铜导体浆料及其烧结工艺的研究
发布时间：2021-03-08 21:21
电子浆料作为电子元器件的基础材料,其需求量大、要求高。随着贵金属资源的稀缺及其日益增长的价格,研发性能优越、价格低廉的贱金属浆料成为急需解决的问题。铜具备比金更加优异的高频特性和导电性,并且没有银离子迁移的问题,使铜浆成为新的研究热点。本文研究了铜浆用密实铜粉的制备方法和铜浆的烧结工艺,以期制备出附着力高、导电性好的致密铜膜。利用XRD、SEM、TG-DSC、激光粒度分析仪、氮吸附比表面仪等对样品进行了表征,分析了铜粉及烧结工艺对铜膜微观结构和性能的影响。采用液相还原两步法制备铜粉,以氧化亚铜颗粒为前驱体,考察了氧化亚铜对铜粉粒径、形貌及性能的影响。同时探讨了铜粉的振实密度对铜膜微观结构和性能的影响。结果表明：在不同葡萄糖浓度和PVP加入量的条件下,可以制备出粒径不同的立方体、球形和八面体氧化亚铜颗粒。以立方体氧化亚铜为前驱体制备的铜粉更密实,得到的铜粉为球形、分散性好、比表面积小、粒径分布窄,其振实密度达到4.0g/cm3,适用于导电铜浆。而采用高振实密度铜粉烧结制备的铜膜,其膜层致密度高、附着力大、方阻小、可焊性良好。通过考察升温速率,烧结温度和保温时间等烧结条件,得到了较优的铜浆烧结工艺：低温段(23-500℃)升温速率为75℃/min；高温段(500-850℃)升温速率为70℃/min；烧结温度为850℃；保温时间为8min。在此烧结工艺下制备的铜膜具备组织致密、附着力高、方阻小、可焊性良好等特点,其中附着力为0.944kg/mm2,方阻为2.1mΩ。
本文编号：2107128
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 铜导体浆料简介
1.2.1 铜导体浆料的分类
1.2.2 铜导体浆料发展历史
1.2.2.1 国外发展历史
1.2.2.2 国内发展历史
1.2.3 铜导体浆料的应用和研究
1.2.3.1 固化型铜导体浆料的应用和研究
1.2.3.2 烧结型铜导体浆料的应用和研究
1.2.4 烧结型铜导体浆料组成的研究和进展
1.2.4.1 导电相
1.2.4.2 粘结相
1.2.4.3 有机载体
1.3 存在的问题
1.4 本课题的研究背景和研究意义
1.5 本课题的研究内容
第二章 实验理论基础
2.1 前驱体和铜粉制备的理论基础
2.1.1 晶体的形核与生长
2.1.2 形貌控制机理和方法
2.1.2.1 形貌控制机理
2.1.2.2 形貌控制方法
2.1.3 粒径控制机理和方法
2.1.3.1 粒径控制机理
2.1.3.2 粒径控制方法
2.2 烧结铜膜制备的理论基础
2.2.1 铜导体浆料的烧结机理
2.2.1.1 有机载体挥发
2.2.1.2 粘结相软化烧结
2.2.1.3 粘结相带动导电相重排
2.2.1.4 导电相溶解沉淀
2.2.1.5 液相固化收缩
2.2.2 烧结铜膜的导电机理
第三章 实验方法
3.1 实验原材料和仪器设备
3.2 前驱体和铜粉的制备工艺
3.3 烧结铜膜的制备工艺
3.4 表征与测试
3.4.1 前驱体和铜粉的表征及测试
3.4.2 烧结铜膜的表征及测试
第四章 铜导体浆料用密实铜粉的制备
4.1 前驱体的制备
4.1.1 实验过程
4.1.2 前驱体物相分析
4.1.3 葡萄糖浓度对前驱体的影响
4.1.4 PVP加入量对前驱体的影响
4.1.4.1 葡萄糖浓度为0.5mol/L的条件下PVP加入量对前驱体的影响
4.1.4.2 葡萄糖浓度为0.7mol/L的条件下PVP加入量对前驱体的影响
4.1.4.3 葡萄糖浓度为1.0mol/L的条件下PVP加入量对前驱体的影响
4.2 铜粉的制备
4.2.1 实验过程
4.2.2 铜粉的物相分析
4.2.3 前驱体对铜粉的影响
4.2.3.1 前驱体对铜粉粒径和形貌的影响
4.2.3.2 前驱体对铜粉密度的影响
4.2.3.3 前驱体对铜粉比表面积的影响
4.2.4 铜粉形成机理分析
4.3 烧结铜膜的制备
4.3.1 实验过程
4.3.2 铜粉的振实密度对铜膜的影响
4.3.2.1 铜膜SEM分析
4.3.2.2 铜膜性能分析
4.4 本章小结
第五章 铜导体浆料烧结工艺的研究
5.1 实验过程
5.2 升温速率对铜膜的影响
5.2.1 低温段（23-500℃）升温速率对铜膜的影响
5.2.1.1 铜膜SEM分析
5.2.1.2 铜膜性能分析
5.2.2 高温段（500-850℃）升温速率对铜膜的影响
5.2.2.1 铜膜SEM分析
5.2.2.2 铜膜性能分析
5.3 烧结温度对铜膜的影响
5.3.1 铜膜SEM分析
5.3.2 铜膜性能分析
5.4 保温时间对铜膜的影响
5.4.1 铜膜SEM分析
5.4.2 铜膜性能分析
5.5 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
附录 （攻读硕士学位期间发表的论文）
参考文献
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本文编号：2107128
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