貴金屬導(dǎo)體漿料和賤金屬導(dǎo)體漿料性能介紹

貴金屬導(dǎo)體漿料和賤金屬導(dǎo)體漿料性能介紹

厚膜導(dǎo)體漿料

厚膜導(dǎo)體是厚膜電路的一個(gè)重要組成部分，主要作電路的內(nèi)部互連線、多層布線、外貼元器件的焊區(qū)、電容器電極、電阻器引出端、低阻值電阻器、電感器、厚膜微帶等。導(dǎo)體漿料的導(dǎo)電相(功能相)通常以球形、片狀或纖維狀分散于基體中，構(gòu)成導(dǎo)電通路。導(dǎo)電相決定了導(dǎo)體漿料的電性能，并影響厚膜燒成后的物理和機(jī)械性能。

根據(jù)材料的化學(xué)性質(zhì)，厚膜導(dǎo)體漿料可以分為貴金屬導(dǎo)體漿料和賤金屬導(dǎo)體漿料。

貴金屬導(dǎo)體漿料

Ag是導(dǎo)電性能很好的金屬材料，價(jià)格比Au、Pd、Pt等其它貴金屬低，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。但Ag導(dǎo)體作為厚膜混合電路的導(dǎo)電帶、電容器電極及電阻的端接材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生Ag + 的電遷移問(wèn)題，造成元器件失效。電遷移是指在濕熱的環(huán)境中在直流電場(chǎng)作用下金屬呈離子形態(tài)從陽(yáng)極到陰極，產(chǎn)生沉積的一個(gè)電化學(xué)過(guò)程。因此厚膜導(dǎo)體漿料的功能相一般不用純Ag導(dǎo)體。在銀中添加氧化鎘等可以在一定程度上抑制銀離子遷移。

Ag-Pd導(dǎo)體漿料是目前厚膜電路中應(yīng)用得最廣泛的一種導(dǎo)體漿料。在Ag中加入一定量的Pd制備的Ag-Pd導(dǎo)體漿料可有效地抑制銀離子的遷移。Ag-Pd導(dǎo)體漿料與目前常用的電阻漿料相容性好導(dǎo)體中Pd含量高時(shí)可與Pd-Ag電阻同時(shí)燒成Pd含量低時(shí)可以和釕系電阻同時(shí)燒成。在Ag-Pd導(dǎo)體漿料中Ag-Pd導(dǎo)體的電阻隨銀含量增多而降低但銀含量過(guò)多不僅會(huì)引起Ag+的遷移，還會(huì)使浸焊性降低。Pd含量過(guò)多也會(huì)使焊料的濕潤(rùn)性變差。Ag-Pd導(dǎo)體中Pd含量通常為15~25wt%典型值為20wt%。為改善Ag-Pd導(dǎo)體對(duì)焊料的濕潤(rùn)性和提高導(dǎo)體膜與基板的附著強(qiáng)度在導(dǎo)體中可添加Bi2O3。

為降低Ag-Pd導(dǎo)體的成本而開(kāi)發(fā)的Ag-Pt導(dǎo)體是在Ag中加1~3wt% Pt取代Pd而制成。Ag-Pt導(dǎo)體的抗焊料侵蝕性能優(yōu)良，但存在銀離子遷移問(wèn)題。如果制成Ag-Pd-Pt導(dǎo)體就可以較有效地防止銀離子的遷移。Ag-Pt導(dǎo)體也有不用玻璃粘結(jié)相而加入一定量的CuO、CdO等制成無(wú)釉導(dǎo)體。

金導(dǎo)體漿料

Au導(dǎo)體漿料主要用于高可靠性或多層布線電路、微波混合集成電路、與薄膜技術(shù)相配合的電路也可用作管芯鍵合或?qū)Ь€鍵合的焊區(qū)。在各種導(dǎo)體漿料中Au漿料印出的導(dǎo)線最微細(xì)目前可達(dá)到的線寬與線間隔為50~70m。但是玻璃粘結(jié)型的普通Au導(dǎo)體在反復(fù)燒成時(shí)膜與基板的附著強(qiáng)度下降還會(huì)使玻璃上浮在膜的表面焊接性能變差。無(wú)釉Au導(dǎo)體采用TiO2、CuO、CdO等金屬氧化物來(lái)代替玻璃作為粘結(jié)相，燒成時(shí)這些氧化物與氧化鋁基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CuAl2O4、CdAl2O4等尖晶石型化合物起到粘結(jié)的作用。無(wú)釉Au導(dǎo)體在多次燒結(jié)時(shí)無(wú)普通Au導(dǎo)體的缺點(diǎn)，不會(huì)因玻璃軟化而改變布線圖形燒成膜因不含玻璃也容易進(jìn)行導(dǎo)線或芯片鍵合。在無(wú)釉Au導(dǎo)體中Au占粉料的90~95wt燒成需要950℃~1000℃的高溫。

為了改善普通Au導(dǎo)體附著強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)，在Au中加入一定量的Pd，形成Au-Pd導(dǎo)體。Au-Pd系導(dǎo)體不僅附著強(qiáng)度高，可焊性也好，而且能與Pd-Ag系電阻同時(shí)燒成，形成低噪聲接觸。Au-Pd導(dǎo)體漿料中各主要成分可取如下范圍Pd為8~l5wt%，Au為73~80wt%，玻璃占12 ~l9wt%。

Au-Pt、Au-Pd-Pt系導(dǎo)體材料適用于高可靠的使用場(chǎng)合如軍用、航空航天Au-Pt系導(dǎo)體容易上錫是一種優(yōu)良的電阻端接材料但價(jià)格昂貴。

賤金屬導(dǎo)體漿料

混合集成電路目前仍大量采用貴金屬作導(dǎo)體材料為了降低電路成本還開(kāi)發(fā)了Cu、Al、Ni等賤金屬導(dǎo)體和其他漿料。

鋁基導(dǎo)體漿料

Al導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，電性能穩(wěn)定。Al和Si易于形成阻擋接觸，常用作Si太陽(yáng)能電池的背面場(chǎng)的材料。Al對(duì)PTC熱敏電阻瓷體具有良好的歐姆接觸特性，因此Al導(dǎo)體也用來(lái)作為PTC熱敏電阻的電極材料。但Al導(dǎo)體的主要缺點(diǎn)是耐沖擊電流較低。在較大的沖擊電流作用下，在電極的接觸處容易出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)還會(huì)燒毀電極。因此常在Al電極上 再燒滲一層Ag電極作為二次保護(hù)的措施。