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超声波喷涂仪用于制备导电层

时间:2025-08-08     【原创】

  导电层主要承担电流传输与电路互联功能,需平衡高导电性与高温结合强度的矛盾。同时作为陶瓷-铜箔界面

的应力缓冲层,必须解决热膨胀系数(CTE)失配问题。高频应用中还需克服表面粗糙度引发的趋肤效应损耗。


  制备工艺全流程


  1.导电材料选择


  铜粉:电导率≥58MS/m,成本低,适用于大电流主电路层。


  银粉:电导率>61MS/m,抗氧化性强,用于高频信号层及电极接触区。


  银铜复合粉:CTE可设计为8-12ppm/K,适配高CTE陶瓷基板(如氧化铝)。


  *关键参数*:粒径范围0.5-5μm(D50),球形粉占比>90%以提升印刷流平性。


  2.导电浆料制备


  有机载体配方:环氧树脂与乙基纤维素按7:3配比,松油醇溶剂占比40-50%,粘度控制3000±200cps。


  分散工艺:粉体经真空除氧后与有机载体混合,通过三辊研磨>10遍,细度≤5μm(Hegman计检测)。


  3.印刷与图形化


  厚膜丝印:最小线宽/间距≥50μm,需网版张力>25N/cm²防形变。


  激光直写光刻:最小线宽/间距≥10μm,采用曝光能量梯度补偿防侧蚀。


  喷墨打印:适用曲面基板,浆料固含>65%可抑制咖啡环效应。


  *关键指标*:导电层厚度15±2μm,表面粗糙度Ra<1μm。


  4.低温共烧(LTCC)与高温烧结


  梯度烧结曲线(铜浆示例):


  室温→350℃(5℃/min):脱除有机物


  350℃→850℃(2℃/min):还原铜粉表面氧化物


  850℃→950℃(1℃/min):颗粒颈缩致密化


  950℃保温30min:形成连续导电网络


  *气氛控制*:铜浆采用N₂-H₂(95:5)混合气(氧分压<10ppm);银浆空气烧结需添加抗迁移剂。


  5.微观结构优化


  界面孔洞控制:添加0.5wt%TiH₂,原位生成活性钛提升润湿性。


  导电层防开裂:采用Cu@Ag核壳复合粉体缓解CTE失配应力。


  高频损耗抑制:表面化学镀镍2-3μm,降低趋肤效应损耗。


  性能验证标准


  电学性能:方阻≤5mΩ/□(20μm厚),电流承载>100A/cm²(85℃)。


  机械性能:剥离强度>15N/mm(IPC-TM-6502.4.8),热循环(-55℃↔150℃)1000次电阻变化<3%。


  可靠性:高温高湿(85℃/85%RH)1000小时无迁移短路。


  技术演进方向


  纳米银烧结:烧结温度<250℃,兼容热敏元件。


  陶瓷表面活化:Ar/O₂等离子处理提升结合强度30%;激光微织构形成锚定结构(结合力>20N/mm)。


  嵌入式电路:将导电层埋入陶瓷介质,提升布线密度。


  应用价值


  导电层的低阻值(<3μΩ·cm)、高附着力及抗热疲劳特性,直接决定AMB覆铜板在IGBT模块、车规电控单元

中的服役寿命。银铜复合浆料结合激光表面改性技术已达国际先进水平。


  采用超声波喷涂机喷涂的活性金属导电涂层,致密度可达95%以上,涂层表面粗糙度低于Ra0.5μm,有效减少

了电子传输过程中的散射损耗。同时,涂层的厚度控制精度可达到±1μm,满足不同功率等级器件对导电涂层厚度的

差异化需求。经过活性金属钎焊后,涂层与氮化硅陶瓷基板的剥离强度超过20MPa,在–55℃至125℃的冷热冲击循

环试验中,涂层无开裂、脱落现象,展现出优异的可靠性,完全满足高端功率电子器件长期稳定运行的要求。


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