4.2厚膜导体材料1

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1、4.2厚膜导体材料4.2.1厚膜导体材料实现的功能：（1）在电路节点之间提供导电布线；（2）提供多层电路导体层之间的电连接；（3）提供端接区以连接厚膜电阻；（4）提供元器件与膜布线以及更高一级组装的电互连；（5）提供安装区域，一边安装元器件.两大类:贵金属和贱金属。对于厚膜导体金属的要求主要有以下几点：1)电导率高,TCR小；2)与玻璃不发生反应，不向厚膜介电体及厚膜电阻体中扩散；3)与介电体及电阻体的相容性好；4)不发生迁移现象；5)可以焊接及引线键合6)不发生焊接浸蚀；7)耐热循环；8)资源丰富，价格便宜。4.2.2厚膜导体材料选用导体时，通

2、常要进行下述试验:1)测定电阻值(按需要有时也包括TCR)2)浸润性。测量导体膜上焊料液滴的展宽直径。3)耐焊料浸蚀性。将导体膜反复浸入焊料液体中，测量到明显发生浸蚀的浸入次数。4)迁移性。在导体图形间滴上水滴，并施加一定的电压，测量达到短路经过的时间。5)结合强度。在导体膜上焊接引线，沿垂直于膜面方向拉伸，测量拉断时的强度，确定破断位置，分析断面形貌结构等。6)热老化后的强度。焊接后，在150摄氏度下放置48小时，测量导线的结合强度等。下面介绍几种能较好满足上述要求的常用厚膜导体材料：a)AgAg浆料的最大优点是电导率高。焊接后的Ag厚膜导体，

3、随时间加长及温度上升，其与基板的附着强度下降。这是由于Ag与玻璃层间形成Ag-O键，以及与焊料扩散成分生成所致。为了防止或减少的发生，或者使Ag膜加厚，或者在Ag上电镀Ni.Ag的最大缺点是易化学迁移。这是由于Ag与基板表面吸附的水分相互作用，生成AgOH，它不稳定，容易被氧化而析出Ag,从而引起Ag的迁移。为了抑制，一般要在浆料中添加pd或pt.b)Ag-Pd在Ag中添加Pd,当Pd/(Pd+Ag)>0.1左右时，即可较好的抑制Ag的迁移。但当Pd的添加量较多时，会发生氧化生成PdO，不仅使导体焊接性能变差，而且造成电阻的增加。因此，Ag/Pd

4、比一般控制在(2.5:1)~(4:1).最近，通过粒度控制，采用球形Ag颗粒，防止其凝聚等，使膜的导电性提高，由此开发出Ag/Pd为(5:1)~(10:1)的制品。为提高Ag-Pd导体的焊接浸润性，以及导体与基板间的结合强度，需要添加。在烧成过程中，部分溶入玻璃中，在使玻璃的相对成分增加的同时，它与基板发生如下反应：使膜的结合强度得到增大。焊接时要对膜加热，加热时间增加，金属颗粒与玻璃成分之间分散的，会由于焊料的主要成分Sn向导体内部扩散，而发生还原反应：从而使膜的结合强度下降。故最近开发了许多不含Bi而采用其他玻璃粘结剂的Pd-Ag浆料，特别是

5、适用于AlN陶瓷基片的浆料。c)Cu与贵金属相比，Cu具有很高的电导率，可焊接，耐迁移性，耐焊料浸蚀性都好，而且价格便宜。Cu在大气中烧结会氧化，需要在氮气气氛中烧结。在多层工艺中与介电体共烧时容易出现分层现象和微孔，由于烧结时缺氧，有机粘结剂等不能完全燃烧和排除，与分层一起造成绝缘性能的下降。Cu与基片的界面处易生成（偏铝酸铜）,影响膜与基片的结合强度和膜的导电性能。d)Au在金浆料中按膜与基片的结合方式分为玻璃粘结剂型、无玻璃粘结剂型、混合结合型三种。将Au与玻璃粉末分散于有机溶剂中形成玻璃粘结剂型浆料，在烧结时玻璃易浮到膜层表面，对导电性及

6、引线键合等都有影响。代替玻璃而加入等，与基板反应，生成（铝酸铜、铝酸镉）等化合物，成为导体膜与基板之间的界面。这种化合物和基板之间形成化学结合的形式，属于不用玻璃粘结剂的浆料，但生成化合物温度高是难点。因此，出现了加入玻璃及等富于流动性的物质，使烧结温度降低的混合结合型浆料。4.2.3厚膜浆料的组成与特性厚膜电路是在所需的陶瓷基片上，通过丝网印刷粘性浆料形式的导电的、电阻性的和绝缘的材料。将印刷的厚膜浆料烘干以去除易挥发的成分，并且暴露在高温下激活粘结机理，使厚膜粘附于基板上。利用这种方式，通过逐次沉积各层，可以形成多层之间互连结构，其中还可以包

7、含集成的电阻、电容和电感。所有的厚膜浆料都有两个共同的一般特征：1.它们都是符合非牛顿流变学的粘性流体，适合丝网印刷。牛顿流体：牛顿流体定律中的比例系数即粘度是一个不变的常数的这类流体。研究对象是水或气体等小分子流体非牛顿流体：粘度不再是一个不变的常数。油漆和涂料剪切变稀流体：非牛顿流体当有外力作用时粘度变得很小，没有外力时又变得很大，具有这种流变性能的流体称为“剪切变稀流体”。厚膜浆料即为具有剪切变稀性质的非牛顿流体2.厚膜浆料都由两类不同的多组份相组成，一类相用于实现厚膜的电学和机械特性，一类载体相提供适当的流变性。常规的厚膜浆料有四个主要成

8、分：a.形成膜功能的有效成分。b.提供基板与保持活性粒子悬浮状态的结合料之间粘结的粘结相c.提供合适的流体特性以适用于丝网印刷的有机粘合