【正文】 (:1)~(4:1).最近，通過粒度控制，采用球形 Ag顆粒，防止其凝聚等，使膜的導(dǎo)電性提高，由此開發(fā)出 Ag/Pd為 (5:1)~(10:1)的制品。為了抑制，一般要在漿料中添加 pd或 pt. 3Ag Sn3Ag Snb) AgPd ? 在 Ag中添加 Pd,當(dāng) Pd/(Pd+Ag)，即可較好的抑制 Ag的遷移。為了防止或減少 的發(fā)生，或者使 Ag膜加厚，或者在 Ag上電鍍 Ni. ? Ag的最大缺點是易化學(xué)遷移。 ? 焊接后的 Ag厚膜導(dǎo)體，隨時間加長及溫度上升，其與基板的附著強度下降。焊接后，在 150攝氏度下放置 48小時，測量導(dǎo)線的結(jié)合強度等。在導(dǎo)體膜上焊接引線，沿垂直于膜面方向拉伸，測量拉斷時的強度，確定破斷位置，分析斷面形貌結(jié)構(gòu)等。在導(dǎo)體圖形間滴上水滴，并施加一定的電壓，測量達到短路經(jīng)過的時間。將導(dǎo)體膜反復(fù)浸入焊料液體中，測量到明顯發(fā)生浸蝕的浸入次數(shù)。測量導(dǎo)體膜上焊料液滴的展寬直徑。 6) 不發(fā)生焊接浸蝕； 7) 耐熱循環(huán)； 8) 資源豐富，價格便宜。 目前，國外研究生產(chǎn)電子漿料的公司很多，領(lǐng)袖當(dāng)屬 1802年 創(chuàng)建的美國杜邦公司 (Dupont). 23BiO? 厚膜材料的特性與選擇 一、厚膜導(dǎo)體材料 厚膜導(dǎo)體中的導(dǎo)體材料分為貴金屬和賤金屬兩大類。 ? 典型的稀釋劑主要成分是松油醇、丁基卡必醇等醇類合成物。 ? 稀釋劑要比粘合劑揮發(fā)性強，約 100攝氏度以上就很快揮發(fā)。 ? 用作有機粘合劑典型的材料是乙基纖維素和各種丙烯酸酯類。 ? 有機粘合劑一般都是不揮發(fā)的有機物，它不蒸發(fā)，但在350攝氏度左右會開始燃燒。它結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點，可在低溫下燒結(jié)。但是，金屬氧化物的生成需要很高的溫度 (950~1000攝氏度 )，成為此方法一大缺陷。純金屬如銅或鎘和漿料混合并且與基片表面氧原子發(fā)生反應(yīng)生成氧化物。在熱循環(huán)過程中，物理結(jié)合比化學(xué)結(jié)合更易受影響而退化，在應(yīng)力作用下先斷裂。 在物理反應(yīng)中，在基板不規(guī)則的表面流動，流入孔和氣孔中，緊縛在基板表面的細小露頭上。它有兩種粘結(jié)機理，即化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)。 b. 粘結(jié)成分 有兩種主要的成分用于厚膜與基板的粘結(jié)：玻璃和金屬氧化物，兩者可以單獨使用，也可以混合使用。 ? 顆粒的表面形貌可根據(jù)制作金屬粒子方法不同有很大差別，球形、薄片狀或圓形的顆粒均可由粉末制造工藝得到。若有效成分是金屬，燒結(jié)厚膜將會是導(dǎo)體；若是導(dǎo)電的金屬氧化物，燒結(jié)膜將會是電阻；若是絕緣體，燒結(jié)膜將會是電介質(zhì)。 ，一類相用于實現(xiàn)厚膜的電學(xué)和機械特性，一類載體相提供適當(dāng)?shù)牧髯冃浴Ｍ苛系倪@種特殊性質(zhì)，用術(shù)語就稱為“觸變性”。我們選定油漆、涂料的配方時，可使油漆或涂料在涂刷時粘度很小，而一旦刷子離開，粘度又變得很大，不會自行下流。但在垂直面上要做到這一點并不容易。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量新型流體，若套用牛頓流體公式，會發(fā)現(xiàn)它們的粘度不再是一個不變的常數(shù)，人們將這類流體稱為“非牛頓流體”。 所有的厚膜漿料都有兩個共同的一般特征： ，適合絲網(wǎng)印刷。 將印刷的厚膜漿料烘干以去除易揮發(fā)的成分，并且暴露在高溫下激活粘結(jié)機理，使厚膜粘附于基板上。另外，還介紹了烘干、燒結(jié)等工藝過程。第三章 厚膜沉積技術(shù) 本章主要介紹厚膜印刷工藝中所涉及到的一些具體問題。其中涉及厚膜材料的選擇；厚膜漿料的特性與選擇；絲網(wǎng)印刷過程中絲網(wǎng)、掩模、印刷等工藝；印刷中各外界因素對成膜特性的影響等。 ? 厚膜漿料的組成與特性 厚膜電路是在所需的陶瓷基片上，通過絲網(wǎng)印刷粘性漿料形式的導(dǎo)電的、電阻性的和絕緣的材料。 利用這種方式，通過逐次沉積各層，可以形成多層之間互連結(jié)構(gòu)，其中還可以包含集成的電阻、電容和電感。 牛頓流體的研究對象是水或氣體等小分子流體，牛頓流體定律中的比例系數(shù)即粘度是一個不變的常數(shù)，這類流體稱為“牛頓流體”。 例如，當(dāng)我們在油漆家具或粉刷墻面時，希望涂層越均勻越平整越好。其實，油漆和涂料就是非牛頓流體，它們的粘度是可變的。這樣既涂刷省力又質(zhì)量上乘。 也就是說，涂料或油漆這種非牛頓流體當(dāng)有外力作用時粘度變得很小，沒有外力時又變得很大，具有這種流變性能的流體稱為“剪切變稀流體”。 厚膜漿料即為具有剪切變稀性質(zhì)的非牛頓流體 常規(guī)的厚膜漿料有四個主要成分： a. 形成膜功能的有效成分 b. 提供基板與保持活性粒子懸浮狀態(tài)的結(jié)合料之間粘結(jié)的粘結(jié)相 c. 提供合適的流體特性以適用于絲網(wǎng)印刷的有機粘合劑 d. 調(diào)節(jié)載體相粘性的溶劑或稀釋劑 a. 有效成分 ? 漿料中的有效成分決定了燒結(jié)厚膜的電學(xué)特性。 ? 有效成分一般是顆粒尺寸在 1~10微米之間的粉末，平均直徑在 5微米左右。必須嚴(yán)格控制粒子形態(tài)、尺寸和分布狀態(tài)以保證燒結(jié)膜性能的均勻性。采用玻璃或玻璃料作為粘結(jié)的成份的厚膜也稱為玻璃釉材料。 在化學(xué)反應(yīng)中，熔融的玻璃在一定程度上和基板上的玻璃相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 總的粘結(jié)強度是兩種因素的總和。 第二類材料利用金屬氧化物提供和基板的粘結(jié)。燒結(jié)使膜層、氧化物和基板發(fā)生熔接。 第三類材料同時利用氧化物和玻璃，典型的氧化物材料是 ZnO或 CaO, 同時加入玻璃來增加粘結(jié)強度和降低反應(yīng)溫度。 c. 有機粘合劑 ? 有機粘合劑一般是觸變流體，使用它有兩個目的：在膜燒結(jié)前，使有效成份和粘結(jié)成份保持懸浮狀態(tài)，同時，在絲網(wǎng)印刷過程中使?jié){料具有合適的流體特性。在燒結(jié)過程中粘結(jié)劑必須完全被氧化，才不會產(chǎn)生玷污表面的碳。 d. 溶劑或稀釋劑 ? 有機粘合劑太稠，不能進行絲網(wǎng)印刷，還需加入溶劑和稀釋劑。 ? 溶劑中還要加入增塑劑、表面活化劑和能改變漿料觸變特性的觸變劑以改善漿料性能和印刷特性。 例 . 鈀銀導(dǎo)體漿料的典型配方 固體微粒： 導(dǎo)電相： Ag % , Pd % 粘結(jié)相： 3% ，硼硅玻璃 % 載體 (25%)： 有機粘合劑： 乙基纖維素 溶劑：丁基卡必醇醋酸酯 為了完成按配比加工，厚膜漿料的各組分按一定比例混合在 一起并用三輥球磨機研磨足夠長時間，以保證徹底的混合。對于厚膜導(dǎo)體金屬 的要求主要有以下幾點： 1) 電導(dǎo)率高 ,TCR??； 2) 與玻璃不發(fā)生反應(yīng)，不向厚膜介電體及厚膜電阻體中擴散； 3) 與介電體及電阻體的相容性好； 4) 不發(fā)生遷移現(xiàn)象； 5) 可以焊接及引線鍵合 。 選用導(dǎo)體時，通常要進行下述試驗 : 1) 測定電阻值 (按需要有時也包括 TCR) 2) 浸潤性。 3) 耐焊料浸蝕性。 4) 遷移性。 5) 結(jié)合強度。 6) 熱老化后的強度。 下面介紹幾種能較好滿足上述要求的常用厚膜導(dǎo)體材料： a) Ag ? Ag漿料的最大優(yōu)點是電導(dǎo)率高。這是由于 Ag與玻璃層間形成 AgO鍵，以及與焊料擴散成分生成 所致。這是由于 Ag與基板表面吸附的水分相互作用，生成 AgOH，它不穩(wěn)定，容易被氧化而析出 Ag,從而引起 Ag的遷移。但當(dāng) Pd的添加量較多時，會發(fā)生氧化生成 PdO，不僅使導(dǎo)體焊接性能變差，而且造成電阻的增加。 ? 為提高 AgPd導(dǎo)體的焊接浸潤性，以及導(dǎo)體與基板間的結(jié)合強度，需要添加 。 23BiO23BiO23AlO2 3 2 3 2 32 ( )B i O A l O B i A l O??? 焊接時要對膜加熱，加熱時間增加，金屬顆粒與玻璃成分之間分散的 ，會由于焊料的主要成分 Sn向?qū)w內(nèi)部擴散，而發(fā)生還原反應(yīng)： 從而使膜的結(jié)合強度下降。 23BiO2 3 22 3 4 3B i O S n B i S n O? ? ?c) Cu ? 與貴金屬相比， Cu具有很高的電導(dǎo)率，可焊接，耐遷移性，耐焊料浸蝕性都好，而且價格便宜。 ? 在多層工藝中與介電體共燒時容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象和微孔，由于燒結(jié)時缺氧，有機粘結(jié)劑等不能完全燃燒和排除，與分層一起造成絕緣性能的下降。 23AlO 24Cu AlOd) Au 在金漿料中按膜與基片的結(jié)合方式分為玻璃粘結(jié)劑型、無玻璃粘結(jié)劑型、混合結(jié)合型三種。 ? 代替玻璃而加入 等，與基板反應(yīng)，