Qu’est-ce que la pâte d’argent ?
La pâte d’argent est un adhésif conducteur composé de particules d’argent dispersées dans de la résine.
La soudure est utilisée comme méthode de liaison conductrice, mais avec celle-ci, la température doit être portée à près de 250°C et les pièces en résine à coller risquent d’être endommagées par la chaleur.
En revanche, la pâte d’argent peut être frittée à des températures aussi basses que 100°C, ce qui réduit les dommages causés au matériau. Elle est souvent utilisée pour conduire et fixer des composants électroniques tels que des condensateurs au substrat sous-jacent.
Utilisations de la pâte d’argent
La pâte d’argent peut être frittée à basse température et est largement utilisée pour les cartes de circuits imprimés des appareils électroniques, les électrodes d’affichage et les composants piézoélectriques. Ces dernières années, la demande de cartes de circuits imprimés flexibles (cartes de câblage imprimées flexibles) a augmenté, et la pâte d’argent est utilisée pour créer du câblage sur un film de résine. Les cartes de câblage peuvent être fabriquées à un coût inférieur à celui de la stratification d’une feuille de cuivre.
Dans les cellules solaires à colorant, qui attirent l’attention en tant que nouvelle génération de cellules solaires, le câblage est traité à l’aide de pâte d’argent sur du verre afin d’améliorer encore la conductivité du verre conducteur transparent.
Principe de la pâte d’argent
La pâte d’argent est une méthode permettant d’obtenir une conductivité en utilisant une réaction de durcissement provoquée par le chauffage d’une résine pour mettre en contact les particules d’argent qu’elle contient.
1. La résine
La résine utilisée pour la pâte d’argent est principalement à base d’époxy, et la relation entre sa structure et ses propriétés a été analysée, et le développement d’agents de durcissement a également progressé. La réaction de durcissement des résines époxy procède d’une réaction de polymérisation entre l’époxy et l’agent de durcissement, ce qui permet la création d’une structure tridimensionnelle solide.
Lorsque des amines sont utilisées comme agents de durcissement, la polymérisation se produit par la réaction entre les amines et les groupes époxy ou entre les groupes amino et les groupes hydroxyle. L’état liquide initial passe à l’état de gel sous l’effet de la chaleur, puis, après un certain temps, à l’état de caoutchouc et enfin à l’état de verre.
La série de réactions de durcissement se termine lorsque le passage à l’état de verre est achevé. La température à laquelle se produit le passage à la forme vitreuse est appelée température de transition vitreuse.
2. Les particules d’argent
En tant que mécanisme conducteur, les particules d’argent de taille micrométrique entrent en contact les unes avec les autres et l’électricité circule à travers elles. Pour assurer une bonne connexion électrique entre les particules, on utilise généralement des particules d’argent en forme de flocons plats plutôt que des particules sphériques.
En chauffant, les particules d’argent sont incorporées dans les changements structurels moléculaires tridimensionnels de la résine époxy. Sous l’effet de la chaleur, l’ensemble du matériau se rétracte en durcissant, ce qui permet aux particules d’argent d’entrer en contact les unes avec les autres et d’acquérir ainsi une conductivité. En plus des particules d’argent, il existe également des pâtes d’or et de nickel.
Types de pâtes d’argent
Il existe de nombreux types de résines adhésives et de particules conductrices à mélanger, et une grande variété d’adhésifs conducteurs a été développée et vendue sur le marché. Le choix doit tenir compte des performances, de l’utilisation, du coût et de l’utilisation.
Les résines utilisées comprennent les résines époxy, phénoliques, acryliques, uréthaniques et à base de silicone. Pour les applications de connexion de composants électroniques, les systèmes époxy durcissant par réaction à la chaleur sont les plus courants.
Les adhésifs époxy se caractérisent par un excellent pouvoir adhésif sur les métaux, une résistance élevée à la chaleur et un faible retrait volumétrique pendant le durcissement. D’autre part, les particules conductrices d’argent sont largement utilisées comme particules conductrices. L’argent est couramment utilisé dans les matériaux électroniques en raison de sa conductivité stable, de sa résistance à l’oxydation, de sa bonne stabilité de stockage et de sa conductivité thermique élevée.
Des particules sphériques ou en forme de flocons sont utilisées pour les particules conductrices d’argent, et il en existe différents types en fonction de la taille des particules et de la quantité d’argent dans le mélange, selon les performances.
Autres informations sur la pâte d’argent
Conductivité thermique de la pâte d’argent
La conductivité thermique de l’argent seul est très élevée (429 W/mK), mais la résine utilisée ne dépasse pas 1 W/mK, de sorte que la conductivité thermique globale des pâtes d’argent à base d’époxy est d’environ 30 à 50 W/mK. Pour augmenter cette conductivité thermique, il est nécessaire d’augmenter la teneur en particules d’argent. Cependant, cela réduit la teneur en résine, ce qui entraîne une diminution significative de la force d’adhérence, et les coûts de fabrication posent également problème.
En somme, si la taille moyenne des particules d’argent est trop petite des problèmes se posent. Tels que l’impossibilité d’assurer un chemin de conduction thermique et la difficulté de frittage si la taille moyenne des particules d’argent est trop grande. C’est pourquoi ces dernières années des pâtes d’argent à haute conductivité thermique ont été développées en introduisant des nanoparticules d’argent.
En effet, les nanoparticules d’argent lient les particules d’argent entre elles, créant ainsi de nombreuses voies de conduction de la chaleur. Des produits présentant une conductivité thermique d’environ 240 W/mK ont été fabriqués.