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1、-范文最新推荐- 高温导电铜浆的制备与性能研究+文献综述 摘要电子浆料是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊机分散混合均匀的膏状物，是电子信息材料的重要组成部分。电子信息技术的飞速发展必然对作为电子信息材料重要组成部分的电子浆料提出新的、更高的要求，包括应用范围广、性能稳定、成本低等。本实验的目的是研究用贱金属铜代替贵金属银制备导电浆料，并且达到较好的导电性能。本课题研究了铜电极浆料的生产和制备工艺，以及工艺参数对铜电极浆料性能的影响。研究结果表明：纳米级铜粉的添加对铜浆的性能有改善，并且在氮气气氛中，烧结温度为800时铜浆的性能更稳定。据此，在氮气气氛中，烧结温度为800来烧结纳米铜粉制备的铜浆
2、将会有很大的潜力。5693关键词：电极浆料；贱金属；粒径；温度AbstractElectrode slurry is a kind of mixing paste which is made up with solid powder and organic solvent scattered by three roller machine. It is the important part of electronic information materials. Due to the development of electronic components, the electrode pas
3、te as allimportant part of the electronic information materials made the new and higher requirements, including wide application range, stable performance and low cost. The purpose of this experiment was to study conductive paste preparation from base metal for precious metals silver brass and achie
4、ve good conductive effect.This topic studies the production and preparation technology of copper electrode paste and the influence of process parameters on copper electrode slurry performance. The results prove that, to add nano copper powder could improve the performance of copper paste. In a nitro
5、gen atmosphere, copper slurry performance more stable when the sintering temperature is 800 . Therefore, in the nitrogen atmosphere, sintering temperature of 800 to sintered copper slurry prepared by nano copper powder may have great potential. 随着电子、信息、通信行业的快速发展，我们对以金、银、铜等金属粉末为主要功能相的电子浆料的需求越来越大，要求也越
6、来越高。为了满足电子浆料的需求并且降低成本，目前国内外研究的重点主要是提高采用贱金属(铜、镍等)粉作为导电浆料填料的实用效率，并且某些贱金属材料在一些领域内具有比贵金属更为优异的性能，如铝和硅易于形成PN结，具有长波响应特性，铝导体浆料被选作地面用单晶硅太阳能电池的背面场的材料；铝和镍锌对PTC 热敏电阻磁体具有良好的欧姆接触特性，又具有良好的老化性，因此铝浆、镍浆和锌浆被选作PTC 热敏电阻的电极材料。铜具有比金更为优良的高频特性和导电性，而且也没有银离子迁移的缺陷，因而铜导体浆料可以作为微波线路和微电子线路的良好材料。银电极在等离子显示板上的溅射现象比较严重, 而用镍导体浆料代替银导体浆料
7、，可以克服这些不足，从而使等离子显示板的寿命大大延长。由于贱金属具有诸如此类独特的优越性，因而研制具有高温烧结行为的贱金属导体浆料已引起人们的广泛重视。1.2 电子浆料的简介1.2.1 电子浆料的发展电子浆料来源于传统的陶瓷业和涂料工业，是一种具有一定流变性和触变性的糊状物。从二十世纪三十年代起，美国首先开发了银导电浆料，通过印刷烧结在陶瓷电容器两侧形成电极，到50年代出现的AgPd浆料作为电阻应用厚膜集成电路以来，至今70年的发展过程中，浆料的应用范围不断扩展，已应用到分立元器件、厚膜集成电路、电阻、陶瓷电容器、各种显示板、敏感器件、压电晶体、汽车工业、日常用品等各个方面，特别是随着微电子技
8、术、显示技术和表面安装技术向小型化、集成化、智能化和多功能化方面发展，浆料产业更是以前所未有的速度迅猛发展。但由于电子浆料跨金属材料、有机化工、电子等多学科体系及应用的复杂性，至今还没有形成较完整的科学理论，仍属于有待开发的高科技领域。 1.2.2 电子浆料的组成及作用电子浆料主要由导电相(功能相)、玻璃相(粘结剂)和有机载体三部分组成，是多种固体粒子分散在有机载体中形成的复杂多级分散体系，研究内容涉及电子元件技术、贵金属冶金学、有机化学、陶瓷工艺等多个学科。表1-1 电子浆料的组成及各自的作用组成成分作用功能相导电浆料Au、Ag、Pt、Pd、Pt/Au、Ag/Pd、Cu、Ni、Al等控制电子
9、浆料的导电机理电阻浆料Pd/Ag、RuO2、Bi2Ru2O7、SnO2介质浆料BaTiO3、金属氧化物、玻璃粘结剂硼酸硅玻璃、铝酸硅玻璃；金属氧化物：CuO、CdO、Bi2O3；混合体系：玻璃/金属氧化物；有机聚合物：环氧丙烯酸等保证膜层与基材的附着强度以及膜层的物理化学性能有机载体挥发性溶剂：松油醇、丁基溶纤剂、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯等；非挥发成分：纤维素类、丙烯酸类等控制浆料流变特性和对基材的初始附着力（1）导电相导电相作为浆料的主要功能相，其微观结构直接决定了浆料的电性能，并影响着固化膜的物理和机械性能。导电相通常以球形、片状或纤维状分散于基体中，构成导电通路。导电相有碳、金属、金
10、属氧化物三大类，一般由贵金属Ru、Pd、Au、Ag或贱金属Cu、Ni、A1等组成。贵金属导电浆料的特点是经烧结后有很好的导电性，工艺简单，可在空气中烧结，烧结膜性能稳定。目前最常用的是银导体浆料，因为在所有的金属中银的电阻最低，氧化速度慢，而且氧化物也导电。但是随着电子信息产业的快速发展，做为关键材料的导电浆料扮演着及其重要的角色，随着信息产业的快速发展，作为关键材料的导体浆料扮演着极其重要的角色。因此为了满足对导电浆料的需求，高性能、低成本的贱金属原材料将大大提高电子产品的竞争能力，也必然成为导体浆料自身产业发展的必然条件。在一些重要用途的导电浆料中，铜浆将凭借导电性好和来源广得到广泛的运用
11、。但是铜浆在制备过程中经高温烧结会被氧化而影响其导电性能，因此要在保护气氛中烧结。本实验研究了在氮气气氛中、不同烧结温度下、不同配比的超细铜粉做导电相制备的导电铜浆的性能。 （3）有机载体有机载体是溶解于有机溶剂的聚合物溶液，它是导电相和粘结相微粒的运载体，可控制浆料的流变特性，调节浆料的黏度，使固体形态的导电相、粘结相和其他作用的固体微粒混合物分散成具有流体特性的浆料，以便于印刷到基板上形成所需图形。有机载体可由有机溶剂、增稠剂、触变剂、表面活性剂以及流延性控制剂等组成，最简单的有机载体也应包括有机溶剂和增稠剂两种成分5。根据实验要求，本实验用的有机载体是由有机溶剂、增稠剂和流延性控制剂组成
12、。（1）有机溶剂：含量约为有机载体总质量的6598，是比较黏稠的液体，能提供极性基团，能溶解纤维素之类的增稠剂，具有较高的沸点，常温下挥发性低，因为在浸涂过程中如果溶剂大量挥发，使浆料的黏度增大，功能金属相消耗量增大，导致浸涂后浆料表面出现针孔、尖头等缺陷。能用作有机溶剂的材料很多，其中最常用的有二甘醇醚醋酸酯(丁基卡必醇醋酸酯)、柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸三丁酯等。（2）增稠剂：也称黏合剂，其作用是提高浆料的黏度和塑性。通常采用高分子聚合物作增稠剂，它们具有网状或链状结构，有极性比较强的基团，在常温下为固体粉末状态或凝聚状液体，能被有机溶剂溶解，在300以上能被完全分解掉。常用的增稠剂有乙基纤
13、维素、硝化纤维素、聚异丁烯以及各种合成树脂等。（3）流延控制剂：其作用是阻止浆料在烘干过程中因温度升高而产生二次流动。常用的流延控制剂有对苯二酸、糠酸等。本实验用的有机载体是由80%的有机溶剂、15%的增稠剂和5%的流延性控制剂经混合、熔融（150）、搅拌制的5。1.2.3 电子浆料的分类和应用电子浆料有多种分类方法，按用途分详见表1-2；按主要材料与性能可分为贵金属浆料（Ag及Ag基电子浆料、Ag-Pd浆料、Au及Au基电子浆料、Pt族浆料）、贱金属浆料（Ni浆料、Cu浆料、Al浆料等）详见表1-3；按热处理条件可分为高温(>1000)、中温(1000300)及低温(300100)烧结
14、浆料，低温浆料又可称为导电胶。 金属Ni具有良好的导电性、化学稳定性和可焊性。用纳米Ni粉为主导电相制成的Ni导电浆料丝网印刷性能良好。同时，用Ni导体浆料代替Ag导体浆料，可以克服Ag电极在等离子显示板上的溅射现象，使等离子显示板的寿命大大延长。因此Ni导电浆料是一种比较理想的厚膜导电浆料。但是要保证Ni金属微粒表面在高温灼烧的条件下不被氧化。Ni粉在浆料中含量很高，它是决定电极性能的主要因素 。Ni粉经高温烧结、熔结形成金属网络结构，但与陶瓷基片的结合强度较低，需要用玻璃粘结。一般，玻璃粉的含量很低，其流变性很好，在电极烧结温度下，流变性很好的玻璃能流过金属网的细小空隙，使金属网牢固地附着
15、在基片上。有些Ni浆必须在低含氧量烧结气氛中烧成，烧结工艺复杂对设备要求高。（2）Au及Au基电子浆料Au浆料Au导体浆料主要分为含玻璃的Au导体材料和强加入CuO等氧化物的无玻璃Au导体浆料以及同时添加玻璃和氧化物的Au导体浆料。含玻璃的Au导体浆料不会出现Ag那样的迁移现象，而且性能稳定、可靠。但其附着强度较差，且经多次重烧，附着强度还会下降。Au导体浆料可用于多层布线导体、微波混合集成电路、与薄膜技术相配合的电路、以及大功率晶体管芯片和引线框架的压焊等方面。Au-Pd浆料在Au中加入一定量的Pd，形成Au-Pd系导体浆料可以改善纯Au导体附着强度较差的缺点。Au-Pd系导体不仅附着强度高，可焊性也好，而且能与Pd-Ag系电阻同时烧成，形成低噪声接触。并且该系浆料不存在扩散现象，常用于可靠性高和多层布线的场合。但应注意，Au-Pd系中Pd的含量不宜超过25%，否则由于PdO的大量出现，将使导体的电阻增大，不适宜作导体。Cu浆料Cu金属具有比金更为优良的高频特性和导电性，而且也没有Ag+迁移的缺陷。目前已开发的Cu
