一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆及其制备方法技术

本发明专利技术的一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，根据质量百分比，由由82％～86％的银粉、3%～4%的高分子树脂、0.2％～1.1％的玻璃粉和10％～15％的溶剂组成。所述高分子树脂由乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸组成。依照本发明专利技术的制备方法得到的导电银浆具有良好的导电性、较强的附着力以及平整致密的外貌。银层与陶瓷界面结合力强，器件内部不出现开裂分层。

【技术实现步骤摘要】
一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆及其制备方法
本专利技术涉及导电浆料
，特别涉及一种适用于LTCC陶瓷基板的导电银浆及其制备方法。
技术介绍
通讯、汽车、医疗、军事、宇航等应用对电子系统高性能、高密度、高可靠行的要求正在并将继续对电子封装提出新的挑战。LTCC(LowTemperatureCo-firedCeramic)技术即低温共烧陶瓷技术，是一种先进的无源集成及混合电路封装技术，它可将三大无源元器件(包括电阻器、电容器和电感器)及其各种无源组件(如滤波器、变压器等)封装于多层布线基板中，并与有源器件(如：功率MOS、晶体管、IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统。低温共烧陶瓷技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术，因其能够满足电子产品的上述需求，已成为未来电子元件集成化、模组化的首选。不同于HTCC，LTCC技术在900度以下“低温”烧结，保证了传统的高导电率、低熔点的厚膜导体浆料（如银、金以及合金）成功应用到LTCC工艺中。作为高性能、低能耗的器件的设计基础，LTCC技术及相关材料的研发必将在军、民等领域具有巨大的应用价值。目前，国内外低温共烧导电浆料市场主要被Ferro、Dupont等国际知名企业所垄断，国内在此领域始终未能取得关键性突破，主要原因之一就在于国内企业尚未能掌握低温共烧导电浆料所需的银粉、玻璃粉、有机载体等基础材料的核心配方和关键制备工艺技术。这不仅导致我国研发生产的LTCC器件成本很高，更重要的是核心关键技术和产品受制于人，严重阻碍了我国电子浆料技术和产业的升级发展。LTCC技术为了降低烧结温度，LTCC陶瓷通常采用掺入低熔点氧化物或低熔点玻璃来实现，复杂的体系使得传统的银浆难以与其匹配，甚至不能达到基本使用要求。传统导电银浆与LTCC陶瓷基体共烧过程中，由于陶瓷与银粉以及银粉与银粉之间的亲和力存在差异性，导致银粉过度向瓷体扩散造成绝缘电阻下降，存在电路电击穿的风险，还造成银电极层在烧结后易于出现较多空洞；而银层与陶瓷界面结合力不足，会导致器件内部出现开裂分层的严重后果。此外，由于金属与陶瓷扩散系数不同，扩散速度差异导致在界面的两侧凹凸不平，导致基板的平整度下降。因此，为了促进低温共烧陶瓷技术的应用，本领域亟需开发更加适于低温共烧陶瓷基板用的导电银浆。
技术实现思路
鉴于现有的导电银浆还存在上述问题，特提出本专利技术。本专利技术提供一种LTCC陶瓷基板的共烧匹配性好的导电银浆，该导电银浆烧结后银层平整、致密，银层与陶瓷界面结合力强，器件内部不出现开裂分层，并且具有良好的耐焊性。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，以质量百分比计算，包括如下组分：82％～86％的银粉、3%～4%的高分子树脂、0.2％～1.1％的玻璃粉和10％～15％的溶剂；其中：所述高分子树脂由乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸组成。在本专利技术中，优选情况下，乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.1～0.5:0.05～0.1。进一步优选情况下，所述乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.3～0.4:0.06～0.08。优选情况下，所述玻璃粉由30％～40％的氧化铋、10％～20％的氧化铜、15％～25％的氧化硅、15％～20％的碳酸钡和15％～20％的氧化铝组成。另一方面，本专利技术还提供一种制备上所述用于LTCC陶瓷基板导电银浆的方法，该方法具有以下步骤：（1），将高分子树脂与溶剂按照一定比例混合后充分溶解得到有机载体。（2），将有机载体与银粉、玻璃粉混合均匀得到预混物。（3），将上述预混物充分研磨得到银电极浆料；对银电极浆料进行过滤、检测和补充溶剂得到所述导电银浆。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术制备得到的导电银浆与LTCC陶瓷基板共烧具有良好的匹配性，导电银浆烧结后银层平整、致密，银层与陶瓷界面结合力强，器件内部不出现开裂分层，具有良好的耐焊性；同时，检测也未发现银粉过度向瓷体扩散的现象，消除了电路电击穿的风险。本专利技术提供的导电银浆其材料不含有铅（Pb）与镉（Cd），符合RoHS的要求。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合表格对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本专利技术的专利技术人通过多年研究发现，在陶瓷与金属共烧过程中，陶瓷与银粉以及银粉与银粉之间的浸润亲和力对于烧结后的银层有至关重要的影响，如果陶瓷与银粉浸润亲和力大于银粉与银粉之间的亲和力，会导致银粉过度向瓷体扩散，这一方面造成绝缘电阻下降，存在电路电击穿的风险，另一方面造成银电极层在烧结后易于出现较多空洞。而如果银粉与陶瓷不亲和，又容易导致电极层与陶瓷界面结合力下降，器件内部出现开裂分层的严重后果。本专利技术通过以下技术方案实现了导电银浆与LTCC陶瓷材料的良好匹配。本专利技术提供一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，按质量百分比，包括如下组分：由82％～86％的银粉、3%～4%的高分子树脂、0.2％～1.1％的玻璃粉和10％～15％的溶剂组成。本专利技术提供的导电银浆特别适用于CBS（CaO-B2O3-SiO2）系LTCC基板材料，相关基板材料Ferro公司已经在US5258335等专利文献中公开，由此发展的FerroA6M等材料也被使用在10GHz乃至100GHz频率范围。银粉是陶瓷电子浆料的基本功能材料，在众多导电金属中,银粉的导电导热性能优良,价格比金铂把等贵金属低,因此广泛用于导电浆料的功能箱，银粉能够给浆料提供优质的物理和机械性能,并主要决定浆料的电性能。作为含银电子浆料主要组分的银粉,其粒径、形貌、分散性等对浆料的性能有直接影响。在本专利技术中，银粉颗粒的形状可以是球状、类球状、片状、三角状、棒状、带状和树枝状之中的一种或者多种。优选地，银粉为片状银粉。对于片状粉的粒径没有特别限制，优选情况下，通过动态光散射法测定的平均粒径(50％D)为2～8μm。该范围粒径的银粉制成的银浆利于银粉均匀分散于有机载体中，以烧结后形成导向性能均一性好的导电电极、导电网格等，同时有利于提高银浆本身烧结的匹配性以及附着力度。在本专利技术中，优选情况下，所述高分子树脂的质量百分含量为3％～3.5％，或者3.5％～3.8％，或者3.8％～4％。本专利技术优选的高分子树脂由乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸组成，乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.1～0.5:0.05～0.1。进一步优选地，乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.3～0.4:0.06～0.08。在导电银浆的结构组成中,有机载体是导电浆料的结构骨架,是导电相银粉的载体,其作用是为导电银浆提供浆料基本的流变性、附着力,提供浆料基本的机械性能,使浆料具有一定的成膜性、耐久性及耐弯折性能。本专利技术的高分子树脂溶解于溶剂中形成有机载体，使银粉和玻璃粉均匀分散，能够使银电极浆料很好的粘附于陶瓷基板上，在进行烧结后，多种高分子树脂的有机载体在分解温度范围之内能够随着温度逐步挥发和分解至分解完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，其特征在于：以质量百分比计算，包括如下组分：82％～86％的银粉、3%～4%的高分子树脂、0.2％～1.1％的玻璃粉和10％～15％的溶剂；所述高分子树脂由乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，其特征在于：以质量百分比计算，包括如下组分：82％～86％的银粉、3%～4%的高分子树脂、0.2％～1.1％的玻璃粉和10％～15％的溶剂；所述高分子树脂由乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸组成。2.如权利要求1所述的一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，其特征在于，乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.1～0.5:0.05～0.1。3.如权利要求2所述的一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，其特征在于，所述乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚天冬氨酸的重量比为1:0.3～0.4:0.06～0.08。4.如权利要求1所述的一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆，其特征在于，所述银粉为片状银粉，平均粒径为2～8μm。5.如权利要求1所述的一种用于LTCC陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立桥，
申请(专利权)人：浙江纳沛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33