發(fā)布時間：2018-02-11 06:41

  本文關鍵詞： 封接玻璃 低熔點 無鉛化 厚膜漿料 Al_2O_3陶瓷基板　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：陶瓷基板具有低熱阻、耐高壓、高散熱、壽命長等優(yōu)良特性,在大功率LED產業(yè)、高頻電子設備、大型網絡基站、濾波器件等領域具有非常廣泛的應用前景。目前,在工業(yè)領域陶瓷基板上布線以及表面金屬化的方法主要有:(1)厚膜法;(2)直接敷銅法(DBC);(3)薄膜法;(4)鉬錳法。但是直接敷銅法、薄膜法、鉬錳法工藝復雜、成本高、生產效率低,本課題旨在探索開發(fā)可在Al_2O_3陶瓷基板上實現(xiàn)布線的無鉛低熔點厚膜漿料。厚膜漿料由功能項、無機粘結劑和有機載體組成,其中無機粘結劑主要是玻璃料。盡管玻璃料在漿料中的含量較低,但其對漿料燒結成膜性能起關鍵作用。因此,無鉛低熔點玻璃料的開發(fā)是無鉛低熔點厚膜漿料開發(fā)的關鍵所在。低熔點無鉛玻璃主要有磷酸鹽、鉍酸鹽、釩酸鹽等體系,本文基于鉍酸鹽體系,以三元系Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO玻璃為主體結構,固定組分比例依次加入SiO_2、TiO_2和MgO三種微量氧化物,開發(fā)四組元、五組元和六組元的無鉛低熔點封接玻璃料。最終獲得了綜合性能良好,可在400℃融化的無鉛低熔點玻璃料,使用DSC、XRD、IR和Raman等表征手段系統(tǒng)分析了Bi_2O_3以及SiO_2、TiO_2、和MgO三種微量氧化物對玻璃料樣品的析晶情況、熱性能和微觀網絡結構的影響規(guī)律。結果發(fā)現(xiàn)Bi_2O_3含量的增加會使得玻璃的轉變點降低,但是會增強玻璃的析晶傾向;相反,SiO_2和TiO_2會提高玻璃的轉變點,強化玻璃的網絡結構提高玻璃的穩(wěn)定性;而MgO則有抑制玻璃析晶的作用。本文還選取了綜合性能優(yōu)良的五元系Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-TiO_2玻璃料,將其與銀粉、有機料混合調配出厚膜導電漿料。通過DSC和SEM對漿料的熱性能,燒結后導電層的表面形貌、導電層與Al_2O_3陶瓷基板結合的界面進行了表征。測量了漿料燒結后的電阻率以及不同溫度條件下燒結后導電層與Al_2O_3陶瓷基板的粘結強度。測試結果表明所配置的導電漿料在Al_2O_3陶瓷基板上于600℃條件下燒結時,厚膜導電層與陶瓷基板的粘結強度達到ISO 2級,電阻率為8.79μΩ?cm,燒結溫度越高界面玻璃的鋪展越均勻,導電層的孔洞越少,組織越致密,電阻率越小。
[Abstract]:Ceramic substrate with low thermal resistance, high pressure resistance, high heat dissipation, long life and other excellent properties, in the high-power LED industry, high frequency electronic equipment, large network base station, has a very wide range of applications such as filter fields. At present, the wiring industry in the field of ceramic substrate and method of surface metallization are: (1) thick film method; (2) direct bond copper (DBC); (3) thin film method; (4) molybdenum manganese. But the direct bond copper, molybdenum and manganese by thin film method, complex process, high cost, low production efficiency, this paper aims to explore the development of lead-free low melting point can be realized in thick film wiring Al_2O_3 thick film ceramic substrate. By the function, composition of inorganic binder and organic carrier, wherein the inorganic binder is mainly glass material. Although the content of glass material in the slurry is low, but the paste sintered film performance plays a key role. Therefore, the development of lead-free low melting glass material is The key to lead-free thick film development. Low melting point lead-free glass mainly phosphate, bismuth vanadate, etc. in this system, bismuth based system with Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO glass three yuan for the main structure, fixed component ratio, sequentially adding SiO_2, three kinds of trace oxides of TiO_2 and MgO, the development of the four groups yuan, five yuan and six yuan in the group group of lead-free low melting sealing glass material. Finally obtained good comprehensive performance, can be 400 degrees in the melting lead-free glass material, the use of DSC, XRD, IR and Raman were used to analysis Bi_2O_3 and SiO_2, TiO_2, the crystallization of three kinds of trace oxides and MgO on glass samples, the influence law of the heat properties and micro structure of network. Results show that the increase of the content of Bi_2O_3 will make the transition point of the glass decreases, but increases the glass crystallization tendency; on the contrary, SiO_2 and TiO_2 will improve the glass The transition point, strengthen the network structure of glass to improve the stability of the glass; while MgO inhibited the glass crystallization effect. The paper also selected five yuan Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-TiO_2 glass material with excellent performance, the silver powder, organic material is mixed a thick film conductive slurry. The thermal properties of DSC and SEM on the pulp. The surface morphology of the conductive layer after sintering, conductive layer and Al_2O_3 ceramic substrate interface were investigated. The measurement of the resistivity of paste sintered and sintered under different temperature conditions after the conductive layer and Al_2O_3 ceramic substrate bonding strength. The test results show that the conductive paste configuration on Al_2O_3 ceramic substrate at 600 DEG C under the condition of sintering when the adhesive strength of thick film conductive layer and the ceramic substrate to ISO 2, a resistivity of 8.79 Mu Omega? Cm, spreading higher sintering temperature of the glass interface is more uniform, the holes of the conductive layer The less the denser the tissue, the smaller the resistivity.

【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ171.7;TN41

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本文編號：1502433