1、精选课件ppt1第二章第二章 导电材料导电材料精选课件ppt2电导率无限大电导率106 s/m电导率10-7 104 s/m电导率 10-7 s/m精选课件ppt3各种材料在室温下的电阻率各种材料在室温下的电阻率精选课件ppt4是电子元器件和集成电路中应用最广泛的是电子元器件和集成电路中应用最广泛的一种材料，一种材料，用来制造传输电能的电线电缆，用来制造传输电能的电线电缆，传导电信息的导线、引线和布线。传导电信息的导线、引线和布线。导电材料导电材料 精选课件ppt5 良好的导电性能；良好的导电性能；根据使用目的不同，除了导电性外，有时还根据使用目的不同，除了导电性外，有时还要求有足够的要求有足
2、够的机械强度、耐磨、耐高温、抗氧机械强度、耐磨、耐高温、抗氧化、耐蚀、高的热导率化、耐蚀、高的热导率等。等。导电材料最主要的性质：导电材料最主要的性质：精选课件ppt6常用导电材料常用导电材料2.1 金属导电材料金属导电材料2.2 电极和电刷材料电极和电刷材料2.3 厚膜导电材料厚膜导电材料2.4 薄膜导电材料薄膜导电材料2.5 复合材料导电材料复合材料导电材料精选课件ppt72.1 金属导电材料金属导电材料精选课件ppt8 1 定义定义:导电材料导电材料:指电流容易通过的材料。常用作电指电流容易通过的材料。常用作电极、电刷、电线等。极、电刷、电线等。作为导电材料，希望其电阻率尽可能地小作为导
3、电材料，希望其电阻率尽可能地小(10-6 m)。但是，为了满足其他条件，例如机械强。但是，为了满足其他条件，例如机械强度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况也会使用电阻率较大的。也会使用电阻率较大的。2.1.1 金属导电材料概论金属导电材料概论 精选课件ppt92导电材料的电气性质导电材料的电气性质 :导体的电阻率导体的电阻率 L：材料与长度：材料与长度 A：断面积成反比：断面积成反比(1)电阻与电阻率电阻与电阻率ALR(2)电阻温度系数电阻温度系数导体的电阻随温度的变化而变化。温度为的电阻可表示为导体的电阻随温度的变化而变化。温度为的电阻可表示为
4、：RT=RT11+aT1(T-T1)RT1为在基准温度为在基准温度T1的电阻的电阻,aT1为在基准温度为在基准温度T1的电阻温度系数的电阻温度系数精选课件ppt10精选课件ppt11l IEC(国际电工委员会标准国际电工委员会标准)规定，电阻率为规定，电阻率为1.7241 cm的标准软铜的电导率作为的标准软铜的电导率作为100，其他材料的电导率与之比较，以百分电导率表示。其他材料的电导率与之比较，以百分电导率表示。精选课件ppt12n 电导率大电导率大;n 易连接易连接;n 较大的抗拉强度、易弯曲、容易加工成型较大的抗拉强度、易弯曲、容易加工成型;n 耐腐蚀耐腐蚀;n 产量大、价格低等。产量大
5、、价格低等。3 金属导电材料应具备的条件金属导电材料应具备的条件精选课件ppt13常用的金属导电材料：常用的金属导电材料：铜、铝、铁、钨、锡铜、铝、铁、钨、锡等等。铜、铝、铁铜、铝、铁主要用于制作导线或母线。主要用于制作导线或母线。钨钨的熔点较高，可用它制作灯丝。的熔点较高，可用它制作灯丝。锡锡的熔点低，主要用作导线的接头焊料。的熔点低，主要用作导线的接头焊料。其他良导体材料还有很多，如银、铬、镁、锌、锰、其他良导体材料还有很多，如银、铬、镁、锌、锰、镍等，因为它们的蕴藏量少，价格高，故很少采用。镍等，因为它们的蕴藏量少，价格高，故很少采用。精选课件ppt14精选课件ppt15精选课件ppt1
6、62.1.2 铜及铜合金铜及铜合金铜是最重要的导电金属，电阻很小，并且有很高的可铜是最重要的导电金属，电阻很小，并且有很高的可锻性和延展性，以及良好的耐蚀性。锻性和延展性，以及良好的耐蚀性。铜分铜分硬铜和软铜硬铜和软铜两种。两种。硬铜硬铜:机械强度较高，常用于电车触滑线、架空电力线机械强度较高，常用于电车触滑线、架空电力线路用的裸铜线、配电装置用的母线和电机整流子片等。路用的裸铜线、配电装置用的母线和电机整流子片等。软铜软铜:机械强度比硬铜低，常用作电线、电缆的线芯。机械强度比硬铜低，常用作电线、电缆的线芯。精选课件ppt17精选课件ppt18由于纯金属的抗拉强度都比较低，所以在由于纯金属的抗
7、拉强度都比较低，所以在 对抗拉对抗拉强度要求高的场合，强度要求高的场合，应采用热处理应采用热处理 的金属或合金的金属或合金.为什么合金比纯金属的强度、硬度大？为什么合金比纯金属的强度、硬度大？1 形成固溶体产生晶格畸变，形成固溶体产生晶格畸变，阻碍外力对材料引起的形变阻碍外力对材料引起的形变 2 金属间化合物形成金属间化合物形成 精选课件ppt19铜合金和纯铜相比：具有更好机械性能；铜合金和纯铜相比：具有更好机械性能；其电导率比纯铜稍低；其电导率比纯铜稍低；铜合金更加常用。铜合金更加常用。精选课件ppt20铜铜-铬线：铬线：电话线、输电线、大直径架空线电话线、输电线、大直径架空线铜铜-镍镍-硅
8、合金线：硅合金线：导电发条、高抗拉强度架空通讯线和导电发条、高抗拉强度架空通讯线和 无轨电车电缆线等。无轨电车电缆线等。铜铜-铍合金线：铍合金线：轴承、弹簧，无轨电车和地铁电缆，轴承、弹簧，无轨电车和地铁电缆，特别适用于高湿场合。其缺点是铍的价格高。特别适用于高湿场合。其缺点是铍的价格高。精选课件ppt21铝是仅次于铜电导率的金属；相对密度为铜的1/3；铝的储量比较丰富。近年来内由于铜产量的不足而作为铜的代替品被广泛应用。2.1.3 铝及铝合金铝及铝合金精选课件ppt22铝：电导率为61%（仅次于银、铜、金），相对密度为铜的13。它可以代替铜导线制成高压配电线，160kV以上用的钢丝增强铝电缆
9、、合金增强铝线、全铝增强铝线等。国际上通用的硬铝线则主要用于送、配电线，它只能在90以下连续使用。对于大容量高压输电导线要在150下连续工作，需要含Zr（锆）等耐热铝合金；而变电所用的母线则要在200 下连续工作，必须使用超耐热铝合金。精选课件ppt23为了解决纯铝抗拉强度低的缺点，加入为了解决纯铝抗拉强度低的缺点，加入硅、铜、镁硅、铜、镁等等热处理后获得相应合金。热处理后获得相应合金。铝镁硅合金铝镁硅合金铝锌镁合金铝锌镁合金精选课件ppt24l 电极：是电容器的重要组成部分，它在电容器电极：是电容器的重要组成部分，它在电容器 中起着形成电场，聚集电荷的作用。中起着形成电场，聚集电荷的作用。2
10、.2 电极和电刷材料电极和电刷材料l电容器：由两块电容器：由两块正负电极正负电极和夹在和夹在中间的绝缘介质中间的绝缘介质组成组成,主要原理充、放电。主要原理充、放电。电电 介介 质质金属极板金属极板金属极板金属极板2.2.1 电容器电极材料电容器电极材料 2.2.2 引出线引出线2.2.3 电刷材料电刷材料2.2.1 电容器电极材料电容器电极材料精选课件ppt25精选课件ppt26n应具有优良的导电性能，体积电阻率要小；应具有优良的导电性能，体积电阻率要小；n具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化；n应有良好的机械性能。如不易变形、压延性和柔韧应有良好
11、的机械性能。如不易变形、压延性和柔韧性要好、抗拉强度高、与电容器工艺匹配；性要好、抗拉强度高、与电容器工艺匹配；n密度小，热导率大；密度小，热导率大；n易于焊接，具有适当的熔点和沸点；易于焊接，具有适当的熔点和沸点；n材料来源广泛，价格便宜。材料来源广泛，价格便宜。电极材料应满足的性能电极材料应满足的性能精选课件ppt27 电极常用材料电极常用材料铝材铝材l 铝的导电性能仅次于金、银和铜，是一种良好的铝的导电性能仅次于金、银和铜，是一种良好的 导电材料。导电材料。l 由于铝的面心立方晶格结构而富于延展性，具有由于铝的面心立方晶格结构而富于延展性，具有 优良的加工性。其机械强度良好。优良的加工性
12、。其机械强度良好。l 比重小。比重小。电于元器件中，铝被广泛用作电极和引线材料原因电于元器件中，铝被广泛用作电极和引线材料原因1 铝箔铝箔2 铝膜铝膜精选课件ppt28铝箔电极成分铝箔电极成分1 铝箔铝箔精选课件ppt291 杂质：杂质：主要是主要是 Fe、Si、Cul Fe：危害最大危害最大。它在铝中的溶解度极小，它在铝中的溶解度极小，在室在室温下几乎不溶于温下几乎不溶于Al，至共晶温度，至共晶温度(655)达最大达最大溶解度时也仅为溶解度时也仅为0 04%Fe。在高纯铝中，极微。在高纯铝中，极微量的量的Fe(如如0.003%)也常常发生原子的非平衡也常常发生原子的非平衡偏聚现象，从而阻碍立
13、方织构的形成和发展，降偏聚现象，从而阻碍立方织构的形成和发展，降低电容量增加漏电流。因此，严格控制低电容量增加漏电流。因此，严格控制Fe在在高纯铝箔中的含量及存在形态。高纯铝箔中的含量及存在形态。影响铝箔电极性能的主要因素影响铝箔电极性能的主要因素：1 杂质杂质 2 晶粒大小晶粒大小精选课件ppt30lSi：Si在在Al中的溶解度比较大，对铝性中的溶解度比较大，对铝性能的影响比较复杂能的影响比较复杂，一般认为在高纯铝，一般认为在高纯铝中中Si的存在可加速的存在可加速Fe的体扩散促使的体扩散促使AlxFeySiz三元化合物的析出，有利于立三元化合物的析出，有利于立方织构的形成和发展方织构的形成和
14、发展.精选课件ppt31lCu:少量少量Cu在高纯铝中处于偏聚态，在高纯铝中处于偏聚态，Cu的标准电极电位比的标准电极电位比Fe、Si的高，它强烈的高，它强烈促进铝的坑道腐蚀含适量的促进铝的坑道腐蚀含适量的Cu可细化可细化晶粒晶粒,提高铝箔的强度提高铝箔的强度.精选课件ppt32铝箔制备工艺铝箔制备工艺l高纯铝铸锭经高纯铝铸锭经600 左右均匀化处理后左右均匀化处理后 在在540 热轧热轧,热轧板分别经热轧板分别经450 左左右中间退火后右中间退火后，直接冷轧至，直接冷轧至0.1mm厚度，厚度，最后经成品退火获软态箔材。最后经成品退火获软态箔材。精选课件ppt33铝箔制造车间铝箔制造车间铝箔铝
15、箔精选课件ppt34 影响机械性能，晶粒粗大，强度下降影响机械性能，晶粒粗大，强度下降 研究方向研究方向晶粒细化晶粒细化2 晶粒大小晶粒大小精选课件ppt35化学性能稳定。化学性能稳定。铝金属化膜在大气中虽易铝金属化膜在大气中虽易氧化，但氧化后生成一层胶薄的氧化铝，氧化，但氧化后生成一层胶薄的氧化铝，成为大然保护层，防止继续氧化，另外对成为大然保护层，防止继续氧化，另外对潮湿气氛不敏感。因此介质蒸上铝膜后可潮湿气氛不敏感。因此介质蒸上铝膜后可以在大气环境中储存；以在大气环境中储存；2 铝膜铝膜铝金属化膜作为电极具有的特性：铝金属化膜作为电极具有的特性：精选课件ppt36铝膜的导电性能十分优良；
16、铝膜的导电性能十分优良；具有自愈功能，由于疵点区域电极短路闪火，具有自愈功能，由于疵点区域电极短路闪火，产生氧化作用，使短路部位形成氧化锌从而产生氧化作用，使短路部位形成氧化锌从而对应的电极绝缘。对应的电极绝缘。铝的沸点高、临界温度高、易于沉积铝的沸点高、临界温度高、易于沉积。精选课件ppt37工艺方法：工艺方法：（1）蒸发蒸发 （2）溅射溅射 包括：包括：真空离子蒸发真空离子蒸发 磁控溅射磁控溅射 激光溅射等激光溅射等 铝金属化膜制备铝金属化膜制备精选课件ppt38l真空中将高纯度铝真空中将高纯度铝加热气化、使表面加热气化、使表面组分以原子团或离组分以原子团或离子形式被蒸发出来子形式被蒸发出
17、来蒸发并沉积在介质蒸发并沉积在介质薄膜上。薄膜上。（1）蒸发镀膜工艺）蒸发镀膜工艺精选课件ppt39停止蒸发源和基片的加热，停止蒸发源和基片的加热，待扩散泵冷却后即可取片待扩散泵冷却后即可取片设备抽真空设备抽真空加热器使蒸发源的金属丝熔化加热器使蒸发源的金属丝熔化加热村底到加热村底到300-400 300-400 左右左右,一般铝膜需要一般铝膜需要l-1.5l-1.5微米厚微米厚优点：优点：系统操作简单系统操作简单缺点：缺点：膜与基片间附着力小。膜与基片间附着力小。精选课件ppt40（2）溅射工艺）溅射工艺l以一定能量的粒子以一定能量的粒子（离子或中性原子、（离子或中性原子、分子）轰击固体表分
18、子）轰击固体表面，使固体近表面面，使固体近表面的原子或分子获得的原子或分子获得足够大的能量而最足够大的能量而最终逸出固体表面的终逸出固体表面的工艺。溅射只能在工艺。溅射只能在一定的真空状态下一定的真空状态下进行进行。精选课件ppt41磁场控制磁场控制Ar离子离子碰撞靶材，碰撞靶材，溅射出靶材原子溅射出靶材原子设备抽真空设备抽真空Ar离子化离子化通过偏压使通过偏压使ArAr离子加速离子加速靶材原子靶材原子沉积到硅片沉积到硅片精选课件ppt42：1)能在低温下把高熔点的材料能在低温下把高熔点的材料 制成薄膜；制成薄膜；2)淀积膜与基片的附着力强；淀积膜与基片的附着力强；3)避免了加热材料的沾污，提
19、高了避免了加热材料的沾污，提高了 淀积膜的纯度；淀积膜的纯度；4)能在大面积上淀积能在大面积上淀积 厚度均匀的薄膜；厚度均匀的薄膜；5)采用反应溅射，可制取各种化合物淀积膜；采用反应溅射，可制取各种化合物淀积膜；6)能够控制膜的成分，制取各种不同成分和配比的薄膜能够控制膜的成分，制取各种不同成分和配比的薄膜。缺点：缺点：淀积速率较低，不能大批量生产、靶要预先制备、淀积速率较低，不能大批量生产、靶要预先制备、利用率不太高利用率不太高 精选课件ppt43磁控溅射工艺控制参数：磁控溅射工艺控制参数：基底温度；基底温度；基底压强；基底压强；工作压强；工作压强；氮气流量；氮气流量；励磁电源；励磁电源；溅
20、射时间；溅射时间；退火温度；退火温度；精选课件ppt44薄膜溅射和蒸发淀积比较：薄膜溅射和蒸发淀积比较：（1 1）溅射膜比蒸发淀积膜对基片有更强的附着力，）溅射膜比蒸发淀积膜对基片有更强的附着力，这是由于溅射原子撞击基片时有很高的动能。这是由于溅射原子撞击基片时有很高的动能。（2 2）溅射膜更致密、更均匀。溅射膜更致密、更均匀。（3 3）导体导体(金属、合金金属、合金)或非导体或非导体(介质、绝缘体介质、绝缘体)膜膜 都可以淀积。都可以淀积。（4 4）沉积的速率、膜的厚度和膜的均匀性能更好地）沉积的速率、膜的厚度和膜的均匀性能更好地 控制。控制。精选课件ppt45精选课件ppt46 金属化电容
21、器用的电极材料从试验得知，金属化电容器用的电极材料从试验得知，铜、银、镉、锌、铝、锡铜、银、镉、锌、铝、锡都可以采用。但都可以采用。但镉和银价格昂贵，铜易氧化。所以在电容镉和银价格昂贵，铜易氧化。所以在电容器制造中，器制造中，作为金属化的材料广泛采用的作为金属化的材料广泛采用的只锌、锡、铝。只锌、锡、铝。精选课件ppt472.2.2 引出线引出线n 电子元件的引出线与印制电路板联接，形成整电子元件的引出线与印制电路板联接，形成整机的功能部件。机的功能部件。整机的可靠件在很大程度上取整机的可靠件在很大程度上取决于引线的可靠性。电子元件引出线所用的导决于引线的可靠性。电子元件引出线所用的导电材料，
22、因基材成分、镀电材料，因基材成分、镀(涂涂)层种类、含杂量、层种类、含杂量、厚度和生产工艺不同，各种引出线在机械性能、厚度和生产工艺不同，各种引出线在机械性能、电件能、热性能、磁性能，耐蚀性和可焊性上电件能、热性能、磁性能，耐蚀性和可焊性上各有不同。各有不同。精选课件ppt48选用电子元件引出线时应具体考虑以下情况：选用电子元件引出线时应具体考虑以下情况：引出线对电子元件本身的影响，引出线对电子元件本身的影响，如引出线的导如引出线的导电件、接触电阻、离子和分子的迁移、化学变电件、接触电阻、离子和分子的迁移、化学变化和电化学影响。化和电化学影响。引出线对电子元件密封性影响，引出线对电子元件密封性
23、影响，如引出线与电如引出线与电子元件包封料的亲和性，引出线的热胀系数及子元件包封料的亲和性，引出线的热胀系数及其熔封性。其熔封性。精选课件ppt49是否适应电子元件生产工艺，是否适应电子元件生产工艺，如引出线是如引出线是否适于清洗、烘干、对焊、机械设备的牵否适于清洗、烘干、对焊、机械设备的牵引打弯。是否适应高速连续生产等。引打弯。是否适应高速连续生产等。引出线是否适应整机的工作环境。引出线是否适应整机的工作环境。精选课件ppt50常用引出线常用引出线n电工圆铜线电工圆铜线n镀锡铜线镀锡铜线n镀锡铜包钢线镀锡铜包钢线n镀镍铁合金线镀镍铁合金线 0.2 1.2mm/直径直径n镍线镍线n康铜线康铜线
24、n黄铜线黄铜线n铅黄铜线铅黄铜线精选课件ppt51精选课件ppt522.2.3 电刷材料电刷材料l 电位器电位器：用于分压的可变电阻器，在裸露的电：用于分压的可变电阻器，在裸露的电阻体上，紧压着一支两个可移金属触点，触点阻体上，紧压着一支两个可移金属触点，触点的位置确定电阻体任一端与触点的阻值。的位置确定电阻体任一端与触点的阻值。l 电刷：电刷：电位器中，电刷就是沿电阻体滑动的电位器中，电刷就是沿电阻体滑动的 导电构件，也称接点或接触刷。导电构件，也称接点或接触刷。精选课件ppt53具有良好物理性能。具有良好物理性能。好的导电性、导热性、无磁性。好的导电性、导热性、无磁性。要求电刷材料电阻率低
25、、接触电阻小。要求电刷材料电阻率低、接触电阻小。良好的化学性能。良好的化学性能。耐蚀性、抗氧比性等。耐蚀性、抗氧比性等。良好的力学性能。良好的力学性能。足够的硬度和抗疲劳强度，与电足够的硬度和抗疲劳强度，与电阻体的摩擦系数小，还应具有良好的加工工艺性。阻体的摩擦系数小，还应具有良好的加工工艺性。电刷材料的性能要求：电刷材料的性能要求：精选课件ppt54常用电刷材料：常用电刷材料：精选课件ppt552.3 厚膜导电材料厚膜导电材料l 厚膜厚膜：厚度厚度几微米到数十微米（几微米到数十微米（5um-50um）的膜）的膜层层，一般采用，一般采用丝网印刷技术丝网印刷技术制备。制备。l 丝网印刷：丝网印刷
26、：将粘性的浆料漏印在丝网上，用刮板推动将粘性的浆料漏印在丝网上，用刮板推动使其通过网孔将图形淀积到基片上使其通过网孔将图形淀积到基片上,从而得到具有一从而得到具有一定形状和厚度的电路图案。厚膜电路图案由掩膜图形定形状和厚度的电路图案。厚膜电路图案由掩膜图形决定。决定。精选课件ppt56基片基片 丝网丝网浆料浆料刮板刮板浆料浆料基片基片刮板刮板:推动浆料的橡皮刮刀，它将力作用于浆料，推动浆料的橡皮刮刀，它将力作用于浆料，使其通过丝网。使其通过丝网。精选课件ppt57精密丝网印刷机精密丝网印刷机精选课件ppt58上电极用掩膜板上电极用掩膜板丝网印刷工艺：丝网印刷工艺：包括包括：制造掩膜板制造掩膜板
27、 和和 印刷印刷精选课件ppt59丝网印刷过程丝网印刷过程精选课件ppt60丝网印刷的电路板丝网印刷的电路板精选课件ppt61多层片式陶瓷电容器多层片式陶瓷电容器精选课件ppt62精选课件ppt63精选课件ppt64精选课件ppt65l厚膜工艺优点：厚膜工艺优点：厚膜工艺开发周期短；厚膜工艺开发周期短；成本低；成本低；适合于大批量生产；应用不断扩大。适合于大批量生产；应用不断扩大。精选课件ppt662.3.1 厚膜导电浆料的特性厚膜导电浆料的特性（1）电导率。）电导率。要求电导率足够高。以便使得电要求电导率足够高。以便使得电压降压降 落、发热等干扰减低到最小。落、发热等干扰减低到最小。（2）附
28、着力。）附着力。确保焊接时与元器件在组装或使确保焊接时与元器件在组装或使用时不会脱落。用时不会脱落。（3）可焊性。）可焊性。必须具有良好的焊接或热压键合必须具有良好的焊接或热压键合或者芯片共晶焊接的能力。或者芯片共晶焊接的能力。精选课件ppt67（4）兼容性。兼容性。浆料必须能够与加工工艺和浆料必须能够与加工工艺和 厚膜电阻和介质浆料的使用兼容。厚膜电阻和介质浆料的使用兼容。（5）存储寿命。存储寿命。必须要有长的存储寿命。必须要有长的存储寿命。（6）稳定性。稳定性。在加工过程中浆料必须保持在加工过程中浆料必须保持 良好的稳定性。良好的稳定性。精选课件ppt68厚膜贵金属导体浆料目前主要有：厚膜
29、贵金属导体浆料目前主要有：1单体浆料单体浆料l 金、银、钯、铂金、银、钯、铂都是良好的贵金属导电材料。都是良好的贵金属导电材料。l 金：金：理想的导体材料，不氧化、不与介质反应、理想的导体材料，不氧化、不与介质反应、导电率高，但是价格昂贵，不利于广泛使用。导电率高，但是价格昂贵，不利于广泛使用。l 银：银：价格低，但可焊性差，一般不单独使用。价格低，但可焊性差，一般不单独使用。2.3.2 厚膜导电材料用贵金属浆料厚膜导电材料用贵金属浆料精选课件ppt692 2合金浆料合金浆料l 将两种或更多的金属按一定配方加在一起，制成将两种或更多的金属按一定配方加在一起，制成一种合金浆料，改善性能，降低成本
30、，是一种非一种合金浆料，改善性能，降低成本，是一种非常好的浆料制造技术。常好的浆料制造技术。l 目前最常用的合金浆料是银目前最常用的合金浆料是银-钯浆料钯浆料精选课件ppt70n3 3有机金属浆料有机金属浆料用用金、银、钯之类的金属和有机物构成有机金属金、银、钯之类的金属和有机物构成有机金属浆料浆料，具有胜过单体浆料和合金浆料的许多优，具有胜过单体浆料和合金浆料的许多优点：不含粉末，印制性好，成本低，适用于大生点：不含粉末，印制性好，成本低，适用于大生产；耐蚀性好，可用丝网印刷和旋涂工艺。产；耐蚀性好，可用丝网印刷和旋涂工艺。精选课件ppt71电子浆料在国内外的发展电子浆料在国内外的发展l 目
31、前国外研究生产电子浆料的目前国外研究生产电子浆料的公司很多，领袖当属美国公司很多，领袖当属美国杜邦杜邦(DuPont)公司（公司（1802年创建），年创建），该公司无论是电子浆料的品种、该公司无论是电子浆料的品种、规格、质量，生产规模，还是技规格、质量，生产规模，还是技术与开发实力无不居于世界先进术与开发实力无不居于世界先进地位。杜邦的子公司遍及全球，地位。杜邦的子公司遍及全球，现可常年生产现可常年生产100多种金属粉末，多种金属粉末，200多种玻璃粉，多种玻璃粉，800多种。多种。杜邦公司创始人杜邦公司创始人皮埃尔皮埃尔杜邦杜邦 精选课件ppt72l 80年代后，年代后，日本逐渐发展成世界上
32、主要的浆料日本逐渐发展成世界上主要的浆料生产国生产国，是唯一能与美国抗衡的浆料大国，是唯一能与美国抗衡的浆料大国l 80年代后，在世界电子工业的带动下，年代后，在世界电子工业的带动下，国内电国内电子浆料开始较快发展子浆料开始较快发展。尤以。尤以4310厂和昆明贵厂和昆明贵金金 属研究所的成绩引人注目。此外，大部分研制属研究所的成绩引人注目。此外，大部分研制浆料的单位，由于技术水平和生产手段尚不够浆料的单位，由于技术水平和生产手段尚不够先进，还先进，还停留在实验室阶段停留在实验室阶段，仅能自产自销部，仅能自产自销部分品种，短期内无法形成批量生产规模分品种，短期内无法形成批量生产规模。精选课件pp
33、t73 贵金属导电浆料成分：贵金属导电浆料成分：1 贵金属或合金粉（贵金属或合金粉（80%）+2 玻璃粉（玻璃粉（15%）+3 有机载体（有机载体（5%）导电银浆导电银浆精选课件ppt741 1 贵金属或合金粉贵金属或合金粉目前最常用的合金浆料是目前最常用的合金浆料是银银-钯浆料钯浆料l 金属粉料：金属粉料：在浆料中含量很高，它是决定电极性能的主在浆料中含量很高，它是决定电极性能的主要因素，经高温烧结形成金属网络结构，实现导电功能。要因素，经高温烧结形成金属网络结构，实现导电功能。精选课件ppt75nAg电极电极Ag主要优点：主要优点：Ag是导电性能最好的金属材料，是导电性能最好的金属材料，价
34、格也比其他贵金属低，电阻率低，氧化速度价格也比其他贵金属低，电阻率低，氧化速度慢，而且银的氧化物也具有导电性。慢，而且银的氧化物也具有导电性。Ag主要缺点：主要缺点：银的电迁移现象严重，银的电迁移现象严重，由于银的由于银的氧化物生成，使得氧化物生成，使得Ag耐焊性变差。耐焊性变差。精选课件ppt76银电迁移银电迁移 电流的传输将引起离子位移，电流的传输将引起离子位移，Ag 原子在导原子在导电电子的作用下，沿晶界边界向高电位端电电子的作用下，沿晶界边界向高电位端位移，结果，金属化中高电位处出现金属位移，结果，金属化中高电位处出现金属原子堆积，电位低处出现空洞原子堆积，电位低处出现空洞。精选课件p
35、pt77nAg-Pd电极（电极（Pd为为20%左右）左右）在在Ag中加入一定量的中加入一定量的Pd，制备的，制备的Ag-Pd电电极，极，Pd可有效地抑制可有效地抑制Ag的迁移，银离子的扩的迁移，银离子的扩散速度仅为纯银的几分之一散速度仅为纯银的几分之一。Ag-Pd学性能学性能稳定，并能在空气中烧成，其烧结温度对介质稳定，并能在空气中烧成，其烧结温度对介质陶瓷的烧结要求不苛刻，但由于价格相对昂陶瓷的烧结要求不苛刻，但由于价格相对昂贵，目前除了在军事或其它尖端领域。贵，目前除了在军事或其它尖端领域。精选课件ppt78nAuAu电极电极 Au的主要优点：的主要优点：没有电迁移现象。没有电迁移现象。具
36、有良好的稳具有良好的稳定性和导电性，是高稳定贵金属材料中导电性能定性和导电性，是高稳定贵金属材料中导电性能最好的导体。最好的导体。Au的主要缺点：的主要缺点：附着强度低，可焊性差。附着强度低，可焊性差。Au难难以与焊料正常结合，焊接时易溶于锡焊料，与锡以与焊料正常结合，焊接时易溶于锡焊料，与锡会生成典型的脆性金属间化合物，使结合强度严会生成典型的脆性金属间化合物，使结合强度严重恶化。另外，价格昂贵。重恶化。另外，价格昂贵。精选课件ppt79nAu-PdAu-Pd电极电极 可焊性也好，而且能与可焊性也好，而且能与Pd-Ag系电阻同系电阻同时烧成，形成低噪声接触。时烧成，形成低噪声接触。精选课件p
37、pt80l电子浆料金属粉料特点：电子浆料金属粉料特点：电子浆料的金属电子浆料的金属粉一般为微粉状，粒度一般在粉一般为微粉状，粒度一般在0.1um10um范围内。范围内。l常用制备方法常用制备方法:气相法：气相法：蒸发法、化学气相沉积法等蒸发法、化学气相沉积法等 液相法液相法：沉淀法、水解法等沉淀法、水解法等精选课件ppt81 举例液相法举例液相法 ：Pd Pd：Ag Ag：精选课件ppt822 2 玻璃粉玻璃粉 含量一般较低含量一般较低（玻璃相自认的绝缘性会影响电极导电性），（玻璃相自认的绝缘性会影响电极导电性），主要作用是将金属导电网络固定在陶瓷基片上，玻璃相又主要作用是将金属导电网络固定在
38、陶瓷基片上，玻璃相又称粘结相称粘结相。l 主要作用：主要作用：（1）在电极烧结温度下，流变性很好的玻璃能流过金属导）在电极烧结温度下，流变性很好的玻璃能流过金属导电网络的细小空隙，使金属导电网络牢固地附着在基片上。电网络的细小空隙，使金属导电网络牢固地附着在基片上。（2）玻璃相还具有调节烧结温度和成膜形态的作用。玻璃玻璃相还具有调节烧结温度和成膜形态的作用。玻璃相多，烧结温度降低。相多，烧结温度降低。精选课件ppt83玻璃相主要成分：玻璃相主要成分：PbO-Bi2O3-B2O3、Bi2O3-CaO-SrO-CuO、ZnO-BaO-PbO-Bi2O3PbO-Fe2O3-Bi2O3、PbO-Bi2
39、O3-GeO2、PbO-Bi2O3-Ga2O3l玻璃粉制备玻璃粉制备:各原料混合各原料混合熔炼熔炼球磨球磨干燥干燥精选课件ppt84玻璃熔炼工艺曲线玻璃熔炼工艺曲线精选课件ppt853 3 有机载体有机载体l主要作用：主要作用：粘结和悬浮浆料中的金属粉和玻璃粉，调整浆料粘结和悬浮浆料中的金属粉和玻璃粉，调整浆料的粘度、流性、触变性等工艺性能。以便于浆料的粘度、流性、触变性等工艺性能。以便于浆料可以转印到基板上，形成所需图形。可以转印到基板上，形成所需图形。在烧结过程中有机载体将全部挥发和燃烧掉，不在烧结过程中有机载体将全部挥发和燃烧掉，不参加组膜，是生产工艺要求的临时性的粘合物。参加组膜，是生
40、产工艺要求的临时性的粘合物。精选课件ppt86l 有机载体的组成：有机载体的组成：（1）有机溶剂）有机溶剂（松油纯。松油纯。占占80%，溶解一些有机成分），溶解一些有机成分）（2）增稠剂）增稠剂（乙基纤维素。乙基纤维素。网状或链状结构，增加浆料粘网状或链状结构，增加浆料粘 稠性和塑性）稠性和塑性）（3）流动控制剂）流动控制剂（硫酸铵。硫酸铵。阻止浆料在烘干、烧结过程中温阻止浆料在烘干、烧结过程中温 度升高使载体软化而产生的二次流动）度升高使载体软化而产生的二次流动）（4）表面活性剂（）表面活性剂（甲苯、乙醇等。甲苯、乙醇等。降低载体与固体粉粒的表降低载体与固体粉粒的表 面张力，使有机载体能充分
41、润湿固体）面张力，使有机载体能充分润湿固体）浆料具有合适的流动性、触变性、绝缘性等浆料具有合适的流动性、触变性、绝缘性等精选课件ppt87l有机载体制备有机载体制备:有机溶剂、增稠剂混合有机溶剂、增稠剂混合90水浴加热水浴加热表面活性剂表面活性剂触变剂触变剂其它添加剂其它添加剂搅拌均匀搅拌均匀按比例加入按比例加入精选课件ppt88有机载体制备有机载体制备精选课件ppt89电子浆料的制备工艺电子浆料的制备工艺精选课件ppt90辊轧：辊轧：是制备浆料非常重要的工序，滚轧过程中，是制备浆料非常重要的工序，滚轧过程中，由于巨大的剪切应力，使团状的浆料逐渐分散由于巨大的剪切应力，使团状的浆料逐渐分散 开
42、，成为均一细腻的膏状浆料。开，成为均一细腻的膏状浆料。浆料的检验：浆料的检验：物理性能：物理性能：粘度、固体含量、浆料外观等粘度、固体含量、浆料外观等 电性能：电性能：电阻、附着力、浸润性等电阻、附着力、浸润性等精选课件ppt91由于贵金属的昂贵及稀少，电极浆料成本几乎由于贵金属的昂贵及稀少，电极浆料成本几乎占整个元器件的一半以上。因此人们设法用贱占整个元器件的一半以上。因此人们设法用贱金属代替贵金属金属代替贵金属.常见贱金属浆料：常见贱金属浆料：镍、铜和铝等镍、铜和铝等。可降低可降低20%的生产成本。的生产成本。70%以上的多层片式电容器使用以上的多层片式电容器使用贱金属材料。贱金属材料。贱
43、金属导体有许多优点，如可焊件好、无离子贱金属导体有许多优点，如可焊件好、无离子迁移等。但综合性能低于贵金属。迁移等。但综合性能低于贵金属。2.3.3 厚膜导电材料用贱金属浆料厚膜导电材料用贱金属浆料精选课件ppt92MLCC多层电容器多层电容器精选课件ppt93介质材料介质材料内电极内电极端电极端电极CuCU/NiNi多层电容器结构多层电容器结构精选课件ppt94镍浆料：镍浆料：具有良好的导电性、化学稳定性和可焊性。用纳具有良好的导电性、化学稳定性和可焊性。用纳米米Ni粉为主导电相制成的粉为主导电相制成的Ni导电浆料丝网印刷性能导电浆料丝网印刷性能良好。因此良好。因此Ni导电浆料是一种比较理想
44、的厚膜导电导电浆料是一种比较理想的厚膜导电浆料浆料。金属金属Ni熔点熔点1453，要注意保证要注意保证Ni金属微金属微粒表面在高温灼烧条件下不被氧化。粒表面在高温灼烧条件下不被氧化。因此浆料烧结因此浆料烧结时，必须在惰性气体保护下进行。时，必须在惰性气体保护下进行。精选课件ppt95铜浆料：铜浆料：CuCu金属具有比金更为优良的导电性，而且也没有金属具有比金更为优良的导电性，而且也没有AgAg+迁移的缺陷。迁移的缺陷。金属金属Cu熔点熔点1083，在制备时要在制备时要考虑考虑CuCu微粒可能会在高温灼烧的状态下发生氧化。微粒可能会在高温灼烧的状态下发生氧化。所以烧结时，要注意气氛保护。所以烧结
45、时，要注意气氛保护。精选课件ppt96铝浆料铝浆料 A1A1电极浆料的优点是价格便宜，电性能稳定。电极浆料的优点是价格便宜，电性能稳定。但是，但是，A1A1浆电极的耐冲击电流较低，在较大的冲浆电极的耐冲击电流较低，在较大的冲击电流下，在电极的接触处比较容易出现拉弧现击电流下，在电极的接触处比较容易出现拉弧现象，严重的还会烧毁电极。因此，可以在象，严重的还会烧毁电极。因此，可以在AlAl电极电极上再烧渗一层上再烧渗一层AgAg电极作为二次保护的措施。电极作为二次保护的措施。精选课件ppt97贱金属与贵金属电极多层电容器产量对比贱金属与贵金属电极多层电容器产量对比精选课件ppt982.3.4 厚膜
46、元件的干燥和烧结厚膜元件的干燥和烧结一、厚膜元件的干燥一、厚膜元件的干燥l 干燥工艺：干燥工艺：通过适当的加热从丝印完的浆料中通过适当的加热从丝印完的浆料中 去掉有机溶剂，形成具有一定强度的膜层。去掉有机溶剂，形成具有一定强度的膜层。l 干燥在干燥炉中进行。干燥在干燥炉中进行。l 干燥条件：干燥条件：温度：温度：100-150100-150 时间：时间：10-20min10-20min精选课件ppt99干燥炉干燥炉精选课件ppt100l 烧结：烧结：使固态颗粒粉被置于适当高的温度下时，通使固态颗粒粉被置于适当高的温度下时，通过高温使气孔排除，密度和机械强度大大提高的工过高温使气孔排除，密度和机
47、械强度大大提高的工艺过程。艺过程。在厚膜电路中，在厚膜电路中，烧结是十分重要的工序。在基板上烧结是十分重要的工序。在基板上干燥过的厚膜元件，必须经过烧结才具有电性能。干燥过的厚膜元件，必须经过烧结才具有电性能。二、厚膜元件的烧结二、厚膜元件的烧结精选课件ppt101以以AgAg系电极的烧结为例。系电极的烧结为例。按照烧结过程中发生的物理化学变化，将烧结过程按照烧结过程中发生的物理化学变化，将烧结过程分成四个阶段。分成四个阶段。1 1）预热和燃烧阶段）预热和燃烧阶段l 温度温度200-400200-400 该阶段主要是有机粘结剂的挥发、分解、燃烧有该阶段主要是有机粘结剂的挥发、分解、燃烧有机物或
48、机物或COCO2 2+H+H2 2O O 厚膜电极烧结过程厚膜电极烧结过程精选课件ppt1022 2）玻璃软化前阶段）玻璃软化前阶段 温度：温度：400-600400-6003 3）电极烧成阶段）电极烧成阶段 温度：温度：600-850600-8504 4）降温冷却阶段）降温冷却阶段 烧结后的电极在降温时，其中玻璃逐渐冷烧结后的电极在降温时，其中玻璃逐渐冷却硬化，在却硬化，在600600左右完全凝固，使膜结构左右完全凝固，使膜结构固定，牢固附着在基板上。固定，牢固附着在基板上。精选课件ppt103厚膜典型烧结曲线厚膜典型烧结曲线精选课件ppt104烧结炉烧结炉精选课件ppt1052.3.4厚膜
49、导电材料应用厚膜导电材料应用n 厚膜导电材料厚膜导电材料：通过丝网印刷技术制备得到的厚度为几：通过丝网印刷技术制备得到的厚度为几微米到数十微米的导电膜层。微米到数十微米的导电膜层。n 丝网印刷技术成本低、技术简单、适合大批量生产。但丝网印刷技术成本低、技术简单、适合大批量生产。但对膜的表面质量要求不是很严。对膜的表面质量要求不是很严。n 在电子工业中，厚膜导电材料的作用是作为元件之间的在电子工业中，厚膜导电材料的作用是作为元件之间的互连线及作为电容的上下电极及外引线的焊区等。互连线及作为电容的上下电极及外引线的焊区等。基片基片 丝网丝网浆料浆料刮板刮板精选课件ppt106多层电容器（多层电容器
50、（MLCC）精选课件ppt107Multi-layer Ceramic Capacitor（MLCC）精选课件ppt1082.4 2.4 薄膜导电材料薄膜导电材料l 随着随着 混合微电子工业的快速发展，要求电子器件混合微电子工业的快速发展，要求电子器件体积越来越小、功耗越来越低、这对膜的质量要体积越来越小、功耗越来越低、这对膜的质量要求越来越高。因此逐渐发展出电子薄膜技术。求越来越高。因此逐渐发展出电子薄膜技术。l 一般认为一般认为薄膜的厚度在薄膜的厚度在20nm 2um。l 和厚膜工艺相比，这种导电薄膜的膜质量好薄膜和厚膜工艺相比，这种导电薄膜的膜质量好薄膜制备工艺：制备工艺：真空蒸发、磁控
