一种玻璃粉以及含该玻璃粉铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种玻璃粉以及含该玻璃粉铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用，玻璃粉的主要组分为Bi

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃粉以及含该玻璃粉铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用


[0001]本专利技术涉及玻璃粉及导电浆料
，具体而言，尤其涉及一种玻璃粉，以及该玻璃粉制备的铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用。

技术介绍

[0002]厚膜电子浆料是指在陶瓷基板上印刷电极线路，经过高温烧结而成。相较于普通的PCB，在散热性和稳定性方面具有显著的优势，在高温、高湿、大功率、高振动等严苛环境下具有明显的价值优势，主要应用在汽车电子、通讯系统、航空航天以及军事领域等。
[0003]厚膜电路主要包括基板和厚膜电子浆料。其中，基片是厚膜电路的载体，主要有陶瓷基片、聚合物基片，玻璃基片和复合基片，其材料性能对厚膜电路的质量具有重要的影响。目前使用最普遍的是陶瓷基片。
[0004]厚膜电子浆料是厚膜电路的核心和关键，根据其用途可分为：电阻浆料、导体浆料和介质浆料。其质量的好坏将直接影响到后膜元件及印制板性能的优劣。
[0005]传统的压敏电阻、COB封装基板等常用的电极浆料以银浆为主，因银具有优异的导电性和烧结活性，高温烧结下能形成致密的金属层，具有优异的可焊性、耐焊性、导电性等，烧结工艺简单，易实现大批量生产。随着产品的应用越来越广泛，使用量越来越大，成本将成为商家的主要考虑因素，铜作为贱金属具备和银相似的导电性能，且铜的价格是银价格的1/5～1/10，因此采用铜浆替换银奖作为厚膜浆料电极浆料具备显著降本优势，将成为未来厚膜浆料的发展趋势。
[0006]经过大量的实验研究表明，在厚膜铜浆中，目前采用铜浆替代银浆做印刷电极线路浆料，实现降本替代，影响铜浆烧结金属化性能的关键材料是铜粉和玻璃粉，由于国内研究铜浆的起步较晚，国内外导电铜浆料市场主要被Dupont、Ferro、ESL等国际知名企业所垄断，铜粉作为功能材料国产化已初见成效，制约国内铜浆与国外铜浆抗衡的关键材料玻璃粉目前尚未完全成熟，与国外还有一定的差距，通用型较差。因此铜浆用玻璃粉的完全国产化替代迫在眉睫。
[0007]经分析，国内玻璃粉常见问题在于烧结窗口比较窄，烧结后铜膜容易氧化，附着力偏低、孔洞率较高、可焊性耐焊性偏低等缺陷。
[0008]如：专利申请公布号“CN101794649 A”中提到了“压敏电阻电极用导电银浆制备方法”，专利中提到的采用硼硅铋体系玻璃粉进行铜浆的制备，并进行一系列的性能测试，但是没有具体体现玻璃的组分，以及不同组分差异对铜浆性能的影响，文中没有给到具体的附着力测试数据和老化测试数据。
[0009]专利申请公布号“CN112125527A”中也提到了“一种铜浆料用高热膨胀玻璃粉及其制备方法和应用”，重点从玻璃的制备方面介绍了玻璃粉的制备和测试方法，没有介绍用该玻璃粉制备的铜浆在不同陶瓷基体上的应用性能。
[0010]鉴于目前国内对印刷烧结可焊型铜浆玻璃粉的研究较少，有必要提供一种适应可
焊型铜浆玻璃粉配方及其应用，用以解决上述问题。

技术实现思路

[0011]根据上述提出的国内印烧结可焊型铜浆方面的技术问题，而提供一种铜浆用玻璃粉的制备方法以及含该玻璃粉铜浆在ZnO压敏陶瓷基体上的应用。本专利技术重点从ZnO压敏陶瓷厚膜电路出发，采用铜浆替代银浆做印刷电极线路浆料，实现降本替代，主要考虑玻璃粉体系与ZnO压敏陶瓷基体的匹配性，选用不同体系或者同一体系的不同比例搭配，来适应适应陶瓷基体的导电铜浆。本专利技术从玻璃配方入手，通过不同元素的搭配、满足不同印刷烧结可焊型铜浆的需求，最终实现高电导率、高焊接拉力、高烧结致密性，可以和国外产品进行媲美的导电铜浆产品。
[0012]本专利技术采用的技术手段如下：
[0013]一种铜浆用玻璃粉，以质量百分比计算包括如下组分：60～80％的氧化铋、1％～10％的氧化铜、5％～10％的二氧化硅、1～5％的氧化铝、5～15％的硼酸、1～5％的二氧化锰、0％～5％的碱金属氧化物中的一种或几种混合、1％～5％的碱土金属氧化物中一种或几种混合、1％～5％的氧化亚锡、1％～5％的三氧化二锑、0.5％～1％的氧化碲和氧化钨、0.5％～1％的五氧化二磷。
[0014]进一步地，所述的玻璃粉转变温度在350～550℃，所述的玻璃粉平均粒径为2～4μm。
[0015]玻璃粉在铜浆中作为烧结助剂以及粘合剂，使烧结后的铜层致密化程度提高，铜层与陶瓷基体形成有效的结合。影响玻璃粉在浆料中作用的主要因素是玻璃粉的特征软化温度。软化点过高，烧结活性较低，对铜粉润湿性较差，铜粉的烧结致密性会下降，影响铜层的导电性；软化点过低则会对陶瓷基体形成过度侵蚀，造成瓷体本身的电学性能下降。因此选择合适的玻璃体系对导电铜浆的性能具有显著的意义。
[0016]本专利技术提供的玻璃粉主要组分为Bi
‑
Mn
‑
B
‑
Si
‑
Li
‑
Cu以及其他特殊微量元素，在玻璃粉中加入量铜元素和锰元素，改善玻璃在氧化锌陶瓷基板上的润湿性及结合性，添加一定的Li元素，进一步提升附着力，且耐酸性好；具备可调范围宽的特征温度，转变温度在350～550℃，热膨胀系数在6.5～8.5
×
10
‑6/℃，对陶瓷基材和铜粉具有良好的润湿性；同时能提高铜粉的烧结活性，使铜层致密性提升，保证铜层具备优异的焊接附着力和电学性能。
[0017]本专利技术还公开了一种上述铜浆用玻璃粉的制备方法，具体包括如下步骤，
[0018]S1、根据预设的玻璃氧化物配方换算成具体的原料质量配比，精确称量；
[0019]S2、将称量后的原料在混料机中充分混合，保证不同成分原料的均匀混合；
[0020]S3、将混合后的原料置于氧化铝坩埚中，然后将坩埚放置与马弗炉中1100～1350℃下熔制并保温30～60min；
[0021]S4、将熔制好的玻璃液倒入去离子水中进行水淬，得到1mm左右的玻璃碎粒；
[0022]S5、将玻璃碎粒装入球磨罐中，球磨4～8h，经500目过筛后置于烘箱中120℃烘干，得到需求的玻璃粉，然后置于气流磨中分级，玻璃粉的粒径控制在D50：2～4μm。
[0023]本专利技术还公开了一种含有上述玻璃粉的铜浆，以质量百分比计算，由75％～85％的铜粉、5％～10％的玻璃粉、0.5％～1.0％的无机添加剂、10％～20％的有机载体混合制备而成。
[0024]进一步地，所述铜粉为片粉和球粉混合而成，其中，球粉平均粒径在300nm～500nm之间，片粉平均粒径在2μm～4μm之间，片粉与球粉的比例为1:2。
[0025]进一步地，所述无机添加包括但不限于氧化铜、氧化亚铜、氧化铋、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、氧化镍、氧化铈、氧化亚锡、二氧化锰中的一种或者几种混合，上述氧化物粒径控制在500nm～1μm之间。
[0026]进一步地，所述有机载体为市售的EC体系。
[0027]相应地，还公开了上述铜浆的制备方法，将预设比例的配料混合后采用三辊机充分研磨5～8遍，粘度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜浆用玻璃粉，其特征在于，以质量百分比计算包括如下组分：60～80％的氧化铋、1％～10％的氧化铜、5％～10％的二氧化硅、1～5％的氧化铝、5～15％的硼酸、1～5％的二氧化锰、0％～5％的碱金属氧化物中的一种或几种混合、1％～5％的碱土金属氧化物中一种或几种混合、1％～5％的氧化亚锡、1％～5％的三氧化二锑、0.5％～1％的氧化碲和氧化钨、0.5％～1％的五氧化二磷。2.根据权利要求1所述的铜浆用玻璃粉，其特征在于，所述的玻璃粉转变温度在350～550℃，所述的玻璃粉平均粒径为2～4μm。3.一种权利要求1或2所述的铜浆用玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的制备包括如下步骤：S1、根据预设的玻璃氧化物配方换算成具体的原料质量配比，精确称量；S2、将称量后的原料在混料机中充分混合，保证不同成分原料的均匀混合；S3、将混合后的原料置于氧化铝坩埚中，然后将坩埚放置与马弗炉中1100℃～1350℃下熔制并保温30～60min；S4、将熔制好的玻璃液倒入去离子水中进行水淬，得到1mm左右的玻璃碎粒；S5、将玻璃碎粒装入球磨罐中，球磨4～8h，经500目过筛后置于烘箱中120℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，陈将俊，高珺，
申请(专利权)人：大连海外华昇电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：