一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了属于电子浆料技术领域的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料及其制备方法。所述金导体布线浆料由70～83wt％金粉、1～5wt％的玻璃粉、0.5～1wt％的无机改性剂和15～24.5wt％的有机载体构成，与钙硼硅系微晶玻璃在830～870℃低温条件下共烧，能呈现出良好的分辨率，导电性以及结合强度，能够满足低温介质陶瓷产业化的需求。能够满足低温介质陶瓷产业化的需求。

A gold conductor wiring paste co fired with microwave dielectric ceramics at low temperature and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子浆料
，特别涉及一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子、纳电子的飞速发展，元器件及电路的小型化、轻量化、集成化、多层化已是大势所趋。与此相适应电子浆料技术的发展日新月异，目前有金属铝、铜、镍、钼、钨、钌、银、金浆等以及一些复合金属浆料。金导体浆料在电子
，特别是军用电子
，日益广泛地得到应用，尤其是在高可靠和高频LTCC(低温共烧陶瓷)应用领域。但是我国LTCC产品技术的开发比国外发达国家至少落后20年，特别在LTCC材料及其配套浆料方面差距更大。
[0003]电子浆料中所用的导体金属，以银的导电率最高，其次是铜，金的导电率次之，但是通常情况下金具有的抗化学腐蚀和抗变色能力比银和铜高很多，并在1000℃高温下不熔化、不变色、不氧化、无烧蚀；因此金浆具有更高的化学稳定性和在苛刻环境下工作的能力。目前国内的浆料与基板仍然存在共烧失配的问题，在浆料与生带的共烧过程中，基板与浆料之间的匹配是相互影响的，但是前者对后者的选择性更强一点对于表面可焊金导体浆料而言，印刷后的基板在烧结过程中，如果浆料与生带初始收缩温度和收缩速率与生带存在明显差异，会出现翘曲，分层以及卷曲等问题，影响导电金浆的电性能；尤其是目前已商品化的导体金浆分辨率为100μm左右，不能满足LTCC领域的发展需求。因此高印刷分辨率、高共烧匹配和高布线密度是金浆料发展的必然趋势。
[0004]目前国内对金浆的研究，专利CN 112735631A,“一种可低温烧结于线路板基体表面的低粘度有机金浆”中的浆料粘度过低并不适用于多层布线导体。专利CN 110322983A,“一种烧结型电子导电金浆及其制备方法”中只适于HIC、热敏电阻、氧化硅、氮化硅陶瓷等已烧结瓷体的后烧导体工艺，不适合低温共烧陶瓷，专利CN 104157326A“一种应用于低温共烧陶瓷内电极导电金浆及其制备方法”中的浆料适用于内导体不适合布线导体，专利CN109087723A“一种金导电浆料及其制备方法”中的布线金浆仅适用于“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”陶瓷体系专利CN 113314252A“一种树脂金导体浆料”中的浆料粘度偏低仅适用于部分厚膜印刷工艺的使用要求，专利CN104200865A“一种应用于低温共烧陶瓷的表面导电金浆及其制备方法”中是否有SrCaO3这种化合物存在质疑，且该浆料的印刷分辨率偏低。
[0005]虽然LTCC厚膜工艺的印刷分辨率达到100/100μm(线宽/间距)，甚至可达70/70μm，但是很难达到≤40/40μm，而且同时满足高导电性、高附着力、匹配性好的优点尚未出现。
[0006]因此为满足匹配微波介质陶瓷低温共烧发展的需求，亟待开发一种与自制生带共烧匹配性好、高导电性、高附着力、高分辨率的金导体布线浆料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的提出一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，所述金导体布线浆料由70～83wt％金粉、1～5wt％的玻璃粉、0.5～1wt％的无机改性剂和15～24.5wt％的有机载体构成；所述微波介质陶瓷为钙硼硅系微晶玻璃体系，低温共烧温度为830～870℃。
[0008]在一些实施例中，所述玻璃粉成分为含碱金属氧化物和稀土氧化物的钙镁硼硅铝系玻璃；玻璃粉的成分由CaO、B2O3、SiO2、Al2O3、MgO、SrO、ZnO、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O以及稀土氧化物构成，其中CaO、B2O3、SiO2为钙硼硅玻璃体系的主体成分，其他成分为提高调节整个玻璃体系的的各种性能参数；其中，Al2O3起到稳定体系的作用，ZnO起到成核的作用，不同含量的组分能调节玻璃的转化点温度以及结晶程度等；所述稀土氧化物包括La2O3、CeO2和Y2O3其中一种或几种；
[0009]在一些优选的实施例中，所述玻璃粉的成分配比为CaO 10～15wt％、B2O
3 20～30wt％、Al2O35～15wt％、MgO 1～2wt％、SrO 0.1～1wt％、ZnO 0.5～2wt％、Bi2O30.1～1wt％、Li2O 1～2wt％、Na2O 1～4wt％、K2O 1～2wt％、稀土氧化物0.1～1wt％，余量为SiO2。
[0010]在一些优选的实施例中，所述玻璃粉的D
50
介于1～3μm之间；玻璃粉的转变温度为650～750℃，软化点为700～800℃。
[0011]在一些实施例中，所述金粉为球形金粉，其粒径尺寸选择D
10
介于0.1～1.0μm、D
50
介于0.8～1.5μm、D
90
介于1.2～2.5μm且D
100
≤5μm的金粉。
[0012]在一些实施例中，所述有机载体的成分含量为：40～60wt％松油醇、20～50wt％丁基卡比醇、5～15wt％乙基纤维素树脂、1～5wt％丙烯酸树脂及1～5wt％助剂。采用的有机载体配方易于调控，具有良好的触变性。
[0013]在一些实施例中，所述助剂包括分散剂、消泡剂、流变助剂、流平剂、助溶增塑剂；
[0014]在一些优选的实施例中，其中，分散剂包括：开放链为NOR的位阻烷醇胺化合物，包括：哌嗪酮型的NOR、哌嗪型的NOR、七元杂环的NOR以及Tego Dispery
‑
650、Tego Dispery
‑
651、Tego Dispery
‑
652、BYK
‑
102、OP
‑
8018、OP
‑
8146其中一种或几种；
[0015]消泡剂包括：OP
‑
8150、BYK
‑
051、BYK
‑
052、BYK
‑
053、BYK
‑
055、BYK
‑
057、BYK
‑
065、XP
‑
1273、正己醇、正丁醇其中一种或几种；
[0016]流变助剂包括：海明斯Nuosperse FA196、氢化蓖麻油、大豆卵磷脂、凡士林、鱼油、司班80、司班85、BYK410、其中一种或几种；
[0017]助溶增塑剂包括：二价酸酯(DBE)、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯其中一种或几种；
[0018]流平剂包括：1,4
‑
γ丁内酯、BYK
‑
163其中一种或几种。
[0019]在一些优选的实施例中，所述有机载体中，助剂的成分含量为：
[0020]0.5wt％Tego Dispery
‑
650、1wt％二价酸酯(DBE)、1wt％海明斯Nuosperse FA196、0.5wt％OP
‑
8150和1wt％1,4
‑
γ丁内酯；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述金导体布线浆料由70～83wt％金粉、1～5wt％的玻璃粉、0.5～1wt％的无机改性剂和15～24.5wt％的有机载体构成；所述陶瓷为钙硼硅系微晶玻璃，低温共烧温度为830～870℃。2.根据权利要求1所述的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述玻璃粉成分为含碱金属氧化物和稀土氧化物的钙镁硼硅铝系玻璃；所述玻璃粉的成分由CaO、B2O3、SiO2、Al2O3、MgO、SrO、ZnO、Bi2O3、Li2O、Na2O、K2O以及稀土氧化物构成；所述稀土氧化物包括La2O3、CeO2和Y2O3其中一种或几种；所述玻璃粉的成分配比为CaO 10～15wt％、B2O
3 20～30wt％、Al2O
3 5～15wt％、MgO 1～2wt％、SrO 0.1～1wt％、ZnO 0.5～2wt％、Bi2O
3 0.1～1wt％、Li2O 1～2wt％、Na2O 1～4wt％、K2O 1～2wt％、稀土氧化物0.1～1wt％，余量为SiO2。3.根据权利要求1所述的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述玻璃粉的D
50
介于1～3μm之间；玻璃粉的转变温度为650～750℃，软化点为700～800℃。4.根据权利要求1所述的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述金粉为球形金粉，其粒径尺寸选择D
10
介于0.1～1.0μm、D
50
介于0.8～1.5μm、D
90
介于1.2～2.5μm且D
100
≤5μm的金粉。5.根据权利要求1所述的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述有机载体的成分含量为：40～60wt％松油醇、20～50wt％丁基卡比醇、5～15wt％乙基纤维素树脂、1～5wt％丙烯酸树脂及1～5wt％助剂。6.根据权利要求5所述的一种与微波介质陶瓷低温共烧的金导体布线浆料，其特征在于，所述助剂包括分散剂、消泡剂、流变助剂、流平剂、助溶增塑剂；其中，分散剂包括：开放链为NOR的位阻烷醇胺化合物，包括：哌嗪酮型的NOR、哌嗪型的NOR、七元杂环的NOR以及Tego Dispery
‑
650、Tego Dispery
‑
651、Tego Dispery
‑
652、BYK
‑
102、OP
‑
8018、OP
‑
8146其中一种或几种；消泡剂包括：OP
‑
8150、BYK
‑
051、BYK
‑
052、BYK
‑
053、BYK
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：代胜强，周世平，裴广斌，周纪平，温俊磊，马丹丹，孙闯，赵岩，
申请(专利权)人：洛阳中超新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：