中高温多层陶瓷基板导体浆料研究与发展趋势

由于国内航空航天、军工、消费电子、新能源汽车、5G等领域的快速发展，需要更高密度和功能的电子元器件内电路。因此，对承载电子元件的封装技术提出了越来越高的要求。目前，电子元器件封装材料主要包括陶瓷、塑料、金属和金属基复合材料等。在这些材料中，陶瓷材料因其密度小、热导率高、膨胀系数匹配等特点，成为一种综合性能较好的封装材料。

陶瓷封装材料依据烧结温度的不同，可分为中、高温陶瓷封装材料和低温陶瓷封装材料。从表1中可以看出，与低温陶瓷封装材料相比，中、高温陶瓷封装材料在热性能和机械性能等方面具有更出色的性能。

一、导体浆料的不同导电相

在导体浆料中，导电相通常由相应的金属/金属合金粉末组成。常见的高温陶瓷封装材料使用的导电相见表1。导电相的烧结状况直接影响陶瓷外壳的电性能，并对外壳表面金属化膜的物理和机械性能起主导作用。

二、高温陶瓷基板导体浆料导电相

高温陶瓷基板材料常使用Al2O3、AlN等材料，而导体浆料的导电相通常采用W/Mo等金属粉末。

1.钨（W）

钨粉的粒度和形貌对导体浆料的印刷性能、烧结状态和导电性能等方面都有着重要影响。钨粉的过大粒度不利于烧结，而过小粒度则存在过烧的风险。此外，不均匀的钨粉形貌会导致粘度过大。如果钨粉的烧成状态不好，相应的导电性能也会变差。研究人员发现，制备超细且均匀的钨粉可以有效提升高温陶瓷基板的金属化质量。

2.钼（Mo）

钼的熔点和硬度低于钨，使得钼粉较钨粉更容易整形。使用钼作为导体浆料的导电相可以有效降低高温瓷金属化的烧结温度，因此在国内外陶瓷封装外壳生产企业中占有重要位置。然而，钼粉在生产、运输、储存和金属化膏剂制备过程中易发生团聚、不耐化学腐蚀，并且在镀镍后容易产生起泡现象，这限制了钼在高温瓷金属化中的广泛应用。研究人员通过湿氢处理、湿磨工艺和调整电镀条件等方法，有效改善了钼粉的形态，提高了其在Al2O3陶瓷封装中的封接强度，并有效抑制了钼金属化电镀起泡现象。

三、中温陶瓷基板导体浆料导电相

中温陶瓷基板具有较高瓷断裂韧性、气密性和介电性能等参数，且由于其烧结温度较低，可以大大节约生产成本，因此具有广阔的应用前景。目前，中温陶瓷基板封装材料在国外已有成熟应用，但在国内尚处于刚刚兴起阶段。常用的一次烧结中温瓷金属化导体材料包括W-Cu和Mo-Mn等。