铜浆用包封玻璃浆料的制备及性能研究

作     者：喻文志 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱晓云

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：铜浆 氮气 低熔点 包封玻璃 有机载体 

摘      要：电子浆料属于电子信息产业中必须的基础原材料之一。贱金属浆料由于较低的成本、良好的性能,一直以来受到了广泛的关注和研究。其中的铜金属不仅价格低廉,容易获得,而且具有优良的高频特性、导电性,因此人们对铜导体浆料进行了大量的研究和开发工作。目前已有铜导体浆料商品,但没有与之配套使用的在氮气中烧结的包封玻璃浆料,制约了铜浆推广应用,所以研究制备一种在氮气中烧结的包封玻璃浆料是十分必要和迫切的,具有较好实用价值和意义。论文通过传统熔融淬冷法制备了用作包封玻璃浆料功能相的无铅低熔点Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2玻璃,研制了一种可以在氮气中完全挥发而不留灰分的有机载体,并最终制备成包封玻璃浆料和铜厚膜表面的包封玻璃层,通过红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差热分析仪和数字欧姆表等测试方法对玻璃相的结构、转变温度、软化温度,有机载体在氮气中的挥发性能和包封玻璃层性能等进行了表征。研究结果表明：在Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2玻璃相中添加CuO (0-7%),随着添加量的增加,玻璃相的结构逐渐变得疏松,转变温度、软化温度逐渐降低,化学稳定性逐渐下降,而与铜膜的润湿性先得到改善,然后又变差。CuO添加量大于3%时,玻璃的化学稳定性激剧变差;CuO添加量为2%时玻璃与铜厚膜的润湿性最佳。Bi2O3-B203-ZnO-SiO2体系玻璃具有较好的玻璃形成能力和稳定性,即使加入3.0wt%的CuO并且在690℃C保温10min的条件下也没有析晶现象。聚α-甲基苯乙烯在氮气中450℃C保温30min时可以完全挥发,由其制备的有机载体符合包封玻璃浆料氮气中低温烧结的工艺要求。随着聚α-甲基苯乙烯含量的增加,有机载体的粘度逐渐增大,当聚α-甲基苯乙烯含量为18%时,有机载体具有较适宜的粘度,可以满足丝网印刷的需求。在玻璃相中加入氧化铜使包封层的包封效果变差,铜厚膜的电阻变化率逐渐减小,包封层有收缩和疏松多孔的缺陷。烧结峰值温度是制备包封层重要的工艺参数,在适宜的烧结峰值温度下可以制得性能较好的包封玻璃层。