
在電子漿料印刷車間里,有一組數據始終牽動著工藝工程師的心:良率。
85%的良率意味著每生產100片電路板,就有15片因為氣泡缺陷而報廢——要么是線路中出現針孔導致斷路,要么是氣泡在燒結過程中爆裂形成坑洞。這些缺陷不僅造成物料浪費,更帶來產能損失和交貨延遲。
那跨越85%到98%的13個百分點,究竟差在哪里?
答案往往隱藏在一個看不見、摸不著,卻無處不在的“隱形殺手"中——氣泡。
電子漿料是一種復雜的多相體系,由導電相(銀粉、銅粉、鎳粉)、有機載體(樹脂、溶劑)和各類添加劑組成。在這個微觀世界里,氣泡的存在幾乎是不可避免的:
氣泡從何而來?
攪拌卷入:漿料制備過程中的機械攪拌,不可避免地將空氣卷入體系
溶劑揮發:漿料存放或使用過程中,溶劑揮發形成微小氣泡
材料釋放:納米顆粒表面吸附的氣體,在混合過程中被釋放
傳輸帶入:漿料轉移、涂布過程中再次卷入空氣
氣泡的危害有多大?
當含有氣泡的漿料通過網版印刷到基板上時,氣泡隨漿料一同轉移。在后續的干燥和燒結過程中,氣泡受熱膨脹、破裂,留下:
針孔缺陷:線路中出現微小孔洞,導致斷路
邊緣鋸齒:氣泡影響漿料流平,使印刷線條邊緣不整齊
厚度不均:氣泡占據的空間在燒結后塌陷,造成膜厚差異
附著力下降:氣泡導致的空隙降低了漿料與基板的接觸面積
在高精度印刷領域——當線路寬度縮小到50μm、30μm甚至20μm時——一個直徑僅5μm的氣泡,就足以讓整條線路失效。
面對氣泡問題,業界并非沒有應對之策。然而,每一種傳統方法都存在著難以逾越的局限:
靜置脫泡
原理:將漿料靜置,依靠氣泡浮力自然上浮至表面破裂
局限:耗時長(數小時至數天),對小氣泡(<50μm)無效,表面溶劑揮發影響漿料粘度
真空干燥箱
原理:將漿料置于真空環境中,氣泡膨脹上浮
局限:批量處理、效率低,表層漿料脫泡效果好但深層效果有限,不適合連續生產
離心脫泡機
原理:利用離心力將氣泡甩出
局限:設備昂貴,批次處理量有限,高轉速可能破壞導電顆粒結構
化學消泡劑
原理:添加表面活性劑降低氣泡穩定性
局限:可能引入雜質,影響漿料性能和可靠性,部分電子級應用禁止使用
這些方法的共同問題是:要么效果不徹1底,要么犧牲效率,要么影響漿料性能。在追求極1致印刷精度的今天,業界迫切需要一種既能高效脫泡、又不改變漿料本征特性的解決方案。
日本石川Tiny plus擂潰機帶來的,正是一種革命性的思路:將脫泡工藝與分散工藝合二為一,在混合過程中同步解決氣泡問題。
核心技術:真空環境下的擂潰分散
Tiny plus支持在真空(-0.095MPa)環境下運行。當研杵在研缽中進行三維擂潰運動時,漿料內部的氣泡同時經歷兩個過程:
物理排出:擂潰產生的剪切力將氣泡推向漿料表面
真空破裂:氣泡在低壓環境下迅速膨脹,膜壁變薄,最終破裂
這種“機械力+真空"的雙重作用,使脫泡效率大幅提升。更重要的是,脫泡與分散同步進行,不增加額外工序,不延長生產周期。
OR型旋轉機制的獨特優勢
Tiny plus的OR型旋轉機制——研缽固定,研杵公轉+自轉——在此展現出獨特1價值:
無1死角接觸:研杵軌跡覆蓋整個研缽內壁,確保每一處漿料都受到充分作用
溫和剪切:與高能沖擊不同,擂潰以剪切力為主,不會因劇烈運動重新卷入空氣
自下而上:研杵的運動將底部漿料不斷翻起,使深層氣泡也有機會上浮破裂
微量處理的精密控制
對于珍貴的電子漿料配方,Tiny plus的微量處理能力(最1低0.5g樣品即可有效工作)意味著研究人員可以:
在小試階段充分驗證脫泡效果
快速優化工藝參數(轉速、時間、真空度)
避免因批量試驗造成原料浪費
LED照明系統的加入,使操作者能夠實時觀察漿料狀態的變化——氣泡逐漸減少,漿料變得均勻透亮,這一過程盡收眼底。
理論分析固然重要,但真正有說服力的是數據。Tiny plus在電子漿料脫泡方面的實際效果,可以從多個維度量化呈現:
氣泡去除率
在標準測試條件下(銀漿粘度:50Pa·s,初始氣泡含量:3.5%),Tiny plus真空擂潰處理5分鐘后:
| 檢測指標 | 處理前 | 處理后 | 改善幅度 |
|---|---|---|---|
| 氣泡總體積含量 | 3.5% | ≤0.3% | 去除率91% |
| 直徑>10μm氣泡 | 密集分布 | 基本消失 | - |
| 直徑5-10μm氣泡 | 中等密度 | 稀疏分布 | 減少85% |
| 直徑<5μm氣泡 | 少量存在 | 極少 | 減少70% |
印刷良率提升
將經Tiny plus處理的漿料與未經處理的漿料進行對比印刷測試(測試條件:線寬50μm,網版325目,刮刀速度100mm/s):
| 測試批次 | 印刷總點數 | 氣泡缺陷數 | 良率 |
|---|---|---|---|
| 傳統工藝(未脫泡) | 1000 | 152 | 84.8% |
| 傳統工藝(靜置脫泡2h) | 1000 | 87 | 91.3% |
| Tiny plus處理 | 1000 | 18 | 98.2% |
從85%到98%的跨越,意味著缺陷率從15%降至2%以下——這是一個數量級的改善。
導電性能提升
氣泡的消除不僅提升了印刷良率,還改善了燒結后線路的電性能:
體積電阻率:下降8-12%,因為更致密的導電網絡形成
電阻一致性:批次內電阻波動范圍從±8%縮小至±3%
高頻特性:5G頻段下的插入損耗降低約15%
可靠性改善
經過溫度循環測試(-55℃~125℃,1000次循環):
傳統工藝:約10%的樣品出現電阻漂移>20%
Tiny plus處理:僅2%的樣品出現同樣程度的漂移
MLCC內電極漿料
某MLCC制造商在引入Tiny plus處理鎳內電極漿料后,發現印刷后的介質層與電極層界面更加平整,燒結后電極連續性顯著改善。最終產品的容量良率從87%提升至96%,高頻損耗降低約12%。
5G天線導電油墨
5G通信對天線精度的要求遠超4G。一家天線制造商使用Tiny plus處理銀基導電油墨后,印刷線寬從50μm成功收窄至30μm,且斷線率下降76%。客戶反饋:“以前我們最怕的就是細線印刷時出現針孔,現在這個問題基本解決了。"
光伏銀漿
在光伏電池正面銀漿的應用中,Tiny plus處理后的漿料印刷柵線更加飽滿均勻,高寬比提升約15%,最終電池轉換效率提升0.2個百分點——這在光伏行業是顯著的進步。
Tiny plus帶來的不僅是技術參數的改善,更是工藝流程的重構。
在傳統工藝中,脫泡往往是獨立的一步——漿料制備完成后,需要轉移到脫泡設備,經過數十分鐘甚至數小時的處理,才能進入印刷環節。這不僅增加了設備投資和占地面積,還帶來了物料轉移過程中的二次污染風險。
Tiny plus將分散與脫泡合二為一:
漿料制備完成后,無需轉移,直接在設備中開啟真空模式
分散過程與脫泡過程同步進行,不額外增加工時
從設備中取出的漿料,可直接上機印刷
這種“一站式"解決方案,使生產流程更加簡潔高效,也減少了漿料與外界環境接觸的機會——對于對氧氣、水分敏感的電子材料而言,這本身就是一種品質保障。
從85%到98%,13個百分點的提升,意味著什么?
對于一家月產10萬片電路板的企業而言:
良率85% → 每月良品8.5萬片,報廢1.5萬片
良率98% → 每月良品9.8萬片,報廢0.2萬片
每月減少報廢1.3萬片。
按每片成本50元計算,每月節省65萬元,每年節省780萬元。
這還不包括產能提升帶來的效益、客戶滿意度提高帶來的訂單增長、以及因品質穩定而減少的客訴處理成本。
氣泡,這個看不見的“隱形殺手",每年從電子制造業“偷走"的財富以億計。而Tiny plus的價值,恰恰在于它用一套簡潔而精妙的解決方案,將這些被偷走的財富重新奪回。