溶胶凝胶玻璃对ltcc用铜浆性能的影响

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1、溶胶凝胶玻璃对LTCC用铜浆性能的影响Influenceofsol-gelglassonthepropertyofcopperpasteforlowtemperatureco-firedceramic学科专业：材料学研究生：陈骏指导教师：杨德安教授天津大学材料科学与工程学院二零一五年十二月摘要本文利用溶胶凝胶手段将SiO2-B2O3-ZnO-BaO玻璃体系通过两种方式引入到铜浆中，一种是常用的玻璃粉混合，一种是玻璃包覆。将制得的铜浆印刷到低温共烧陶瓷(LTCC)基片上，采用湿N2排胶，干N2烧结，获得了

2、结构致密，导电性能良好且与LTCC基片紧密结合的铜膜。分别采用SEM、EDS等分析测试手段，通过对材料表面和断面的显微结构、元素分布的分析，研究了不同玻璃含量、烧结温度和保温时间对铜膜致密性和导电性的影响。以正硅酸乙酯、硼酸、乙酸锌、乙酸钡作为原料，通过控制加水量和醋酸的加入量，探索了pH和水硅比对凝胶时间的影响，制备了较为均匀稳定的玻璃溶胶。此外，结果表明加入聚乙二醇1500和乙二醇可以改善玻璃粉的分散性。将不同配方的玻璃粉压成小柱在800-900℃下煅烧，结果表面B1组分SiO2:B2O3:ZnO:

3、BaO=20:30:30:20可以在900℃下软熔且与基片润湿性良好。将B系列组分玻璃粉与铜粉混合制备铜浆并在910℃下烧结60min，结果表明，当玻璃相含量较少时，玻璃组成对铜膜导电性能的影响没有明显差异。通过控制不同的溶胶量制备了不同玻璃量包覆铜粉。其中1wt%玻璃包覆铜粉表面相对光滑，外形较为规则，分散性较好。将玻璃包覆铜粉制备成铜浆并研究了不同烧结温度和保温时间对铜膜和LTCC基片显微结构和性能的影响，结果表明在910℃下烧结60min，铜膜最为致密，导电性能和结合情况都较好。研究了玻璃量对铜膜

4、烧结的影响，结果表明由1wt%玻璃包覆铜粉制备的铜浆在910℃下烧结60min，结构致密，方阻仅为1.9mΩ/□，而且与LTCC基片结合状况良好。比较了铜浆中玻璃相两种不同的引入方式，结果表明玻璃粉包覆制备的铜浆烧结后表面更为干净，导电性能较好；而玻璃粉混合制备的铜浆烧结后容易在表面残留玻璃相。关键词：溶胶凝胶；玻璃包覆；铜膜；玻璃含量；烧结条件ABSTRACTInthispaper,SiO2-B2O3-ZnO-BaO(SBZB)glasswaspreparedorcoatedoncopperpowde

5、rbysol-gelroute,respectively.As-preparedcopperpastewasprintedontheLTCCsubstrate,followedbyburningoutinwetN2andsinteringinN2.Aftersintering,awell-densecopperfilmwithgoodelectricalconductivityandgoodbondingbehavioronLTCCsubstratewasobtained.Themicrostructu

6、reandelementsdistributionwerestudiedbySEMandEDS.Effectsofglasscontent,sinteringtemperatureandholdingtimeonthepropertiesofdensificationandconductivitywereanalyzed.TEOS,boricacid,bariumacetateandzincacetatewasaddedtosolutiontoformsol.Auniformandstablesolco

7、uldbeobtainedbycontrollingtheamountofwaterandglacialaceticacid.EffectsofpHandH2O/Simolarratioonthegeltimewerestudied.Inaddition,thedispersityofglasspowderwasimprovedbyadditionofPEG1500andglycol.SBZB(20:30:30:20)glasscouldbesoftenedandwettheLTCCsubstrateu

8、nder900℃.ThecopperpastewaspreparedbymixingB1-B3glasswithcopperpowder.Theglasscompositionhadlittleinfluenceontheconductivityofthecopperfilmwithlittleglassaftersinteringat910℃for60min.Theglasscoatedcopperpowderwaspreparedbyc