电子元器件用内电极导电银浆的制备及性能研究

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本文以内电极导电浆料为研究对象,采用掺杂氧化物及陶瓷材料的方式改善电极与基体之间的兼容性,提高导电层厚膜的致密度和附着力。用XRD、SEM、TMA等分析手段进行测试,对银厚膜相成分、微观结构及共烧后电性能进行了深入的研究,并探讨了体系微观结构的变化与导电性能之间的关系。主要内容如下:(1)研究了ZnO掺杂的银浆的性能。用掺杂ZnO的方法来调节银浆在与基体共烧时的收缩率,同时调节银晶粒的生长,得到完整均一的晶型,并研究了共烧后银厚膜的微观结构和电性能。实验发现,样品经过共烧试验后:在不掺杂任何助剂的情况下,银厚膜卷曲、分层,方阻高达1.14 m? /□;然而当加入2wt. % ZnO时,方阻减少到0.97 m?/□;当ZnO含量增至5wt. %时,方阻又开始变大至1.15m?/□。随着烧结温度的升高,银厚膜变得更加致密,方阻变小。当烧结温度为910°C时,银层对基体的附着力增加到0.85kgf·mm-2。在825-900℃烧结时,银晶粒的平均晶粒生长指数n为3.58,晶粒生长所需的平均活化能Q为47 kJ/mol,这表明银厚膜的晶粒生长机制为表面扩散机制。(2)研究了铁氧体掺杂及复合掺杂(ZnO-BaTiO3、ZnO-SiTiO3)银浆的性能,发现当掺杂4%铁氧体时,银层在900°C下具有好的烧结行为,其中铁氧体、BaTiO3、SiTiO3在银层的烧结收缩过程中均起到骨架作用。(3)开展了中试试验,在对氧化锌掺杂样品放大实验后存在的粘网、烧结不匹配问题进行了分析,优化了浆料配方、印刷工艺和烧结工艺等,进一步研究了复合掺杂氧化锌和钛酸钡的内电极浆料体系。通过复合掺杂制备的银浆样品经过丝网印刷、流延工艺后在880°C排胶烧结,获得了性能较好2012型磁珠器件,X-射线透射观察内电极引出端无内缩,电极附着良好。器件样品通过涂银封端、烘银烧银后,测得其电感量平均值为22.67μH(商用磁珠感量为19.5-32.5μH)。由此可知实验样品的电性能满足商用要求,自制银浆可以满足电感生产所需浆料性能要求。(4)研究了化学还原法制备银钯合金粉。探索了不同反应条件如反应温度、保护剂用量、银钯含量比等对银钯合金粉粒径、分散性的影响。实验发现,在55°C下还原的银钯合金粉为球形,具有好的单分散性;保护剂用量越高,获得的颗粒粒径越小;而钯含量越高,则容易造成团聚,难以获得分散性好的纳米颗粒,而且其浆料样品所需的共烧温度也较高。其中Ag95Pd05粉体配置成的浆料与陶瓷基体共烧,具有好的烧结匹配性,获得的电极层附着力好,厚膜致密。
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