论文部分内容阅读
使用超细铜粉制成的铜厚膜体系具有优良的导电性、极低的电子迁移率和高频电路下的高可靠性,在微电子工业有着重要的应用前景。微电子工业对导体的导电性要求极高,因此要求铜粉粒径在5μm以下,形貌为近球形,粒径分布窄,氧含量低(纯度高),结晶度好。本文采用液相化学还原法制备满足微电子工业要求的超细铜粉,并对其应用在圆片电容上进行了研究,主要内容如下:(1)采用葡萄糖预还原-水合肼两步还原法制备的超细铜粉为类球形,分散无团聚,结晶性好,粒径分布在0.8-3.2μm,振实密度为3.6g/cm3,工艺一致性较好。较佳的工艺条件为:CuSO4浓度为2mol/L,NaOH浓度为4mol/L,葡萄糖浓度为2.5mol/L,制备Cu2O的反应温度为60℃,在制备铜粉时以2g高分子聚合物A作分散剂,前后两步水合肼的加入比例为1:3,反应温度为60℃。高分子聚合物A的加入可以有效的防止铜粉颗粒团聚,并使铜粉颗粒趋向于类球形。超细铜粉的制备机理研究表明:有效区分铜晶体的成核和长大过程,使铜晶体缓慢长大是得到粒径均匀的超细铜粉颗粒的关键。(2)在小试工艺的基础上进行了五水硫酸铜为10Kg、20Kg级的中试试验。20Kg级中试所得铜粉为类球形,粒径分布均匀,粒径分布较窄,D50为1.95μm,粒径分布在1.1-4.1μm,振实密度为3.5g/cm3。(3)分别使用油酸、明胶、硬脂酸、聚苯胺和苯骈三氮唑对铜粉进行表面处理。使用明胶和硬脂酸处理后的铜粉,在制成铜浆烧结后,经测试,铜电极的附着力均大于25N/4mm2,可焊性>90%,电容损耗均小于0.01,达到了当前铜电极圆片电容实际使用要求。(4)以7%的B2O3-ZnO-SiO2-CaO-Al2O3无铅玻璃料,79%的的铜粉和14%的有机载体,制备了圆片电容用铜浆。将铜浆印刷在陶瓷基片上,经150℃烘干5min,850℃氮气气氛下烧结10min后得到紫铜色的圆片电容电极。所得铜电极的附着力>33.1N/4mm2,可焊性>90%,电容损耗为0.007,性能接近现有银浆烧结后水平。