陶瓷基板用银基导电浆料的制备与表征

摘要

陶瓷基板具有低热阻、耐高压、高散热、寿命长等优良特性，在大功率LED产业、高频电子设备、大型网络基站、滤波器件等领域具有非常广泛的应用前景。目前，在工业领域陶瓷基板上布线以及表面金属化的方法主要有：
　　（1）厚膜法；
　　（2）直接敷铜法(DBC)；
　　（3）薄膜法；
　　（4）钼锰法。
　　但是直接敷铜法、薄膜法、钼锰法工艺复杂、成本高、生产效率低，本课题旨在探索开发可在Al2O3陶瓷基板上实现布线的无铅低熔点厚膜浆料。厚膜浆料由功能项、无机粘结剂和有机载体组成，其中无机粘结剂主要是玻璃料。尽管玻璃料在浆料中的含量较低，但其对浆料烧结成膜性能起关键作用。因此，无铅低熔点玻璃料的开发是无铅低熔点厚膜浆料开发的关键所在。
　　低熔点无铅玻璃主要有磷酸盐、铋酸盐、钒酸盐等体系，本文基于铋酸盐体系，以三元系Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃为主体结构，固定组分比例依次加入SiO2、TiO2和MgO三种微量氧化物，开发四组元、五组元和六组元的无铅低熔点封接玻璃料。最终获得了综合性能良好，可在400℃融化的无铅低熔点玻璃料，使用DSC、XRD、IR和Raman等表征手段系统分析了Bi2O3以及SiO2、TiO2、和MgO三种微量氧化物对玻璃料样品的析晶情况、热性能和微观网络结构的影响规律。结果发现Bi2O3含量的增加会使得玻璃的转变点降低，但是会增强玻璃的析晶倾向；相反，SiO2和TiO2会提高玻璃的转变点，强化玻璃的网络结构提高玻璃的稳定性；而MgO则有抑制玻璃析晶的作用。
　　本文还选取了综合性能优良的五元系Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2-TiO2玻璃料，将其与银粉、有机料混合调配出厚膜导电浆料。通过DSC和SEM对浆料的热性能，烧结后导电层的表面形貌、导电层与Al2O3陶瓷基板结合的界面进行了表征。测量了浆料烧结后的电阻率以及不同温度条件下烧结后导电层与Al2O3陶瓷基板的粘结强度。测试结果表明所配置的导电浆料在Al2O3陶瓷基板上于600℃条件下烧结时，厚膜导电层与陶瓷基板的粘结强度达到ISO2级，电阻率为8.79μΩ·cm，烧结温度越高界面玻璃的铺展越均匀，导电层的孔洞越少，组织越致密，电阻率越小。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的

1.2 导电浆料的研究概况

1.3 导电浆料中无铅低熔点封接玻璃料的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 实验材料、设备及方法

2.1 引言

2.2 实验材料及设备

2.3 无铅低熔点封接玻璃的制备

2.4 银基导电浆料的制备

2.5 封接玻璃料、导电浆料的表征及性能测试

2.6 本章小结

第3章 无铅低熔点封接玻璃料的性能分析

3.1 引言

3.2 无铅低熔点封接玻璃的析晶情况

3.3 无铅低熔点封接玻璃的热性能分析

3.4 无铅低熔点封接玻璃网络结构分析

3.5 无铅低熔点封接玻璃的热膨胀系数

3.6 无铅低熔点封接玻璃的密度

3.7 本章小结

第4章 导电浆料的性能测试

4.1 引言

4.2 导电浆料的热性能

4.3 浆料在陶瓷基板上烧结后的导电性能

4.4 导电浆料在Al2O3陶瓷基板上烧结后的结合强度

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢