论文部分内容阅读
电子浆料的导电相大多以铂、钯、金和银等贵金属粉末为主,银的价格相对较低,所以银浆的商品化程度最高。近几年银的价格越来越高,银浆料的生产成本也随之增加,加之银浆料本身存在的银离子迁移问题,因此,降低成本,以廉价金属代替贵金属制备电子浆料己成为近年来的发展趋势。本文针对铜粉存在的易氧化、易团聚、铜浆与基体结合强度低、烧结后铜导电膜的电导率和综合力学性能达不到工业化生产的要求等问题,重点研究了超细铜粉表面改性工艺、铜电子浆料的配方和烧结工艺。通过工艺参数优化,得出一条可工业化生产、具有优良导电性能、且能长期存放的环保型高温铜电子浆料的制备工艺。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、四探针电阻测试仪等研究了铜粉的粉末特性参数、玻璃粉粉末的特性参数和组成、铜电子浆料的相关性能等。通过研究发现:1.以抗坏血酸(L-ascorbic acid)为还原剂和稳定剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,运用化学液相还原法将Cu2+还原成单质Cu。通过工艺优化,得出两组最优的工艺配方:1)m(1μm铜粉):m(抗坏血酸):m(PVP)=67~80:15~25:5~11;2)m(15μm铜粉):m(抗坏血酸):m(PVP)=59~71:20~25:5~16。将上述两个配方制备的铜电子浆料烧结后发现:配方1)制备的铜膜其最低电阻为18.505mΩ/□,配方2)制备的铜膜其最低电阻为15.15mΩ/□,揭示了抗坏血酸还原超细铜粉表面铜氧化物的机理。2.以玻璃粉为添加剂,小粒径和形状不规则的铜粉为导电相,乙基纤维素、乙酸乙酯、松油醇等为有机溶剂,通过实验优化得出电子浆料中1μm和15μm铜粉最佳的配方:1)m(1μm铜粉):m(15μm铜粉)=10~15:85~90;2)m(铜粉):m(玻璃粉+有机载体)=75~85:15~25。在氮气气氛中450℃烧结后制备的导电铜膜其边缘平整、致密和孔洞率小,具有优异的导电性能,电阻率可降低至21.08mΩ/□。发现小粒径、形貌不规则的铜粉有利于制备导电性能优异的铜浆,由其制备的铜电子浆料具有良好的丝网印刷性。3.以优化的最佳铜电子浆料配方(m(1μm铜粉):m(15μm铜粉):m(玻璃粉):m(有机载体)=12~15:52~61:7~13:15~25)制备铜电子浆料,在高温烧结后制备的导电铜膜发现其具有良好导电性能(12.62mΩ/□)和结合强度(1级)。4.在各组分最佳比例下制备的导电铜膜的最佳性能:方阻是12.62mΩ/□;室温条件放置半年,电阻变化率为42%;500℃保温一个小时,玻璃粉没有出现析晶现象;显示了良好的耐老化性能。