应用于AlN陶瓷混合结合厚膜金属化浆料的研究

摘要

本文是在研究厚膜导体浆料制备工艺、组成、性能的基础上，以氮化铝(AIN)基片厚膜金属化浆料为研究对象，以降低膜层与基片之间的热阻，同时又能获得较高附着强度为主要研究目标，以溶胶-凝胶、球磨湿混、丝网印刷和低温烧成等工艺为技术特征，采用XRD，SEM，TG-DSC以及厚膜金属层电性能测试等分析手段，研究了制备工艺、粘接剂对厚膜金属化浆料性能的影响规律。 研究了采用溶胶-凝胶法制备低熔玻璃料，按照配方(wt％)CaO(40)，B2O3(15)，SiO2(35)，BaO(10)，制得了低熔(773.3℃)CaO-B2O3-SiO2-BaO体系玻璃粘结剂。研究了金属化浆料粘度的工艺控制，实验发现：浆料的粘度在150～240Pa·s时，具有较好的可印刷性。 研究了表面活性剂和分散剂对金属化膜层流平性的影响。 研究了玻璃粘结剂组成、含量对金属化膜层性能的影响，实验发现当玻璃含量为10％时，Ag导体层与AIN基片之间附着强度最大(11.6MPa)；在固含量不变的情况下，随着玻璃含量的增加，方阻逐渐增大。 XRD分析表明Ti82做粘结剂时在高温下与AlN接触生成硼铝尖晶石(2Al2O3·B2O3)，促进了金属化膜层与AlN陶瓷的紧密结合。 考察了玻璃与Ti82混合对于金属化膜层的性能的影响，实验发现：混合结合的金属化膜层的表面方阻和附着强度更好。获得最佳金属化层性能的工艺条件为：金属化浆料中Ag、TiB2、玻璃、有机载体的含量分别为74.25％、0.75％、5％、20％；室温到600℃空气烧结，600℃以后N2气氛烧结，850℃保温10min。 在此工艺下可以获得附着力达12.3MPa，表面方阻为8.9 mΩ/□的光亮、致密金属化膜层。

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第一章文献综述

1.1微电子系统封装概述

1.2微电子系统封装用基板

1.2.1有机封装基板

1.2.2金属基复合基板

1.2.3陶瓷封装基板

1.3 AIN陶瓷基板及其金属化

1.3.1 AIN陶瓷材料性能及导热机理

1.3.2 AIN陶瓷基板金属化

1.4 AIN陶瓷厚膜金属化浆料研究现状及其发展趋势

1.5论文的选题及研究内容

第二章实验及测试

2.1原料与设备

2.1.1实验用主要原料

2.1.2实验用器皿及设备

2.2实验及测试

2.2.1有机载体的制备

2.2.2玻粉体制备

2.2.3厚膜金属化浆料制备

2.2.4 AIN厚膜金属化

第三章厚膜金属化浆料的研究

3.1金属化浆料各组成的选择与制备

3.1.1粘结剂的选择

3.1.2金属相的选择

3.1.3有机载体的选择

3.2金属化浆料中玻璃对AIN基片的润湿性探讨

3.3金属化浆料丝网印刷性能研究

3.3.1金属化浆料的粘度工艺控制

3.3.2金属化膜层的流平性研究

3.3.3金属化膜层厚度工艺控制

第四章 AIN基片厚膜金属化Ag浆料研究

4.1金属粉混合工艺对金属化膜层的影响

4.2粘结剂对金属化膜层的影响

4.2.1反应粘结剂对金属化膜层性能的影响

4.2.2玻璃粘结剂对金属化膜层性能的影响

4.2.3混合粘结剂对金属化膜层性能的影响

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢