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會產(chǎn)生Ag + 的電遷移問題，造成元器件失效。電遷移是指在濕熱的環(huán)境中在直流電場作用下金屬呈離子形態(tài)從陽極到陰極，產(chǎn)生沉積的一個電化學(xué)過程。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含量高時可與Pd-Ag電阻同時燒成Pd含量低時可以和釕系電阻同時燒成。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多不僅會引起Ag+的遷移，還會使浸焊性降低。Pd含量過多也會使焊料的濕潤性變差。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)體對焊料的濕潤性和提高導(dǎo)體膜與基板的附著強度在導(dǎo)體中可添加Bi2O3。

為降低Ag-Pd導(dǎo)體的成本而開發(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)燒成時膜與基板的附著強度下降還會使玻璃上浮在膜的表面焊接性能變差。無釉Au導(dǎo)體采用TiO2、CuO、CdO等金屬氧化物來代替玻璃作為粘結(jié)相，燒成時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。無釉Au導(dǎo)體在多次燒結(jié)時無普通Au導(dǎo)體的缺點，不會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)體附著強度較差的缺點，在Au中加入一定量的Pd，形成Au-Pd導(dǎo)體。Au-Pd系導(dǎo)體不僅附著強度高，可焊性也好，而且能與Pd-Ag系電阻同時燒成，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)點是價格便宜，電性能穩(wěn)定。Al和Si易于形成阻擋接觸，常用作Si太陽能電池的背面場的材料。Al對PTC熱敏電阻瓷體具有良好的歐姆接觸特性，因此Al導(dǎo)體也用來作為PTC熱敏電阻的電極材料。但Al導(dǎo)體的主要缺點是耐沖擊電流較低。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)重時還會燒毀電極。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。