LTCC通孔漿料的制作工藝研究報告

   前 言

低溫共燒陶瓷(LTCC)技術是一種新型多層基板工藝技術，采用了獨特的材料體系，因其燒結溫度低，可與金屬導體共燒，從而提高了電子器件性能。該技術已廣泛應用于宇航工業(yè)、軍事、無線通信、全球定位系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、汽車等領域。

文中提出了對于LTCC通孔金漿料理想金粉的平均顆粒大致要求，將兩種不同形貌金粉制備成通孔漿料，在生瓷上進行填孔匹配性測試，為基于生瓷的LTCC用導體漿料的開發(fā)做基礎研究。

實驗制備

1、通孔漿料的制備

先將兩種金粉分別按金粉、玻璃粉、有機載體按90∶2∶6比例進行攪拌混合(剩余有機載體為2%)，再在三輥軋機上進行輥軋，待輥軋細度小于8μm，且輥軋遍數(shù)不少于10遍后，測試漿料的粘度，最后加入剩余的有機載體調整漿料的粘度使得到的兩種金漿料的粘度控制在(500±50) Pa·s，以保證金漿料的填孔效果。

2、LTCC樣品制備

兩種金粉制備的金漿料分別通過掩膜印刷在A6生瓷上進行填孔，生瓷片孔徑為200μm/300μm，在65℃下，10min烘干后對其填空效果進行觀察，選擇表面平整，無裂紋的生瓷片進行疊層。

等均壓疊層層數(shù)為6層，疊層參數(shù)3000PSI，70℃，15min，然后將制備的LTCC基片放置在箱式爐中燒結升溫7℃/min，燒結溫度850℃，保溫10min，得到LTCC直通孔樣品，編號1—2分別對應兩組金漿料。

結果分析

1、金粉參數(shù)

圖1為兩種金粉的SEM照片，從圖1(a)中可以看出，金粉為片狀與球狀的混合金粉，其中球狀金粉較細且有團聚現(xiàn)象，粒徑在0.2μm 左右，片狀金粉則在1μm以上，結合圖1(c) 可以看出金粉粒徑分布較寬，由于金粉有團聚現(xiàn)象，SEM粒徑測試值較粒度儀測試值小。從圖1(b)中可以看出，金粉為球狀金粉分散性較好。圖1(d)為粒徑分布圖，顯示粒徑在0.4～2μm，與ESM結果接近。由于各種金粉的粒徑不一，在燒結過程中所表現(xiàn)的收縮也會不同，通過與生瓷片的共燒實驗，根據(jù)燒結后金漿料的突出高度可以篩選出適用于生瓷的金粉形貌。

2、金漿料燒結后突出高度

圖2為共燒后LTCC樣品不同孔徑金漿料的突出高度，從圖2可以看出，隨著孔徑的增大，突出高度增加。這是因為當孔徑較大時，孔內的金導體較多，在燒結過程中產(chǎn)生的熱應力較大，從而導致金導體膨脹較劇烈，突出較高。

3、金漿料與生瓷片的匹配性

圖3為兩組LTCC樣品不同孔徑的截面圖，從圖3中可以看出金漿料與基片間燒結匹配良好，在界面處都沒有出現(xiàn)裂紋等不良現(xiàn)象。但樣品1中金層有明顯突出，隨孔徑增大，突出高度增加，通孔周圍存在瓷體突起變形現(xiàn)象，造成熟瓷基板表面不平整，且這種不平整也隨孔徑增大而增加。樣品2中金層的表面突出高度較小，基板平整，說明金導體與基片匹配良好。

4、金漿料燒結表面

圖4(a)是樣品1的金漿料填空表面形貌，從圖4(a)可以看出，填空金漿料表面出現(xiàn)少部分突起，與陶瓷片交界處出現(xiàn)微裂紋。圖4(b)是樣品2的金漿料填空表面形貌，從圖4(b) 可以看出，金層與陶瓷面基本保持一致，且金膜致密。

結 論

通過兩種不同形貌、粒徑的金粉制備的通孔金漿料在生瓷上進行填孔實驗，實驗結果表明，當金粉形貌為球形，且顆粒分布集中，所制備的金導體漿料燒結后在陶瓷上的突出高度小于10μm，符合一般LTCC技術要求，金漿料均與生瓷片燒結匹配良好，金層致密無裂紋；片狀金粉所制金漿料燒結收縮小，突出高度較大，與生瓷匹配較差，金層表面出現(xiàn)微裂紋。本研究的結果對A6生瓷體系的LTCC通孔金漿料研制提供了技術支持，也為研發(fā)其他體系LTCC通孔金漿料提供了參考。

文章內容參考來源：金粉對LTCC通孔金漿料共燒的影響 張建益，黨麗萍，王要東