近年來,先進(jìn)制造業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步為納米金屬粉體發(fā)展提供了重大機(jī)遇。超小尺寸、高燒結(jié)活性等給納米金屬粉體帶來了與眾不同的性能特點(diǎn),悄然影響著制造業(yè)變革,但在其制備合成和服役應(yīng)用過程中仍然存在一系列棘手問題。
一、機(jī)遇
納米金屬粉體材料能夠滿足新能源、電子信息領(lǐng)域先進(jìn)產(chǎn)品尺寸微型化、制程低溫化的發(fā)展需求,在PCB、N型光伏電池、半導(dǎo)體封裝、高端MLCC等方向得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。
印刷線路與PCB互連——納米銀/銅粉可配制成納米導(dǎo)電墨水/漿料,通過絲網(wǎng)印刷、噴墨打印等技術(shù)形成微米級超精細(xì)線路,極大提升布線密度。納米金屬低溫(200-300℃甚至更低)燒結(jié)特性也使高密度多層PCB互連、柔性/可穿戴電子電路制造成為可能。
N型光伏電池金屬化——N型光伏電池對導(dǎo)電柵線導(dǎo)電性能要求極高,納米銀粉、納米銅粉是實現(xiàn)低溫制程金屬化的關(guān)鍵所在。銅較銀具有資源和價格優(yōu)勢,在光伏降本背景下,以銅代銀成為當(dāng)前熱點(diǎn)。
半導(dǎo)體封裝——傳統(tǒng)釬焊料存在熔點(diǎn)低、高溫可靠性差的問題,基于納米金屬粉體可實現(xiàn)第三代半導(dǎo)體封裝的“低溫連接、高溫服役”,支撐新能源汽車、高鐵等領(lǐng)域高速發(fā)展。
高端MLCC——隨著MLCC不斷向微型化、薄層化和超高容量方向發(fā)展,對其內(nèi)電極用納米鎳粉提出了更為苛刻的性能要求,也為不同納米鎳粉合成技術(shù)提供了應(yīng)用可能性。
二、挑戰(zhàn)
粒度形貌精準(zhǔn)調(diào)控——納米金屬顆粒的粒徑及其集中度、形貌及表面結(jié)構(gòu)等對粉體應(yīng)用性能起到?jīng)Q定性作用,如何在納米尺度甚至原子尺度出發(fā)實現(xiàn)粒度精確可控、窄粒度范圍控制、特定形貌生長調(diào)控是納米金屬粉體合成的技術(shù)難點(diǎn);
低溫?zé)Y(jié)活性調(diào)控——納米金屬粉體基于尺寸效應(yīng)可以顯著提高表面原子占比和降低熔點(diǎn),但尺寸效應(yīng)并不是實現(xiàn)粉體低溫?zé)Y(jié)活性的唯一要素,影響納米金屬粉體燒結(jié)活性的因素還有哪些?低溫?zé)Y(jié)活性極限的探索是一大挑戰(zhàn)。
抗氧化性調(diào)控——銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性可以與銀媲美,但銅的氧化物導(dǎo)電性極差且質(zhì)脆,而納米銅粉在有氧環(huán)境中極易氧化,造成應(yīng)用性能指數(shù)級下降甚至失效。銅的抗氧化是老生常態(tài)的話題,也是制約納米銅粉應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
有研納微新材料(北京)有限公司是中國有研科技集團(tuán)下屬有研粉末新材料股份有限公司(有研粉材[688456])的全資子公司,依托創(chuàng)新平臺“金屬粉體材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院”向下游延伸,致力于解決電子信息、新能源等國家重大領(lǐng)域關(guān)鍵材料需求和應(yīng)用工藝難題,聚焦從事微電子封裝/組裝、關(guān)鍵電子元器件、N型光伏電池等領(lǐng)域用電子漿料和微納金屬粉體材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)。即將于2025年9月25-26日在蘇州舉辦的“2025全國納米金屬粉體/漿料制備與應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展論壇”上,有研納微副總經(jīng)理王建偉教授(博士生導(dǎo)師)將帶來題為“納米金屬粉體在先進(jìn)制造業(yè)應(yīng)用中的機(jī)遇與技術(shù)挑戰(zhàn)”的報告,內(nèi)容包括納米金屬粉體的多個大賽道應(yīng)用場景,也包括業(yè)界關(guān)注的納米金屬粉體粒度形貌精準(zhǔn)控制、低溫高效致密化燒結(jié)、穩(wěn)定抗氧化等三個核心技術(shù)難題的研究進(jìn)展。
報告人簡介
王建偉:正高級工程師,博士生導(dǎo)師,有研納微新材料(北京)有限公司副總經(jīng)理。任中國有色金屬學(xué)會理事、材料科學(xué)與工程學(xué)術(shù)委員會委員、《Acta Mater.》《SURF INTERFACES》等期刊審稿人。長期從事微納金屬功能粉體/電子漿料開發(fā)與應(yīng)用、材料基因組共性技術(shù)與應(yīng)用等工作。承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等科技項目40余項,發(fā)表論文80余篇,獲授權(quán)發(fā)明專利30余項,獲中國有色金屬工業(yè)科技獎4項。
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作者:粉體圈
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