12月快訊-2:為台灣加油打氣專欄(41)三層銀膠/李家同(作者為本會理事長)

張貼日期：2015/12/16 上午 12:36:54

          我曾經寫過一篇文章提到銀膠，銀膠是含有銀顆粒的液體，任何地方塗上銀膠就可以導電，因為銀是導體。在精密的電子元件中，常常會用到銀膠。現在我要介紹的是一種比較特別的銀膠，也就是說，這個銀膠裡面有大中小三種顆粒的銀粉，如圖一。 

圖一

           各位可以看出我們的銀膠中銀粉顆粒的大小是不同的，銀粉在銀膠中被完美分散後，每一種大小的顆粒和它相同大小顆粒之間的距離是幾乎一樣的。也就是說，大顆粒和大顆粒之間保持一定的距離，小顆粒和小顆粒之間也保留一定的距離，同時不能破壞銀粉顆粒的形狀，例如從圓球形變為圓盤型。這個要求是相當不容易的，也是我們工程師要努力的地方。

    有了這種銀膠，我們就可以做出一種近似三層銀堆疊起來的導電元件。這種三層銀堆疊的導電元件在某一些特殊的情況之下是絕對需要的，這樣的結構下會讓導電元件達到最好的電性能與可靠度，圖二就是這種元件。 

圖二 

    也許大家好奇，大中小顆粒混在一起，如何將它們分開的?將銀膠塗到某一個區域後，要使其發揮導電功能，是要將銀膠加熱的，加熱當然從低溫開始慢慢到高溫。以內含玻璃接著劑膠的銀膠為例，隨著溫度升高，內含的有機類物質逐漸裂解後，在固化的銀膠內會留下許多孔洞，然後玻璃接著劑開始熔化，接下來的過程會很像在乾的沙灘上淋下一杯水，熔化的玻璃以物理或是化學的方式，像水帶著沙子一般，玻璃也帶著銀往下跑，當然顆粒越小也就越容易參與反應了，而溫度再進一步升高到銀部分熔融後，大顆粒銀粉會變大，小顆粒銀粉則會變小。因此形成了一個有趣的過程，類似低溫的時候，小顆粒先掉下去，成為小顆粒層，然後中顆粒掉下去，最後表面都是大顆粒。 

    要做好這種三層銀膠，麻煩的是要加入很多奇奇怪怪的填充料進去，以電子元件常用的銀膠為例，最重要的填充料就是玻璃粉，而玻璃粉中可能含有鉛、碲、硼、鉍和鋰等等不同的元素，這些元素功用各自不同，因此元素的種類以及添加量是最重要的，必須恰當，當然沒有人會告訴我們究竟什麼樣的量是恰當的。比方說，硼該加多少，任何公司都會將這個量保密。我們的工程師就要慢慢地做研究，把這個量確定。 

    為什麼要加這些東西進去?有一點是比較容易懂的，那就是雖然這是一個導體，其實還是要保持一定規格的電阻，可想而知的是電阻不會太大，但又不能太小，所以這些填充料是要來使銀膠層有合乎規格的電阻。還有一點，據工程師告訴我，這種填充料加了以後，扮演了接著劑的角色，可以增加銀膠的穩定性，也就是說，時間長了，銀膠層不會破裂。 

    這些填充料顆粒還有一個功能，它好像是一個載體，使得小顆粒的銀粒子可以順利的落下到電子元件的表面。 

值得我們高興的是，我們國家也有這種技術可以做成三層銀膠的導體。有些被動元件如電阻和電感都需要這種導體，有些太陽能板也需要這種導體。要做出這種三層銀膠，沒有任何捷徑，公司不能要求工程師在短期內做出結果出來，必須要有耐心。像這種銀膠的研究，從開始到能夠商品化，至少要五年。可是五年以後，別的人就不可能有山寨版了。所以我們可以說，我們國家其實是不必太擔心自己是不是會比不過中國大陸的，因為我們國家也有相當不錯的人肯投資在這種極有挑戰性的技術上，他們不求近利，我們也該感謝我們國家有很多的工程師肯到這種公司工作。在產品未能商品化以前，他們是非常寂寞的。 

要做成這種相當精密的特用化學品，有一個技術是很重要的，那就是所謂混合分散的技術。我們要將將一些顆粒混合在一起，重要的是它們一定要混合得分常均勻，不能一坨一坨的。在過去，政府不太知道這種技術的重要性，他們老是談所謂的高科技，其實我們要做好特用化學品，混合分散是一個相當關鍵性的技術，政府已經將這種技術列為國家的關鍵性技術。我敢說，恐怕全世界很少國家會強調這種技術的，但是務實的政府就應該注意這種非常基礎的關鍵性技術。