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陶瓷基板用银基导电浆料的制备与表征

发布时间:2018-02-11 06:41

  本文关键词: 封接玻璃 低熔点 无铅化 厚膜浆料 Al_2O_3陶瓷基板 出处:《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【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Al_2O_3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Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO玻璃为主体结构,固定组分比例依次加入SiO_2、TiO_2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Bi_2O_3以及SiO_2、TiO_2、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Bi_2O_3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,SiO_2和TiO_2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Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-TiO_2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Al_2O_3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Al_2O_3陶瓷基板的粘结强度。测试结果表明所配置的导电浆料在Al_2O_3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ISO 2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。
[Abstract]:Ceramic substrate with low thermal resistance, high pressure resistance, high heat dissipation, long life and other excellent properties, in the high-power LED industry, high frequency electronic equipment, large network base station, has a very wide range of applications such as filter fields. At present, the wiring industry in the field of ceramic substrate and method of surface metallization are: (1) thick film method; (2) direct bond copper (DBC); (3) thin film method; (4) molybdenum manganese. But the direct bond copper, molybdenum and manganese by thin film method, complex process, high cost, low production efficiency, this paper aims to explore the development of lead-free low melting point can be realized in thick film wiring Al_2O_3 thick film ceramic substrate. By the function, composition of inorganic binder and organic carrier, wherein the inorganic binder is mainly glass material. Although the content of glass material in the slurry is low, but the paste sintered film performance plays a key role. Therefore, the development of lead-free low melting glass material is The key to lead-free thick film development. Low melting point lead-free glass mainly phosphate, bismuth vanadate, etc. in this system, bismuth based system with Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO glass three yuan for the main structure, fixed component ratio, sequentially adding SiO_2, three kinds of trace oxides of TiO_2 and MgO, the development of the four groups yuan, five yuan and six yuan in the group group of lead-free low melting sealing glass material. Finally obtained good comprehensive performance, can be 400 degrees in the melting lead-free glass material, the use of DSC, XRD, IR and Raman were used to analysis Bi_2O_3 and SiO_2, TiO_2, the crystallization of three kinds of trace oxides and MgO on glass samples, the influence law of the heat properties and micro structure of network. Results show that the increase of the content of Bi_2O_3 will make the transition point of the glass decreases, but increases the glass crystallization tendency; on the contrary, SiO_2 and TiO_2 will improve the glass The transition point, strengthen the network structure of glass to improve the stability of the glass; while MgO inhibited the glass crystallization effect. The paper also selected five yuan Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-TiO_2 glass material with excellent performance, the silver powder, organic material is mixed a thick film conductive slurry. The thermal properties of DSC and SEM on the pulp. The surface morphology of the conductive layer after sintering, conductive layer and Al_2O_3 ceramic substrate interface were investigated. The measurement of the resistivity of paste sintered and sintered under different temperature conditions after the conductive layer and Al_2O_3 ceramic substrate bonding strength. The test results show that the conductive paste configuration on Al_2O_3 ceramic substrate at 600 DEG C under the condition of sintering when the adhesive strength of thick film conductive layer and the ceramic substrate to ISO 2, a resistivity of 8.79 Mu Omega? Cm, spreading higher sintering temperature of the glass interface is more uniform, the holes of the conductive layer The less the denser the tissue, the smaller the resistivity.

【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ171.7;TN41

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本文编号:1502433

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