低溫共燒陶瓷基板技術(LTCC)是一種高密度集成封裝技術,而其中的導電銀漿料是制備高可靠性電子元件的關鍵原材料之一,其成分及性能對燒結后厚膜的導電性能、焊接性能以及與基板的共燒匹配性有極大的影響。
一、LTCC導電漿料市場現狀
在LTCC技術的應用過程中,需要LTCC生瓷帶與電極漿料匹配性良好,才能保證產品在燒結過程中的平整度以及電極圖案的精準度。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,相應的所使用的電極漿料也基本被生瓷帶供應商控制,這導致我國研發和生產的LTCC器件成品高昂,更重要的是核心關鍵技術受制于人。
二、銀漿與生瓷帶的匹配性
三、導電銀漿的組成特性
四、共燒收縮率
在銀漿中可以用乙基纖維素、松油醇等為有機載體。銀漿和生瓷帶一起燒結時有著各自的收縮率,因此需要調整銀漿和生瓷帶的共燒收縮率,后簡稱共燒收縮率。當銀漿和生瓷帶收縮率相差較大時,燒結產品會產生翹曲、裂紋、分層等現象,極大降低了元器件的電性能、穩定性以及使用壽命等,因此,調節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:生瓷帶的燒結特性、銀漿配方、銀漿印刷圖形的厚度、燒結工藝。銀漿配方中無機相銀粉的含量、立體形態、粒度分布、比表面積以及不同銀粉搭配比例 ;有機相中樹脂的種類、含量分散劑以及燒結助劑等均會影響燒結收縮率。
制備工藝中峰值溫度和保溫時間對收縮率也有影響。導電銀漿與基體有良好共燒收縮率的同時,也需要具有高的導電性。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,提高燒結質量,進一步提高導電性;或適當增加片狀銀粉,顆粒間由點接觸改善為面面接觸和點面接觸,有效降低銀膜電阻,提高銀漿導電性能。另外,導電銀漿對印刷分辨率、漿料細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域內國產化的要求越來越迫切,部分國內廠商已經逐步開發自 主LTCC生瓷帶,但是在電極漿料的開發方面與國外廠商還存在較大的差距,還未完全掌握LTCC導電漿料所需的玻璃粉、銀粉和有機載體等基礎材料的關鍵技術。伴隨著原材料的上漲, 生產成本也隨之提高。因此開發出自主知識產權、與LTCC生瓷帶相匹配的導電漿料,對于LTCC領域的發展具有重要意義。
目前市場上大規模使用的LTCC用導電漿料基本被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、賀利氏等企業占據,使用進口漿料的成本較高。目前國內LTCC大部分都還處于研究之中,相應的企業有貴研鉑業、西安宏星電子漿料等。