貴金屬導體漿料和賤金屬導體漿料效能介紹

厚膜導體漿料

厚膜導體是厚膜電路的一個重要組成部分，主要作電路的內部互連線、多層佈線、外貼元器件的焊區、電容器電極、電阻器引出端、低阻值電阻器、電感器、厚膜微帶等。導體漿料的導電相（功能相）通常以球形、片狀或纖維狀分散於基體中，構成導電通路。導電相決定了導體漿料的電效能，並影響厚膜燒成後的物理和機械效能。

根據材料的化學性質，厚膜導體漿料可以分為貴金屬導體漿料和賤金屬導體漿料。

貴金屬導體漿料

貴金屬導體漿料是以Ag、Au、Pd、Pt等金屬及其合金作為導電相的導體其效能穩定、工藝成熟。目前應用得較普遍的貴金屬導體有Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Au-Pd、Au-Pt、Au等。

銀導體漿料

Ag是導電效能很好的金屬材料，價格比Au、Pd、Pt等其它貴金屬低，在生產中得到廣泛的應用。但Ag導體作為厚膜混合電路的導電帶、電容器電極及電阻的端接材料時會產生Ag + 的電遷移問題，造成元器件失效。電遷移是指在溼熱的環境中在直流電場作用下金屬呈離子形態從陽極到陰極，產生沉積的一個電化學過程。因此厚膜導體漿料的功能相一般不用純Ag導體。在銀中新增氧化鎘等可以在一定程度上抑制銀離子遷移。

Ag-Pd導體漿料是目前厚膜電路中應用得最廣泛的一種導體漿料。在Ag中加入一定量的Pd製備的Ag-Pd導體漿料可有效地抑制銀離子的遷移。Ag-Pd導體漿料與目前常用的電阻漿料相容性好導體中Pd含量高時可與Pd-Ag電阻同時燒成Pd含量低時可以和釕系電阻同時燒成。在Ag-Pd導體漿料中Ag-Pd導體的電阻隨銀含量增多而降低但銀含量過多不僅會引起Ag+的遷移，還會使浸焊性降低。Pd含量過多也會使焊料的溼潤性變差。Ag-Pd導體中Pd含量通常為15~25wt%典型值為20wt%。為改善Ag-Pd導體對焊料的溼潤性和提高導體膜與基板的附著強度在導體中可新增Bi2O3。

為降低Ag-Pd導體的成本而開發的Ag-Pt導體是在Ag中加1~3wt% Pt取代Pd而製成。Ag-Pt導體的抗焊料侵蝕效能優良，但存在銀離子遷移問題。如果製成Ag-Pd-Pt導體就可以較有效地防止銀離子的遷移。Ag-Pt導體也有不用玻璃粘結相而加入一定量的CuO、CdO等製成無釉導體。

金導體漿料

Au導體漿料主要用於高可靠性或多層佈線電路、微波混合積體電路、與薄膜技術相配合的電路也可用作管芯鍵合或導線鍵合的焊區。在各種導體漿料中Au漿料印出的導線最微細目前可達到的線寬與線間隔為50~70m。但是玻璃粘結型的普通Au導體在反覆燒成時膜與基板的附著強度下降還會使玻璃上浮在膜的表面焊接效能變差。無釉Au導體採用TiO2、CuO、CdO等金屬氧化物來代替玻璃作為粘結相，燒成時這些氧化物與氧化鋁基板發生化學反應，生成CuAl2O4、CdAl2O4等尖晶石型化合物起到粘結的作用。無釉Au導體在多次燒結時無普通Au導體的缺點，不會因玻璃軟化而改變佈線圖形燒成膜因不含玻璃也容易進行導線或晶片鍵合。在無釉Au導體中Au佔粉料的90~95wt燒成需要950℃~1000℃的高溫。

為了改善普通Au導體附著強度較差的缺點，在Au中加入一定量的Pd，形成Au-Pd導體。Au-Pd系導體不僅附著強度高，可焊性也好，而且能與Pd-Ag系電阻同時燒成，形成低噪聲接觸。Au-Pd導體漿料中各主要成分可取如下範圍Pd為8~l5wt%，Au為73~80wt%，玻璃佔12 ~l9wt%。

Au-Pt、Au-Pd-Pt系導體材料適用於高可靠的使用場合如軍用、航空航天Au-Pt系導體容易上錫是一種優良的電阻端接材料但價格昂貴。

賤金屬導體漿料

混合積體電路目前仍大量採用貴金屬作導體材料為了降低電路成本還開發了Cu、Al、Ni等賤金屬導體和其他漿料。

銅基導體漿料

Cu厚膜導體具有比Au厚膜導體更為優良的高頻特性和導電性，適用於高速電路，而且也沒有Ag+遷移的缺陷。Cu厚膜導體與基片附著好生成CuAl2O4可焊性好、適於多層結構。但當溫度較高時Cu會發生氧化致電阻率增大因此必須在中性氣氛中燒成並且只能在低溫下使用。目前報道的Cu導電漿料的抗氧化技術主要有Cu粉表面鍍銀、漿料中新增還原劑保護、Cu粉進行有機磷化合物處理、聚合物稀溶液處理、偶聯劑處理等。也可採用溶膠-凝膠法在Cu粉的表面包覆一層SiO2-Al系薄膜包覆的薄膜能夠提高Cu粉在高溫燒結過程中的抗氧化性還降低了Cu粉的燒結溫度。

鋁基導體漿料

Al導體的優點是價格便宜，電效能穩定。Al和Si易於形成阻擋接觸，常用作Si太陽能電池的背面場的材料。Al對PTC熱敏電阻瓷體具有良好的歐姆接觸特性，因此Al導體也用來作為PTC熱敏電阻的電極材料。但Al導體的主要缺點是耐衝擊電流較低。在較大的衝擊電流作用下，在電極的接觸處容易出現拉弧現象嚴重時還會燒燬電極。因此常在Al電極上再燒滲一層Ag電極作為二次保護的措施。

鎳基導體漿料

Ni導體的導電性比Cu差，焊接性也差。主要用於等離子顯示器的電極。用Ni導體代替Ag導體，可以克服Ag電極在等離子顯示板上比較嚴重的濺射現象，大大延長等離子顯示板的壽命。

而鎳合金漿料由於其成本較低、電阻值適中、TCR值穩定和抗高溫蠕變性等優點，已逐漸替代銀鈀漿料，成為電子yan厚膜霧化芯的專用發熱漿料。