海默生在線粘度計(jì)應(yīng)用LTCC(低溫共燒陶瓷)內(nèi)電極導(dǎo)電銀漿

低溫共燒陶瓷基板技術(shù)(LTCC)是一種高密度集成封裝技術(shù),而其中的導(dǎo)電銀漿料是制備高可靠性電子元件的關(guān)鍵原材料之一,其成分及性能對(duì)燒結(jié)后厚膜的導(dǎo)電性能、焊接性能以及與基板的共燒匹配性有極大的影響。

一、LTCC導(dǎo)電漿料市場(chǎng)現(xiàn)狀

在LTCC技術(shù)的應(yīng)用過程中,需要LTCC生瓷帶與電極漿料匹配性良好,才能保證產(chǎn)品在燒結(jié)過程中的平整度以及電極圖案的精準(zhǔn)度。由于在LTCC生瓷帶方面與國外廠商存在明顯的差距,目前我國所使用的LTCC生瓷帶基本被Ferro、Dupont等國際廠商壟斷,相應(yīng)的所使用的電極漿料也基本被生瓷帶供應(yīng)商控制,這導(dǎo)致我國研發(fā)和生產(chǎn)的LTCC器件成品高昂,更重要的是核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人。

二、銀漿與生瓷帶的匹配性

由于LTCC工藝容差性小、工藝對(duì)接及控制指標(biāo)極高,在開發(fā)LTCC用銀導(dǎo)電極漿料過程中,必須全面考慮與LTCC生瓷帶之間的匹配性。其中主要包括燒結(jié)收縮行為匹配、熱膨脹系數(shù)匹配及化學(xué)相容性匹配這三方面,以減少層裂,翹曲和裂紋的產(chǎn)生。

三、導(dǎo)電銀漿的組成特性

導(dǎo)電銀漿具有高導(dǎo)電率、低成本的特點(diǎn),在導(dǎo)體漿料中應(yīng)用廣泛,現(xiàn)已成為導(dǎo)電漿料研發(fā)的主體。LTCC內(nèi)電極用銀漿屬于采用銀粉作為功能相的導(dǎo)電漿。導(dǎo)電銀漿由銀粉、有機(jī)載體及改性劑組成。有機(jī)載體通常由溶劑、增塑劑、流平劑、表面活性劑以及其他助劑組成。通過調(diào)節(jié)有機(jī)載體的成分配比和它在銀漿中的含量來控制整個(gè)銀漿的粘度、流平性、觸變性和細(xì)度等工藝性能,使銀漿料具有良好的絲網(wǎng)印刷性能。經(jīng)混合攪拌、三輥軋制后形成均勻膏狀物,通過絲網(wǎng)在基片上印刷成膜,最后經(jīng)過燒結(jié)獲得固化膜。

四、共燒收縮率

在銀漿中可以用乙基纖維素、松油醇等為有機(jī)載體。銀漿和生瓷帶一起燒結(jié)時(shí)有著各自的收縮率,因此需要調(diào)整銀漿和生瓷帶的共燒收縮率,后簡(jiǎn)稱共燒收縮率。當(dāng)銀漿和生瓷帶收縮率相差較大時(shí),燒結(jié)產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生翹曲、裂紋、分層等現(xiàn)象,極大降低了元器件的電性能、穩(wěn)定性以及使用壽命等,因此,調(diào)節(jié)共燒收縮率是十分必要的。

五、共燒收縮率影響因素

影響共燒收縮率的因素眾多,如:生瓷帶的燒結(jié)特性、銀漿配方、銀漿印刷圖形的厚度、燒結(jié)工藝。銀漿配方中無機(jī)相銀粉的含量、立體形態(tài)、粒度分布、比表面積以及不同銀粉搭配比例 ;有機(jī)相中樹脂的種類、含量分散劑以及燒結(jié)助劑等均會(huì)影響燒結(jié)收縮率。

制備工藝中峰值溫度和保溫時(shí)間對(duì)收縮率也有影響。導(dǎo)電銀漿與基體有良好共燒收縮率的同時(shí),也需要具有高的導(dǎo)電性。如添加納米銀粉能填充球形銀粉的間隙,增加銀膜的致密性,提高燒結(jié)質(zhì)量,進(jìn)一步提高導(dǎo)電性;或適當(dāng)增加片狀銀粉,顆粒間由點(diǎn)接觸改善為面面接觸和點(diǎn)面接觸,有效降低銀膜電阻,提高銀漿導(dǎo)電性能。另外,導(dǎo)電銀漿對(duì)印刷分辨率、漿料細(xì)度和漿料流變特性也有非常高的要求。

近年來,國家在電子元器件領(lǐng)域內(nèi)國產(chǎn)化的要求越來越迫切,部分國內(nèi)廠商已經(jīng)逐步開發(fā)自 主LTCC生瓷帶,但是在電極漿料的開發(fā)方面與國外廠商還存在較大的差距,還未完全掌握LTCC導(dǎo)電漿料所需的玻璃粉、銀粉和有機(jī)載體等基礎(chǔ)材料的關(guān)鍵技術(shù)。伴隨著原材料的上漲, 生產(chǎn)成本也隨之提高。因此開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、與LTCC生瓷帶相匹配的導(dǎo)電漿料,對(duì)于LTCC領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

目前市場(chǎng)上大規(guī)模使用的LTCC用導(dǎo)電漿料基本被Ferro、Dupont、賀利氏等國際廠商壟斷, 其中FERRO占了70%左右的份額,其余份額基本被DuPont、賀利氏等企業(yè)占據(jù),使用進(jìn)口漿料的成本較高。目前國內(nèi)LTCC大部分都還處于研究之中,相應(yīng)的企業(yè)有貴研鉑業(yè)、西安宏星電子漿料等。


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