一种抗氧化铜导体浆料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗氧化铜导体浆料的制备方法，包括如下几个步骤：1)有机载体的制备；2)将铜粉和玻璃粉混合均匀即得固相混合物，然后与有机载体通过三辊研磨机进行三辊研磨混合；3)通过丝网印刷机将浆料在Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数改变浆料层的厚度为20μm；4)在氮气气氛保护下的管式炉中进行烧结。本发明专利技术通过自制有机载体，成本低，挥发性能好，气氛保护可以实现铜导体浆料的抗氧化烧结。利用铜导体浆料制备的导电线路实现了部分环境下代替银导体浆料，制得的导体导电性能优异，工艺流程简单，是一种经济效益高的制备导体的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导体浆料，具体涉及一种抗氧化铜导体浆料的制备方法。
技术介绍
导体浆料通过丝网印刷、烧成等工序在基片上制作互连导线、导体、电容、电感等，能制备出具有一定功能要求的电路单元。导体浆料是发展电子元件的基础材料，也是制作片式元件和印刷电路的关键材料，发展电子浆料是电子信息材料发展的一个重要步骤，对我国电子信息产业的发展具有重要意义。在电子浆料的制备技术中，导电相金属粉末的制备是关键，没有优良的金属粉末就没有优良的电子浆料，金属粉末与电子浆料一直是相互促进和相互制约的。对于导体浆料而言，导电相大多以铂、钯、金和银等贵金属粉末为主，其中以银导体浆料应用最为广泛，用量也最大。近年来，由于贵金属价格的飙升，浆料成本增加；另一方面，银迁移是银浆料自身存在的缺点，不能满足高性能电子元器件的要求。围绕降低成本、寻找性能优良的新型导电粉体、以贱金属代替贵金属制备电子浆料已成为电子浆料发展的主要方向。铜粉由于其优异的高导电、导热等性能，在现代高技术产业和国防材料中具有广泛的应用前景，并已成为目前贱金属浆料替代贵金属浆料研究的主要方向，但因其在大气下抗氧化性较差，极大的限制了它的应用，在此基础上进行抗氧化处理和研发性价比高的导体浆料具有重要的理论意义和工程价值。随着铜粉防氧化技术的进步，铜浆才逐步发展起来。如日本昭和电工的铜丙烯酸树脂导体浆料，由于对铜进行了特殊处理，长期导电性好。专利CN1472367A通过对铜粉进行表面镀银制备出导电性能优异的导体浆料。专利CN201410759034.9公开了一种导电铜浆及其制备方法，其铜粉所占比例在74％-80％，该浆料经丝网印刷后在氮气、氢气混合气氛下烧结，此方法制备出导电性能优异的铜导体。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种抗氧化铜导体浆料制备方法，针对可替代贵金属导体浆料的开发问题，将超细Cu粉进行抗氧化处理后作为替代贵金属的功能相材料，在对聚合物挥发性和基体粘接性研究的基础上，自行开发出性能良好的有机载体，研发了适用于高温烧结环境的导体浆料，是一种经济效益高的合成方法。技术方案：一种抗氧化铜导体浆料的制备方法，包括如下几个步骤：1)有机载体的制备,首先将混合有机溶剂、增稠剂混合后120～150℃加热，同时搅拌直至完全溶解，然后加入流变剂、触变剂及其分散剂，并继续加热搅拌均匀，即得有机载体；2)将铜粉和玻璃粉混合均匀即得固相混合物，然后与有机载体通过三辊研磨机进行三辊研磨混合；3)通过丝网印刷机将浆料在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数改变浆料层的厚度为20μm；4)在氮气气氛保护下的管式炉中进行烧结；进一步地，所述步骤1)中的混合有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯，触变剂为氢化蓖麻油，增稠剂为乙基纤维素，流变剂为1,4-丁内酯，分散剂为油酸；步骤2)所述铜粉的粒径为300nm。进一步地，步骤2)所述的固相混合物占总混合物的含量为60～90％，优选80％；进一步地，玻璃粉占固相混合物的含量为0.5～6％，优选4％；进一步地，步骤(4)的烧结温度为550～700℃，优选为600℃，保温时间为5～30min，优选为10min。有益效果：本专利技术通过自制有机载体，成本低，挥发性能好，气氛保护可以实现铜导体浆料的抗氧化烧结。利用铜导体浆料制备的导电线路实现了部分环境下代替银导体浆料，制得的导体导电性能优异，工艺流程简单，是一种经济效益高的制备导体的方法。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。以下实施例中所用材料及性能参数，生产厂家如下：松油醇沸点为214～224℃，生产厂家为上海凌峰化学试剂有限公司；丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯的沸点分别为230℃、246.8℃，生产厂家为华东师范大学化工厂；油酸生产厂家为国药集团化学试剂有限公司。玻璃粉为昆明诺曼电子材料有限公司生产的微米级原料。Al2O3基板生产厂家为临淄银河高技术开发有限公司。有机载体的制备：将70g的混合有机溶剂(松油醇42g、丁基卡必醇21g、丁基卡必醇醋酸酯7g)和5g的乙基纤维素混合后120～150℃油浴加热，同时机械搅拌直至完全溶解再加入20g的1,4-丁内酯、1g的氢化蓖麻油和4g的油酸，并继续加热搅拌均匀，即制得有机载体，其粘度为6.5Pa·s。实施例1有机载体20g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉3.2g，300nm铜粉76.8g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于真空炉中抽真空，通入氮气作为保护气氛，将此浆料700℃烧结并保温5min，制得铜导电线路，测试其方阻为1.7mΩ/□。对导体进行锡焊接，其表面可焊接的面积为总面积的70％。实施例2有机载体10g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉3.6g，300nm铜粉86.4g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于真空炉中抽真空，通入氮气作为保护气氛，将此浆料700℃烧结并保温5min，制得铜导电线路，测试其方阻为59.2mΩ/□。对导体进行锡焊接，其表面可焊接的面积为总面积的45％。实施例3有机载体20g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉4.8g，300nm铜粉75.2g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于真空炉中抽真空，通入氮气作为保护气氛，将此浆料700℃烧结并保温5min，制得铜导电线路，测试其方阻为2.8mΩ/□。对导体进行锡焊接，其表面可焊接的面积为总面积的75％。实施例4有机载体20g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉3.2g，300nm铜粉76.8g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于真空炉中抽真空，通入氮气作为保护气氛，将此浆料600℃烧结并保温5min，制得铜导电线路，测试其方阻为1.1mΩ/□。对导体进行锡焊接，其表面可焊接的面积为总面积的60％。实施例5有机载体20g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉3.2g，300nm铜粉76.8g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于真空炉中抽真空，通入氮气作为保护气氛，将此浆料600℃烧结并保温10min，制得铜导电线路，测试其方阻为0.8mΩ/□。对导体进行锡焊接，其表面可焊接的面积为总面积的80％。对比例有机载体20g，平均粒径为0.93μm的玻璃粉3.2g，300nm银粉76.8g加入三辊研磨机中进行三辊研磨，混合均匀的导体浆料通过丝网印刷在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数使得浆料层的厚度为20μm。将该印刷线路板放置于马弗炉中60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化铜导体浆料的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1)有机载体的制备,首先将混合有机溶剂、增稠剂混合后120～150℃加热，同时搅拌直至完全溶解，然后加入流变剂、触变剂及其分散剂，并继续加热搅拌均匀，即得有机载体；2)将铜粉和玻璃粉混合均匀即得固相混合物，然后与有机载体通过三辊研磨机进行三辊研磨混合；3)通过丝网印刷机将浆料在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数改变浆料层的厚度为20μm；4)在氮气气氛保护下的管式炉中进行烧结；所述步骤1)中的混合有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯，触变剂为氢化蓖麻油，增稠剂为乙基纤维素，流变剂为1,4‑丁内酯，分散剂为油酸，步骤2)所述铜粉的粒径为300nm。

【技术特征摘要】
1.一种抗氧化铜导体浆料的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1)有机载体的制备,首先将混合有机溶剂、增稠剂混合后120～150℃加热，同时搅拌直至完全溶解，然后加入流变剂、触变剂及其分散剂，并继续加热搅拌均匀，即得有机载体；2)将铜粉和玻璃粉混合均匀即得固相混合物，然后与有机载体通过三辊研磨机进行三辊研磨混合；3)通过丝网印刷机将浆料在96％Al2O3基板上印刷成特定图形，调整工艺参数改变浆料层的厚度为20μm；4)在氮气气氛保护下的管式炉中进行烧结；所述步骤1)中的混合有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇醋酸酯，触变剂为氢化蓖麻油，增稠剂为乙基纤维素，流变剂为1,4-丁内酯，分散剂为油酸，步骤2)所述铜粉的粒径为300nm。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小敏，王昆彦，单盼盼，魏旭萍，王新瑶，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32