一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料及其制备方法，该厚膜电阻浆料包括无机粘接相、复合功能相、有机载体，无机粘结相由SiO

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料及其制备方法
本专利技术涉及厚膜电路
，尤其涉及一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料及其制备方法。
技术介绍
随着微电子封装技术的发展，电子元件的功率密度越来越大，致使单位体积发热量也随之增加，所以对新一代电路基材的散热能力即热导率要求越高。现阶段开发的高热导率陶瓷基材有AlN、SiC以及BeO；其中，BeO具有毒性，不利于环保；SiC介电常数偏高，不适宜作基片。近年来，对于在高温环境下使用的电路板，尤其是对于高功率应用，一直需要采用氮化铝（AlN）衬底。需进一步解释，AlN陶瓷基体是以氮化铝为主晶相的陶瓷，具有纤锌矿型结构，属六方晶系，密度在3.2g/cm3~3.3g/cm3之间。由于AlN衬底极佳的特性，包括高热导率（130~200W/m·K）和低热膨胀系数（CTE）（4~4.5×10-6/℃），它们一直是有希望的候选物。高热导率和低CTE的组合给予氮化铝良好的抗热震性。此外，氮化铝具有超过铝和氧化铍的抗弯强度（350~400MPa），表现出使其能够易于加工的低硬度，并且在氧化环境中超过900℃的温度下以及还原环境中高达1600℃的温度下是稳定的。AlN陶瓷热导率高、无毒、原料来源广泛、介电常数与机械性能与氧化铝接近而且绝缘性能更好、既可以流延成型又可以常压烧结，工艺性好。所以AlN是一种很有希望的高导热基板，已被视为新一代高密度、大功率电子封装中最理想的陶瓷基板材料，能够广泛应用于电力电子功率模块、微波毫米波功率器件、大功率电源模块、混合集成电路等领域，特别是利用其高导热的特点制备的陶瓷基板在动力机车、电动汽车、智能电网等电力电子领域应用广泛。另外，氮化铝材料在厚膜浆料工艺方面的应用，在一些高端领域已逐渐替代了氧化铝陶瓷衬底，而一般传统的厚膜电子浆料主要针对氧化铝衬底发展进行研制，均采用硼硅酸铅体系或硼硅酸铅锌体系，但这些体系均以剧毒的氧化铅（PbO）为主要成分，PbO系玻璃料用于AlN陶瓷基片，在界面上发生反应，产生大量气泡，甚至使AIN陶瓷基片表面氧化，AIN陶瓷基片润湿性变差，电子浆料就失去附着力。硼硅酸铋体系是低熔点、适度膨胀且具有良好湿润性的玻璃，但其中的主要成分氧化铋具有较高的活性，烧结时与氮化铝（AlN）发生反应释放气体，严重影响厚膜电路元件的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，该厚膜电阻浆料具有良好的触变性、流动性，所用微晶玻璃粉及导电相均不与氮化铝基材发生反应，同时烧成后的电阻层具有结构光滑、致密、附着力强、耐老化、方阻可调、电阻温度系数较低且可调、印刷特性及烧成特性优良的优点，且能够很好与氮化铝基材相匹配。该厚膜电阻浆料可用于制备体积小、功率大、表面热负荷大、热导率高、热效率高、热启动快、温度场均匀、抗热冲击能力强、机械强度高、无污染、绿色环保、安全可靠的基于氮化铝基材的稀土厚膜电路电热元件。本专利技术的另一目的在于提供一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料的制备方法，该制备方法能够有效地生产制备上述厚膜电阻浆料。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相10%~30%复合功能相50%~70%有机载体20%~25%；其中，无机粘结相由SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物系微晶玻璃粉组成，无机粘接相中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物七种物料的重量份依次为30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；复合功能相为球状银粉、片状银粉、纳米钯粉的混合粉，且混合粉中球状银粉、片状银粉、纳米钯粉三种物料的重量份依次为40%~50%、40%~50%、1-10%；有机载体为有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为50%~70%、25%~35%、1%~5%、1%~5%、1%~5%。优选的，所述晶核剂为CaF2、TiO2、ZrO2、Sb2O3、V2O5、NiO、Fe2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。优选的，所述稀土氧化物为La2O3、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Pr2O3、Eu2O3中的一种，稀土氧化物的粒径值为1μm~3μm。优选的，所述无铅微晶玻璃粉的粒径值为1μm~3μm，软化点为550～680℃，平均线膨胀系数为4～5×10~6/℃。优选的，所述复合功能相中球状银粉的粒径值为1µm~3µm，松装密度为1.0~2.0g/cm3，振实密度为1.0~2.0g/cm3；片状银粉的粒径值为1µm~3µm，松装密度为1.0~2.0g/cm3，振实密度为1.0~2.0g/cm3；纳米钯粉的粒径值为10nm~50nm，松装密度为2.0~2.5g/cm3，振实密度为3.5~4.0g/cm3。优选的，所述有机溶剂为松节油、松油醇、十六醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁内酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种或者至少两种所组成的混合物。优选的，所述高分子增稠剂为乙基纤维素、聚乙二醇2000、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或者至少两种所组成的混合物。优选的，所述分散剂为柠檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1,4-二羟基磺酸胺中的一种或者至少两种所组成的混合物；所述消泡剂为有机硅氧烷、聚醚、聚乙二醇、乙烯-丙烯酸共聚物、聚甘油脂肪酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有机硅中的一种或者至少两种所组成的混合物。优选的，所述触变剂为十六醇、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、触变性醇酸树脂、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或者至少两种所组成的混合物。一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：a、制备无机粘接相：将SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物于三维混料机中混合均匀，混合物中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物七种物料的重量份依次为30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；混合均匀后的混合物再于熔炉中进行熔炼处理，熔炼温度为1200℃~1400℃，保温时间为2~4小时，即得到玻璃熔液；将玻璃熔液进行水淬处理并得到玻璃渣，玻璃渣经破碎处理后以蒸镏水为介质对玻璃渣进行球磨处理6小时，即得到粒径值为1μm~3μm的无铅微晶玻璃粉；b、制备复合功能相：将球状银粉、片状银粉、纳米钯粉于搅拌机中混合均匀，以制备复合功能相，复合功能相中球状银粉、片状银粉、纳米钯粉三种物料的重量份依次为40%~50%、40%~50%、1%~10%，复合功能相中球状银粉的粒径值为1µm~3µm，片状银粉的粒径值为1µ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于，包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相    10%~30%复合功能相    50%~70%有机载体      20%~25%；其中，无机粘结相由SiO

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于，包括有以下重量份的物料，具体为：无机粘接相10%~30%复合功能相50%~70%有机载体20%~25%；其中，无机粘结相由SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物系微晶玻璃粉组成，无机粘接相中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核剂、稀土氧化物七种物料的重量份依次为30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；复合功能相为球状银粉、片状银粉、纳米钯粉的混合粉，且混合粉中球状银粉、片状银粉、纳米钯粉三种物料的重量份依次为40%~50%、40%~50%、1-10%；有机载体为有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂所组成的混合物，有机载体中有机溶剂、高分子增稠剂、分散剂、消泡剂、触变剂五种物料的重量份依次为50%~70%、25%~35%、1%~5%、1%~5%、1%~5%。2.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于：所述晶核剂为CaF2、TiO2、ZrO2、Sb2O3、V2O5、NiO、Fe2O3中的一种或者至少两种所组成的混合物。3.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于：所述稀土氧化物为La2O3、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Pr2O3、Eu2O3中的一种，稀土氧化物的粒径值为1μm~3μm。4.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于：所述无铅微晶玻璃粉的粒径值为1μm~3μm，软化点为550～680℃，平均线膨胀系数为4～5×10~6/℃。5.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于：所述复合功能相中球状银粉的粒径值为1µm~3µm，松装密度为1.0~2.0g/cm3，振实密度为1.0~2.0g/cm3；片状银粉的粒径值为1µm~3µm，松装密度为1.0~2.0g/cm3，振实密度为1.0~2.0g/cm3；纳米钯粉的粒径值为10nm~50nm，松装密度为2.0~2.5g/cm3，振实密度为3.5~4.0g/cm3。6.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其特征在于：所述有机溶剂为松节油、松油醇、十六醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁内酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种或者至少两种所组成的混合物。7.根据权利要求1所述的一种氮化铝基材用大功率厚膜电路高温烧结电阻浆料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丽萍，苏冠贤，
申请(专利权)人：东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44