一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用，属于陶瓷电路板技术领域，本发明专利技术提供的钎焊电子浆料由包括以下质量份数的原料制备得到：钎焊合金粉50～70份，银粉18～32份，金属氢化物粉2～6份，表面改性剂0.01～1份；有机载体7～15份。将上述浆料用于陶瓷覆铜板的制备，采用钎料合金粉替代铜粉钎焊电子浆料并通过其将铜箔直接覆合在陶瓷板上，避免了铜粉在空气中容易氧化的技术问题，且得到的陶瓷覆铜板耐温度冲击能力高、可靠性强。

A brazing electronic paste and its preparation method and Application

The invention provides a brazing electronic slurry and its preparation method and application, belonging to the technical field of ceramic circuit boards. The brazing electronic slurry provided by the invention is prepared from raw materials including 50-70 parts of brazing alloy powder, 18-32 parts of silver powder, 2-6 parts of metal hydride powder, 0.01-1 part of surface modifier and 7-15 parts of organic carrier. The above slurry is used in the preparation of ceramic copper clad laminates. The brazing electronic slurry is replaced by brazing alloy powder, and the copper foil is directly bonded on the ceramic laminates through the slurry. The technical problems of easy oxidation of copper powder in air are avoided. The obtained ceramic copper clad laminates have high temperature impact resistance and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用
本专利技术涉及陶瓷电路板
，特别涉及一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用。
技术介绍
高功率电力电子器件和模块广泛应用于电动汽车、可再生能源、电力机车及智能电网等电能变换领域。陶瓷覆铜板是将高导电无氧铜通过高温下直接键合或钎焊到陶瓷表面或直接电镀铜层到陶瓷上而形成的一种复合金属陶瓷基板，它既具有陶瓷的高导热性、高电绝缘性、高机械强度、低热膨胀系数等特性，又具有无氧铜金属的高导电性和优异的焊接性能，并能像PCB线路板一样刻蚀出各种电路图形，是电力电子领域功率模块封装不可或缺的关键基础材料。目前，制作陶瓷覆铜板基板的技术共有四种，分别是高温直接键合(DBC)技术，高温活性金属钎焊(AMB)技术，电镀(DPC)技术以及激光活化(LAM)技术。其中AMB技术制得的陶瓷覆铜板因其键合强度高、中间存在一层活性钎焊缓冲层，可缓解陶瓷与金属之间因热膨胀系数不匹配带来的热应力而具有更高的耐高低温热冲击性能及高低温循环可靠性，其在高压高功率电力机车和电网应用的高功率模块封装中应用比较普遍。并在要求更高的第三代高功率高温SiC模块的应用中具有很大的潜力。其中，中国专利CN102365733A公开了一种制造金属化基板的方法，采用铜粉、银粉和氢化钛粉按一定比例复配得到的粉末混合物作为填充材料，和有机载体配方而成金属浆料，经丝网印刷和真空烧结而成，其缺点是铜粉在空气中容易氧化形成氧化铜，不利于液相铜银合金在陶瓷表面的润湿。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用，本专利技术提供的钎焊电子浆料用于陶瓷覆铜板的制备，将铜箔通过钎焊电子浆料直接覆合在陶瓷板上，采用本专利技术的电子浆料配方避免了铜粉在空气中容易氧化的技术问题。本专利技术提供了一种钎焊电子浆料，由包括以下质量份数的原料制备得到：所述钎焊合金粉为含有银和铜的合金粉；所述钎焊合金粉中银和铜的质量百分含量分别为(50～80)％、(20～50)％；所述钎焊合金粉的粒径为1～20μm；所述银粉的粒径为0.1～2μm；所述金属氢化物粉为TiH2粉、ZrH2粉或HfH2粉，所述金属氢化物粉的粒径为1～10μm。优选地，所述钎焊合金粉为铜银合金粉、铜银钛合金粉、铜银锆合金粉或铜银铪合金粉的一种或多种。优选地，所述钎焊合金粉的制备方法包括以下步骤：将合金原料熔融后进行真空雾化。优选地，所述表面改性剂包括有机硅烷、有机钛酸酯和有机铝酸酯偶联剂中的一种或多种。优选地，所述有机载体包括以下质量百分含量的原料组成：所述助剂为消泡剂、润湿剂和流平剂中的一种或多种。优选地，所述有机溶剂为松油醇、丙二醇苯醚和丁基卡必醇醋酸酯中的一种或几种；所述粘合剂为乙烯基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁脂、柠檬酸酯和环氧大豆油中的一种或几种；所述分散剂为聚乙烯乙二醇、卵磷脂、油酸、亚油酸、亚麻酸、环烷酸锌、烷基酚聚氧乙烯醚、芥酸酰胺和三油酸甘油酯、有机硅烷偶联剂、有机钛酸酯和有机铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述触变剂为氢化蓖麻油、有机膨润土、柠檬酸三乙酯的一种或几种。本专利技术还提供了上述钎焊电子浆料的制备方法，包括以下步骤：将钎焊合金粉、银粉、金属氢化物粉、表面改性剂和有机载体按所述质量份数混合，得到钎焊电子浆料。本专利技术还提供了钎焊电子浆料制备陶瓷覆铜板的方法，包括以下步骤：将钎焊电子浆料涂刷于陶瓷基板一侧或两侧表面，烘干后得到覆有浆料干膜的陶瓷基板；将金属铜膜置于所述覆有浆料干膜的陶瓷基板的浆料干膜一侧或两侧，真空高温焊接得到陶瓷覆铜板。优选地，所述陶瓷基板的厚度为0.2～1mm；所述钎焊电子浆料涂刷的厚度为0.005～0.2mm；所述金属铜膜的厚度为0.2～1.0mm。优选地，所述真空高温焊接的温度为800～900℃，真空度为3.5×10-3～1.0×10-5Pa。本专利技术还提供了利用上述方法制备得到的陶瓷覆铜板，自下而上依次包括陶瓷基板、活性界面层、钎料层、合金过渡层和金属铜膜；或者自上而下依次包括金属铜膜、合金过渡层、钎料层、活性界面层、陶瓷基板、活性界面层、钎料层和合金过渡层。本专利技术还提供了上述陶瓷覆铜板在陶瓷电路板中的应用。有益技术效果：本专利技术提供了一种钎焊电子浆料及其制备方法和应用，本专利技术提供的钎焊电子浆料用于陶瓷覆铜板的制备，将铜板通过钎焊电子浆料直接覆合在陶瓷板上，采用本专利技术的电子浆料配方避免了铜粉在空气中容易氧化的技术问题。且得到的陶瓷覆铜板耐温度冲击能力高、可靠性强，实施例实验数据表明，热冲击可靠性次数>500次，热循环可靠次数>3000次。附图说明：图1为待焊接陶瓷覆铜板的结构示意图；10-陶瓷基板，40-浆料干膜，30-金属铜膜；图2为陶瓷覆铜板的结构示意图；10-陶瓷基板，201-活性层，202-合金钎料层，203-合金过渡层，30-金属铜膜；图3为实施例1中得到的待焊接陶瓷覆铜板的横截面的扫描电镜图；图4为实施例1中得到的陶瓷覆铜板的横截面的扫描电镜图；图5为电子浆料溶剂挥发后固体粉末的扫描电镜图；图6为实施例1中得到的陶瓷覆铜板和采用普通铜粉制得的陶瓷覆铜板的超声扫描示意图；左图为实施例1中得到的陶瓷覆铜板，右图为普通铜粉制得的陶瓷覆铜板；图7为实施例1中得到的陶瓷电路板的示意图的侧视图；10-陶瓷基板，201-活性层，202-合金钎料层，203-合金过渡层，30-金属铜膜；图8为实施例1中得到的陶瓷电路板的示意图的俯视图。具体实施方式本专利技术提供了一种钎焊电子浆料，由包括以下质量份数的原料制备得到：所述钎焊合金粉为含有银和铜的合金粉；所述钎焊合金粉中银和铜的质量百分含量分别为(50～80)％、(20～50)％；所述钎焊合金粉的粒径为1～20μm；所述银的粒径为0.1～2μm；所述金属氢化物粉为TiH2粉、ZrH2粉或HfH2粉，所述金属氢化物粉的粒径为1～10μm。在本专利技术中，所述钎焊合金粉优选为铜银合金粉、铜银钛合金粉、铜银锆合金粉或铜银铪合金粉。在本专利技术中，所述铜银合金中铜和银的质量比优选为50～80：20～50，更优选为69～73：27～31。在本专利技术中，所述铜银钛合金中铜、银和钛的质量比优选为10～25：60～90：2～6，更优选为15～20：70～80：4～5。在本专利技术中，所述铜银锆合金中铜、银和锆的质量比优选为5～50：60～90：2～6，更优选为10～25：70～80：4～5。在本专利技术中，所述铜银锆合金中铜、银和铪的质量比优选为5～50：60～90：2～6，更优选为10～25：70～80：4～5。在本专利技术中，所述钎焊合金粉的制备方法优选包括以下步骤：将合金原料熔融后进行真空雾化。本专利技术对高温熔融的温度没有特殊限定，以能够将合金原料熔融即可。本专利技术对真空雾化的方法没有特殊限定，选用本领域技术任意熟知的真空雾化方法即可。具体地，本专利技术将所述质量百分含量的铜和银混合后依次高温熔融和真空雾化，得到铜银合金；将所述质量百分含量的铜、银和钛混合后依次高温熔融和真空雾化，得到铜银钛合金；将所述质量百分含量的铜、银和锆混合后依次高温熔融和真空雾化，得到铜银锆合金；将所述质量百分含量的铜、银和铪混合后依次高温熔融和真空雾化，得到铜银铪合金。在本专利技术中，所述钎焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钎焊电子浆料，由包括以下质量份数的原料制备得到：

【技术特征摘要】
1.一种钎焊电子浆料，由包括以下质量份数的原料制备得到：所述钎焊合金粉为含有银和铜的合金粉；所述钎焊合金粉中银的质量百分含量为50～80％，铜的质量百分含量为20～50％，所述钎焊合金粉的粒径为1～20μm；所述银粉的粒径为0.1～2μm；所述金属氢化物粉为TiH2粉、ZrH2粉或HfH2粉，所述金属氢化物粉的粒径为1～10μm。2.根据权利要求1所述的钎焊电子浆料，其特征在于，所述钎焊合金粉为铜银合金粉、铜银钛合金粉、铜银锆合金粉和铜银铪合金粉中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的钎焊电子浆料，其特征在于，所述钎焊合金粉的制备方法包括以下步骤：将合金原料熔融后进行真空雾化。4.根据权利要求1所述的钎焊电子浆料，其特征在于，所述表面改性剂包括有机硅烷偶联剂、有机钛酸酯和有机铝酸酯偶联剂中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的钎焊电子浆料，其特征在于，所述有机载体包括以下质量百分含量的原料组成：余量的为助剂；所述助剂为消泡剂、润湿剂和流平剂中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的钎焊电子浆料，其特征在于，所述有机溶剂为松油醇、丙二醇苯醚和丁基卡必醇醋酸酯中的一种或几种；所述粘合剂为乙烯基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁脂、柠檬酸酯和环氧大豆油中的一种或几种；所述分散剂为聚乙烯乙二醇、卵磷脂、油酸、亚油酸、亚麻酸、环烷酸锌、烷基酚聚氧乙烯醚、芥酸酰胺和三油酸甘油酯中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐菊，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11