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四、保温时间对电阻率的影响
烧结峰值温度为580℃,保温时间为2,5,15,50和30min烧结成膜,测得烧结银膜电阻率,如图所示。由图可知,保温时间为5min是电阻率最低,导电性能最好。因为当烧结保温时间低于5min时,玻璃粉受热时间不够充分,不能完全软化铺展,银粉无法在玻璃粉的包裹下形成良好致密的银膜,不易形成良好的导电网络,故电阻率稍高,导电性能较差。当保温时间为5min以上时,随着时间的增加,电阻率明显升高,银膜导电性能降低。产生这一现象的原因是当保温时间过长时,玻璃粉过早进入软化状态,并且长时间的软化态玻璃会沉积于基板与银膜之间,而与银膜中的银粒子相脱离,导致银膜出现大量空洞,电阻率升高,导电性能较差等。长时间较高温度的保温会导致银膜的氧化,这也是导致电阻率升高,导电性能降低低原因。
图6保温时间与电阻率的关系曲线
五、烧结峰值温度对电阻率的影响
升温速率10℃/min,达到峰值温度后保温5min,根据浆料烧结峰值温度540-640℃,设计了烧结封装温度为540,560,580,600,620和640℃,6组试验方案,烧结成银膜,测得所烧结银膜电阻率如图所示。并对烧结样品做了SEM观察,如图所示。
图7烧结峰值温度与电阻率的关系曲线
当烧结峰值温度为580℃时,浆料烧结银膜的电阻率最低。此时,玻璃粉包裹银粒子呈均匀铺展,形成良好的导电网络,银膜致密,空洞少,导电性能良好。
当玻璃粉加热到接近析晶起始温度时,玻璃就有析晶的趋势。根据晶体形核长大原理,当玻璃中出现晶核时,较长的保温时间和过高的烧结峰值温度都会进一步促进玻璃粉相变析晶。由于晶体不具备玻璃相的粘度和润湿性,所以当浆料在烧结过程中析出晶体时,晶体将无法软化铺展。此时的烧结膜将出现大量空洞,导电性能差,附着力低。实际工业生产中,为防止玻璃粉在浆料烧结中析晶而影响成膜质量,应尽可能降低烧结峰值温度和保温时间。
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