高频元器件用导电Ag端浆及La2O3-xSiO2低介陶瓷材料的研究

论文摘要

本文以多层片式电感（MLCI）端电极用导电银浆和La2O3-xSiO2低介陶瓷材料为研究对象,用XRD、SEM、X-ray、EDS、Aglient仪器等分析手段,对导电银厚膜的微观结构、电性能、附着力、晶粒生长机理进行深入研究,并对其应用的工艺条件进行了讨论。研究了La2O3-xSiO2陶瓷微观结构的变化与介电性能的关系。（1）研究表面活性剂（SU296）、玻璃粉量和烧结温度对银厚膜微观结构的影响。浆料的表观粘度随着SU296加入量的增加明显减小,这有利于缩短厚膜的流平时间,但过量的表面活性剂会因厚膜表面张力的减小而恶化厚膜的流平性。与不含表面活性剂的厚膜相比,1.5 wt.%表面活性剂/粉体的厚膜烧结后更加致密,晶粒的横向生长明显。厚膜的附着力和方阻随着玻璃粉含量的增加而增加。烧结温度对厚膜也有重要的影响,烧结温度偏低,晶粒生长不明显,膜的致密度低,烧结温度过高,玻璃相溢到厚膜表面,影响厚膜的电性能和电镀效果。研究显示:在850°C下,掺杂5 wt.%玻璃/银粉的厚膜有高的附着力(119 Kgf·cm-2)、优良的电性能（5.4mΩ/□）和好的电镀效果。（2）对掺杂少量电子玻璃的银厚膜的晶粒生长机理和微观结构进行了研究。玻璃相可以明显降低烧结膜的活化能（Q=33±3kJ/mol）,增加厚膜的烧结活性。晶粒的生长机理为表面扩散方式,其优先生长方向是（111）面。烧结温度对多面-去多面的晶界的影响远远大于保温时间的影响。在高温下,晶界经历了去多面的转变,变的比较光滑。在电沉积的初始阶段,SEM显示Ni颗粒首先选择在多面晶界的棱角处沉积,然后沿着阶梯生长,最终覆盖整个银厚膜。（3）对La2O3-xSiO2陶瓷体系的微波介电性能进行了研究。随着烧结温度（1300-1580℃）的增加, La2O3-xSiO2陶瓷体系的介电常数（εr）和Q×f值增加,而τf趋向更负;随着烧结温度和x的增加,样品由磷灰石型的La9.33Si6O26相最终转化为La2Si2O7·0.5SiO2固溶相。结果表明:La2O3-3.0SiO2陶瓷在1500℃下烧结4h具有良好的介电性能:εr=8.89,Q×f=20673GHz （11.69GHz）,τf = -100 ppm/°C。（4）将制备的导电银浆应用到MLCI中,并对银浆的各工艺条件进行了研究。结果显示:MLCI具有良好的机械和电学性能,能满足射频应用的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 厚膜电子浆料概述
• 1.1.1 国内外电子浆料的发展现状
• 1.1.2 厚膜电子浆料的分类
• 1.2 端电极的形成机理及对浆料的工艺要求
• 1.2.1 端电极的形成及导电机理
• 1.2.2 浆料涂覆的工艺要求
• 1.3 导电 Ag 浆主要原料的研究进展
• 1.3.1 Ag 粉的制备及其对浆料性能的影响
• 1.3.2 粘结相的研究进展及其对浆料性能的影响
• 1.3.3 有机载体的制备及其对浆料性能的影响
• 1.4 高温烧结型导电 Ag 端浆存在的问题及发展趋势
• 1.4.1 导电 Ag 浆存在的问题
• 1.4.2 高温烧结型导电 Ag 浆的发展趋势
• 1.5 低介陶瓷材料体系的研究进展
• 20₃ 系低介陶瓷材料'>1.5.1 Al₂0₃系低介陶瓷材料
• 20₄ （M=Mg，Zn） 系低介陶瓷材料'>1.5.2 MAl₂0₄ （M=Mg，Zn） 系低介陶瓷材料
• 1.5.3 硅酸盐系低介陶瓷材料
• 1.6 本文的研究背景、内容和创新点
• 1.6.1 本文的研究背景
• 1.6.2 本文的研究内容
• 1.6.3 论文的创新点
• 第二章 实验方法和设备
• 2.1 实验主要原料及设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 其他
• 2.2 浆料的制备及表征
• 2.2.1 有机载体的制备
• 2.2.2 玻璃相的制备及表征
• 2.2.3 导电相的制备和表征
• 2.2.4 导电银端浆的制备和表征
• 20_3-xSi02 低介陶瓷材料的制备'>2.3 La₂0_3-xSi02 低介陶瓷材料的制备
• 2.3.1 实验制备工艺
• 2.3.2 实验步骤
• 20_3-xSi0₂ 低介陶瓷材料的表征'>2.4 导电厚膜和 La₂0_3-xSi0₂低介陶瓷材料的表征
• 2.4.1 厚膜方阻测试
• 2.4.2 微观形貌分析
• 2.4.3 XRD 相结构分析
• 2.4.4 厚膜电极 X-ray 透射分析仪
• 20_3-xSi0₂ 低介陶瓷材料的介电性能测试'>2.4.5 La₂0_3-xSi0₂低介陶瓷材料的介电性能测试
• 第三章 导电银厚膜端电极浆料的研究与制备
• 3.1 前言
• 3.2 实验过程
• 3.2.1 试样制备
• 3.2.2 样品测试
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 浆料的流变性能研究
• 3.3.2 表面活性剂对浆料流变性的影响
• 3.3.3 银厚膜的机械和电学性质
• 3.3.4 烧结温度对银厚膜微观结构的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 导电银厚膜的晶粒生长机理及微观结构研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 试样制备
• 4.2.2 样品测试
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 银厚膜晶粒的取向性生长和微观结构研究
• 4.3.2 银厚膜的晶粒生长机理研究
• 4.3.3 多面-去多面晶界的研究
• 4.3.4 纳米镍颗粒在厚膜表面的电沉积研究
• 4.4 本章小结
• 20_3-xSi0₂ 低介微波介质陶瓷材料的研究'>第五章 La₂0_3-xSi0₂低介微波介质陶瓷材料的研究
• 5.1 引言
• 5.2 样品的 TG/DSC 分析
• 5.3 样品的相结构分析
• 5.4 样品的微观形貌分析
• 20_3-xSi0₂ 陶瓷的介电性能测试'>5.5 La₂0_3-xSi0₂陶瓷的介电性能测试
• 20_3-xSi0₂ 随烧结温度的变化关系'>5.5.1 La₂0_3-xSi0₂随烧结温度的变化关系
• 20_3-xSi0₂ 的介电性能研究'>5.5.2 1500℃下 La₂0_3-xSi0₂的介电性能研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 导电银浆在多层片式电感中的应用
• 6.1 多层片式电感芯片的制备工艺
• 6.1.1 制浆
• 6.1.2 流延下盖
• 6.1.3 印刷/叠层
• 6.1.4 流延上盖
• 6.1.5 烘干、切割
• 6.1.6 排胶
• 6.1.7 烧结
• 6.1.8 倒角
• 6.2 多层片式电感的端电极结构
• 6.3 导电银端浆在多层片式电感中的应用
• 6.3.1 涂银
• 6.3.2 烘银
• 6.3.3 烧银
• 6.3.4 电镀
• 6.3.5 性能测试
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件