海默生在線粘度計應用LTCC(低溫共燒陶瓷)內電極導電銀漿

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

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

三、導電銀漿的組成特性

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

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。


Related posts