炭素配合物、MLCC電極スラリー、LTCC誘電体材料などの厚膜ペーストは、デバイスの信頼性を左右する。
これらのペーストは、エチルセルロース、テルピネオール、またはガラスフリットバインダーに懸濁された、精密に設計された導電性粉末（ミクロンサイズのフレーク、球状微粒子、またはナノ粒子）に依存している。
シャープなスクリーン印刷線エッジ（30ミクロン未満）、滑らかな表面形状、および最小限の電気シート抵抗を実現するには、繊細なフレークの形態を損なうことなく、完全な脱凝集が必要となる。
SMIDA社は、高純度ジルコニアセラミックローラーと、クリーンルーム用電子機器向けに最適化された微調整可能なギャップ制御機能を備えた高精度三本ロールミルを製造しています。

電子ペーストの加工には、金属汚染と機械的な粒子破損という2つの大きなリスクが伴う。
従来の硬化鋼ローラーは、微細な鉄、ニッケル、またはクロムの粒子をスラリー中に溶出させ、絶縁層内に導電性ブリッジを形成したり、予測不可能な抵抗率の変動を引き起こしたりする可能性がある。
さらに、過度の研磨衝撃は繊細な銀片を不規則な粉塵に砕き、浸透経路を破壊し、電気抵抗を上昇させる可能性がある。
本技術記事では、セラミック製3本ロールミルが、汚染や構造的損傷を起こすことなく導電性ペーストを分散させるために、いかに純粋な層流せん断力を実現するかを説明する。

ジルコニアセラミックローラーによる無汚染切削加工

厚膜マイクロエレクトロニクスでは、百万分率で測定される微量の金属汚染が、絶縁破壊電圧を低下させ、電気化学的マイグレーションを引き起こす可能性がある。
SMIDA社は、電子機器グレードの3本ロールミルに、静水圧プレス成形されたイットリア安定化ジルコニア（Y-TZP）セラミックローラーを装備しています。
ジルコニアは化学的に不活性であり、鉄、コバルト、ニッケルを一切含まないため、粉砕時のイオン汚染を完全に排除できる。
相補的なポリマー製エンドプレート（チェックボード）と高性能複合材製スクレーパーナイフにより、導電性スラリーが経路全体を通して非金属の不活性材料のみに接触することが保証されます。

導電性フレークのアスペクト比と浸透性を維持する

高い電気伝導性は、熱処理または焼成後に重なり合った銀片によって形成されるパーコレーションネットワークに依存する。
薄片が丸みを帯びた破片や砕けた破片に砕かれると、粒子間の接触点が減少し、電気抵抗率が急上昇する。
ランダムな圧縮衝撃で粒子を叩きつけるボールミルとは異なり、3本ロールミルは純粋な層流流体力学的せん断力を発揮する。
流体せん断力によって絡み合った薄片の塊が優しく引き離され、個々の薄片が有機樹脂で濡れると同時に、高アスペクト比の板状構造がそのまま維持される。

精密なヘグマン細度とレオロジー的均一性

スクリーン印刷で超微細な導電性配線（線幅20～30μmまで）を形成するには、粒子の100%が5μm以下（ヘグマン8以上）であることが求められます。
過大な粒子が凝集すると、ステンレス鋼製のスクリーンメッシュが詰まり、配線の断線や高価な回路の不良品が発生する原因となる。
SMIDAの3本ロールミルは、ローラー面全体にわたってマイクロメートルレベルのギャップ調整が可能で、均一な膜厚と再現性の高い1回通過での脱凝集を実現します。
得られたペーストは理想的な擬塑性チキソトロピー性を示し、スキージによるせん断下では低粘度で鮮明な印刷剥離が可能となり、その後は素早く回復してトレースの垂れ下がりを防ぎます。

電子ペースト加工に関する技術仕様

よくある質問

電子ペーストの場合、ヘグマンの細かさだけでは不十分なのはなぜですか？

ヘグマンゲージは大きな粒子凝集体が存在しないことを検証できるが、捕捉された微細な気泡や微量のイオン汚染を検出することはできない。
厚膜電子機器の製造には、ヘグマンの膜厚、シート抵抗、遠心真空脱気後のボイドフリー硬化の検証が必要です。

導電性ペーストは、三本ロールミル処理後、どのように取り扱うべきでしょうか？

粉砕工程では、ペースト状のフィルムが開放されたローラー上で分割される際に、必然的に周囲の空気がフィルム内に巻き込まれる。
ペーストを分注用シリンジや印刷ポットに充填する前に、必ずSMIDA遊星遠心式真空ミキサーで0.2kPaの圧力で最終処理を行い、微細な気泡を取り除いてください。

SMIDAで電子ペーストの品質を向上させましょう

SMIDAは、16年以上にわたる製造ノウハウと、ISO 9001認証を取得した深センにある6,800平方メートルの施設を組み合わせ、CEマーク付きの混合・粉砕機械を製造しています。
当社製のクリーンルーム対応ジルコニア三本ロールミルは、大手電子機器、半導体、太陽光発電メーカー向けに、信頼性が高く再現性のある分散処理を提供します。
導電性ペーストの配合に関する試作加工をご希望の場合は、弊社深圳エンジニアリングチームまでご連絡ください。