This article presents a review of the available scientific and technical information on conductive metallization pastes used in the production by low-temperature co-fired ceramic (LTCC) multilayer electronic components. The influence of the main components of metallization pastes on their rheological properties, sintering temperature, and electrical resistance of the conductive elements of multilayer ceramic boards is examined. It is established that the composition and amount of inorganic and organic components significantly affect the rheological and thixotropic properties of metallization pastes. The size and shape of the metal filler particles have the greatest impact on the sintering temperature and electrical resistance of the conductive elements. The composition and properties of borosilicate glasses and refractory metal oxides in the pastes influence the adhesion of the conductive layer to the glass-ceramic material and the conformity of paste and glass-ceramic shrinkage during the co-firing of the multilayer package.
Tatiana N. Smetyukhova – research officer, Laboratory of Ceramic Materials and Technologies, MIREA – Russian Technological University, Moscow, Russia
Andrey V. Smirnov – PhD, head of the Laboratory, Laboratory of Ceramic Materials and Technologies, MIREA – Russian Technological University, Moscow, Russia
Arseniy N. Khrustalev – engineer, Laboratory of Ceramic Materials and Technologies, MIREA – Russian Technological University, Moscow, Russia
Levko A. Arbanas – engineer, Laboratory of Ceramic Materials and Technologies, MIREA – Russian Technological University, Moscow, Russia
Denis N. Polozov – head of Sector, Joint Stock Company “RPS “Istok” named after Shokin”, Fryazino, Russia
Daria A. Volkova – process engineer, Joint Stock Company “RPS “Istok” named after Shokin”, Fryazino, Russia
Sergey N. Sytilin – lead engineer, Joint Stock Company “RPS “Istok” named after Shokin”, Fryazino, Russia
1. Кондратюк Р. LTCC – низкотемпературная совместно обжигаемая керамика // Наноиндустрия. 2011. № 2. С. 26 – 30.
2. Вайман Д. А., Красный И. Б., Данилов В. С., Кумачева С. А. Исследование технологических аспектов формирования трёхмерных структур с металлизационными слоями из LTCC-керамики // Доклады АН ВШ РФ. 2017. № 1(34). С. 31 – 45.
3. Ляпин Л. В., Иовдальский В. А. Многослойные керамические платы ГИС СВЧ-диапазона на основе LTCC: учебное пособие / под ред. А. А. Борисова. М.: КУРС, 2023. 192 с.
4. Косевской В., Кваша М. Опыт разработки и производства СВЧ-микросборок и модулей на основе СКМ – отечественной системы низкотемпературной совместно спекаемой керамики // Электроника: наука, технология, бизнес. 2020. № 10(00201). С. 64 – 69.
5. Ляпин Л. В., Осипов А. В., Далингер А. Г. Низкотемпературная керамика в технологии изготовления многослойных керамических плат LTCC // Электронная техника. Сер. 1: СВЧ-техника. 2017. № 4(535). С. 28 – 43.
6. Кондратюк Р. Металлизация поверхности низкотемпературной керамики под микросварку // Наноиндустрия. 2012. № 2(32). С. 34 – 39.
7. Макарович К., Мейлицев В., Чигиринский С. LTCC-система SK-47 от KEKO Equipment Ltd. // Электроника: наука, технология, бизнес. 2018. № 5(176). С. 98 – 106.
8. Беляков А. Ю., Петров Е. В., Попов В. В., Рычко А. Р. Частотные керамические фильтры на основе отечественных LTCC-материалов // Вестник Новгородского государственного университета. 2018. № 1(107). С. 54 – 57.
9. Se?ek A., Makarovi? K. Metallization, material selection, and bonding of interconnections for novel LTCC and HTCC power modules // Materials. 2022. V. 15(3). P. 1036.
10. Пат. RU 2410358 C1. Низкотемпературный стеклокерамический материал / Сытилин С. Н., Ляпин Л. В., Парилова Г. А., Алексахина Е. С., Никитина М. Н., Брусиловская Л. Н.; заявл. 06.07.2009; опубл. 06.07.2009, Бюл. № 3.
11. Пасты проводниковые на основе драгоценных металлов серии ПП / ООО «НПП ДЕЛЬТА-ПАСТЫ». URL: https://www.depa.ru/pp.htm (дата обращения: 07.04.2025).
12. Pat. CN 112614608 B. Low-temperature co-fired ceramic inner conductive silver paste and preparation method thereof / Yao Y., Hu Y., Li Y., et al.; заявл. 10.12.2020; опубл. 15.11.2022.
13. Xiao M., Zhang L., Li J., et al. Thermal sintering matchability between low-temperature cofired ceramic substrate and silver pastes and the effect of CuO on silver diffusion inhibition // Advanced Engineering Materials. 2024. V. 26, No. 7. P. 2301901.
14. Okada A., Ogihara T. The effect of particle size on sintering of conductive silver paste in electrode for LTCC // Transactions of the Materials Research Society of Japan. 2009. V. 34, No. 1. P. 121 – 124.
15. Pat. CN 114255907 A. A kind of conductive silver paste for low temperature sintering LTCC and preparation method thereof / Zhuang N., Chen Z., Wang H., Qian K.; заявл. 23.12.2021; опубл. 29.03.2022.
16. Pat. CN 115691858 A. Low temperature sintering LTCC conductive silver paste and preparation method thereof / Hu C., Zhang X., Xu Y.; заявл. 12.08.2022; опубл. 03.02.2023.
17. Vincent M., Gopalakrishnan V. K. Factors influencing rheological characteristics of silver thick film paste and its correlation to multilayer ceramic processing // Advances in Applied Ceramics. 2019. V. 118, No. 3. P. 106 – 113. DOI: 10.1080/17436753.2018.1526435
18. Pat. CN 115798781 B. LTCC conductive silver paste and preparation method thereof / Chen J., Ma H., Zhao F.; заявл. 28.02.2022; опубл. 09.04.2024.
19. Pat. CN 110047611 B. Conductive silver paste for low-temperature sintering LTCC / Duan L., Qi S.; заявл. 18.04.2019; опубл. 01.06.2021.
20. Pat. CN 117438132 A. Conductive paste for LTCC substrate and preparation method thereof / Deng B., Xue H., Guo F., Gu H.; заявл. 28.11.2023; опубл. 23.01.2024.
21. Pat. CN 114005576 A. Conductive silver paste for LTCC hole electrode and preparation method thereof / Chen J., Qi Y., Li Y., et al.; заявл. 16.11.2021; опубл. 01.02.2022.
22. Pat. CN 117393201 A. High-matching-property conductive silver paste for low-temperature co-fired ceramic matrix and preparation method thereof / Chen L., Xiao M., Tian X., et al.; заявл. 02.11.2023; опубл. 12.01.2024.
23. Pat. CN 113782250 B. High-thixotropy low-temperature co-fired ceramic inner electrode silver paste and preparation method and application thereof / Du Z., Yuan L., Cao D., Yan X.; заявл. 26.08.2021; опубл. 19.03.2024.
24. Yan T., Zhang W., Chen X., et al. Improvement of gold electrode conductivity after cofiring with CaO–B2O3–SiO2 green tapes for LTCC application // Ceramics International. 2020. V. 46, No. 1. P. 493 – 499.
25. Pat. US 7740725 B2. Thick film conductor paste composition for LTCC tape in microwave applications / Ollivier P. J., Hang K. W.; заявл. 07.12.2007; опубл. 22.06.2010.
26. Pat. CN 113851251 B. Transitional pore filling slurry for connecting upper and lower gold and silver layers of membrane tape in LTCC substrate / Zhang J., Wang M., Du B., et al.; заявл. 30.11.2021; опубл. 29.03.2022.
27. Pat. US 7611645 B2. Thick film conductor compositions and the use thereof in LTCC circuits and devices / Nair K. M., McCombs M. F.; заявл. 05.04.2006; опубл. 03.11.2009.
28. Pat. KR 100800509 B1. Conductive Paste and Multilayer Ceramic Substrates / Jo H.-M., Kim J.-C., Kim D.-S., et al.; заявл. 18.12.2006; опубл. 04.02.2008.
29. Park K., Seo D., Lee J. Conductivity of silver paste prepared from nanoparticles // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2008. V. 313. P. 351.
30. Zhang H. Q., Bai H. L., Jia Q. High electrical and thermal conductivity of nano-Ag paste for power electronic applications // Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2020. V. 33. P. 1543.
31. Rane S. B., Khanna P. K., Seth T., et al. Firing and processing effects on microstructure of fritted silver thick film electrode materials for solar cells // Materials Chemistry and Physics. 2003. V. 82. P. 237.
32. Hu Y., Du Z., Yao Y., et al. Effects of organic additives on the microstructural, rheological and electrical properties of silver paste for LTCC applications // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2021. V. 32. P. 14368 – 14384.
33. Sun Q., Qi Y., Li M. Synthesis of PVZ glass and its improvement on mechanical and electrical properties of low temperature sintered silver paste // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2020. V. 31. P. 8086.
34. Faddoul R., Reverdy-Bruas N., Bourel J. Silver content effect on rheological and electrical properties of silver pastes // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2012. V. 23. P. 1415 – 1426.
35. Faddoul R., Reverdy-Bruas N., Blayo A. Formulation and screen printing of water based conductive flake silver pastes onto green ceramic tapes for electronic applications // Materials Science and Engineering B. 2012. V. 177. P. 1053.
36. Markowski P., Zwierkowska E., Jakubowska M., et al. Properties of glass-less photoimageable paste for multilayer LTCC structures fabrication // IMAPS/ACerS 8th International CICMT Conference and Exhibition (Erfurt, Germany, 16 – 19 April 2012). 2012.
37. Dmitrieva A. V., Gordeev P. S., Gallai I. Ya. Investigation of the pastes for multilayer ceramic capacitors termination // Key Engineering Materials. 2019. V. 822. P. 885 – 891.
38. Ma M., Lui Z., Zhang F., et al. Suppression of silver diffusion in borosilicate glass-based low-temperature cofired ceramics by copper oxide addition // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V. 99. P. 2402 – 2407.
39. Вайман Д. А., Данилов В. С. Исследование и разработка состава LTCC-керамики для создания приборов СВЧ-диапазона // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64, № 8. С. 811 – 818.
40. Плетнев П. М., Кумачева С. А. Низкотемпературно обжигаемая керамика для технологии LTCC (аналитический обзор) // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2016. № 2. С. 28 – 35.
41. Liu Z., Liang W., Li W., et al. Effects of silver paste glass additive composition on co-firing behavior of silver conductor LTCC package // 2023 24th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT). Shihezi City, China, 2023. P. 1 – 4.
42. Hsu C. P., Guo R. H., Hua C. C., et al. Effect of polymer binders in screen printing technique of silver pastes // Journal of Polymer Research. 2013. V. 20. P. 1 – 8.
43. Nie T., Cui C., Ma S., et al. General control method of wettability and rheological properties of organic medium – a key material for electronic paste // ACS Applied Electronic Materials. 2021. V. 3, No. 2. P. 861 – 871.
44. Пат. RU 2177183 C1. Токопроводящая паста на основе порошка серебра, способ получения порошка серебра и органическое связующее для пасты / Данилина Н. П., Ивлюшкин А. Н., Людвиковская Н. Н., Самородов В. Г., Томина О. И.; заявл. 05.12.2000; опубл. 20.12.200, Бюл. № 35.
45. Ермолаев Е. В., Калинин Е. В. Разработка связующего вещества для металлизации корундовых подложек с содержанием Al2O3 выше 85 % // Теория и практика современной науки. 2025. № 3(117).
46. Непочатов Ю., Кумачёва С., Швецова Ю., Дитц А. Разработка отечественного керамического материала для изготовления изделий по технологии LTCC // Современная электроника. 2014. № 4. С. 12 – 14.
47. Feng J., Gao Y., Zhang F., et al. Effects of organic binder on rheological behaviors and screen-printing performance of silver pastes for LTCC applications // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2022. V. 33. P. 10774 – 10784.
The article can be purchased
electronic!
PDF format
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.03.pp.049-060
Article type:
Review
Make a request
