一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆及其制备方法，其中，导电银浆的配方以质量百分比计算，包括如下组分：75％～85％的银粉、4％～10％的高分子树脂、1％～5％的玻璃粉、0.5％～1.0％的无机添加剂、8％～15％的有机溶剂、0.2％～0.5％的有机添加剂，其中，其中，所述银粉为球状银粉或者类球状银粉，平均粒径为1.5～3.5μm；所述玻璃体系为铋酸盐玻璃体系；所述高分子树脂是由不同分子量的乙基纤维素的组合。本发明专利技术制备的面电极导电银浆具有良好的导电性、印刷性、以及和基体共烧的匹配性，经烧结后，银层无明显收缩，银层的干膜附着力高，印刷烘干后切割无掉银现象，且具备优异的耐电镀能力及优异的银层附着力。异的耐电镀能力及优异的银层附着力。异的耐电镀能力及优异的银层附着力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及导电浆料
，具体而言，尤其涉及一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]低温共烧陶瓷技术(Low
‑
Temperature Cofired Ceramic，以下简称LTCC)是一种在未烧结的流延陶瓷材料上印制互联导体、元件和电路，并将该结构叠层压制在一起，然后烧结成一个集成式陶瓷多层材料技术，其印刷的导体为银、铜、金等金属，可制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装集成电路(IC)和有源器件，制成有源/无源集成的功能模块，进一步将电路小型化和高密度化。随着科技的发展，电子集成的小型化、高密度集成化需求越来越高，尤其是航空航天、通讯、军事、医疗等特殊领域的要求越来越高，这对电子封装行业提出了前所未有的挑战。
[0003]目前，国内在LTCC电子元件整体开发进度上还远落后于国外，尤其是从陶瓷生料带和与之匹配的成套电子浆料的实用性以及普及型上还落后于国外的知名企业，比如美国Dupont、Ferro，韩国大洲，日本大研等。LTCC银浆共分为四种：内电极导电银浆、孔电极导电银浆、面电极导电银浆以及端电极导电银浆，因不同的功能和应用位置，使其具有不同的特殊性能要求，这也增加了导电浆料的开发难度。尤其是内电极导电银浆、孔电极导电银浆以及面电极导电银浆是共烧型电子浆料，除了要考虑银层自身的烧结性能外，还要与LTCC瓷体具有良好的共烧匹配性，否则共烧不匹配就会出现陶瓷体烧结后弯曲、电极线收缩路变形等缺陷，严重影响产品质量和实用性。
[0004]面电极导电银浆作为LTCC技术应用中的一种共烧型的导电银浆，主要用于印刷在LTCC元件外表面，用于外部电路的连接，比如延时线等，因此其烧结的致密性、与瓷体的收缩匹配性、附着力尤为重要。与传统的导电银浆相比，LTCC导电银浆在与陶瓷基体共烧过程中，银离子会向陶瓷基体渗透扩散，导致陶瓷基体的绝缘性下降，存在电路击穿的风险以及其他烧结不良缺陷。银层烧结致密性不好、出现内部开裂等缺陷，会导致内外连接性失常、产品性能失效等风险。
[0005]专利申请公布号“CN108962422A”中提到了“一种用于LTCC陶瓷基板的导电银浆及其制备方法”，专利中对LTCC内电极导电银浆的制备方法进行了公开描述，未提及到有关面电极导电银浆的介绍。
[0006]专利申请公布号“CN105989909A”中也提到了“一种应用于低温共烧微波介质陶瓷的内电极导电银浆的制备方法”，很好的解决的与陶瓷基材的共烧匹配性和印刷性等问题，但未提及到有关LTCC面电极导电银浆的相关介绍。
[0007]鉴于目前国内对于低温共烧陶瓷面电极导电银浆的相关报道较少，且大部分停留在初始研究阶段，并未真正实现产业化。为了迎合目前LTCC产品的不断发展，使用领域越来越广泛，面电极银浆也面临着更大的考验。为了适应国内LTCC技术的快速发展，加速实现国产化，本领域亟需开发更加适于LTCC共烧用的面电极导电银浆。

技术实现思路

[0008]根据上述提出现有的导电银浆还存在上述匹配性的技术问题，而提供一种用于LTCC陶瓷基体的低温共烧匹配性好的面电极导电银浆及其制备方法。本专利技术的面电极导电银浆因为加工的特殊要求，要满足巴块在印刷烘干后切割时不能掉银、缺银，烧结完毕后银层具备良好的耐电镀性能和附着力，因此，面电极导电银浆配方主要除了考虑玻璃粉体系与LTCC陶瓷基体的匹配性外，银粉类型的选择、玻璃体系以及有机体系的设计尤为重要，尤其是浆料中树脂的种类、含量，会直接影响到银层的烧结致密性以及银层的干膜强度，保证银层烧结致密性更好，加工切割不掉银、烧结后银层不开裂、电镀后附着力高。
[0009]本专利技术采用的技术手段如下：
[0010]一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，以质量百分比计算，包括如下组分：75％～85％的银粉、4％～10％的高分子树脂、1％～5％的玻璃粉、0.5％～1.0％的无机添加剂、8％～15％的有机溶剂、0.2％～0.5％的有机添加剂，其中，所述银粉为球状银粉或者类球状银粉，平均粒径为1.5～3.5μm；所述玻璃体系为铋酸盐玻璃体系；所述高分子树脂是由不同分子量的乙基纤维素的组合。
[0011]银粉作为导电浆料的功能相，具备良好的导电性导热性能，具备优异的物理和机械性能，且价格相对金、铂、钯等贵金属具有显著的优势，被广泛应用于各种导电、电阻浆料中。不同种类、不同粒径、不同形貌的银粉对浆料的应用领域具有不同的作用。
[0012]本专利技术包含的银粉种类比较广发，包含球状银粉、类球状银粉。银粉粒径优选1.5～3.5μm之间，在浆料中具有良好的分散性和堆积致密性，有利提高烧结银层的致密性和良好的导电性，同时银粉粒径适当偏小有力提升银粉的烧结活性，提高银层与瓷体的附着力。
[0013]银粉含量在75％～85％，这是为了保证浆料满足丝网印刷的要求，银含过高，浆料粘度过大，印刷容易粘网、过网性差等缺陷；另外银含过低，印刷厚度偏薄，烧结后银层质量下降，很难满足电镀要求等。
[0014]进一步地，所述高分子树脂的分子量范围为65000～215000，其中，大分子量乙基纤维素和小分子量乙基纤维素的重量比例为1:0.5～0.8，保证浆料粘度满足要求的同时，提高浆料中高分子树脂的含量，可以有效提高银层的干膜强度，改善切割掉银问题因此小分子量树脂的比例会有所提升。其中，大分子量乙基纤维素的分子量在100000以上，小分子量乙基纤维素的分子量在100000以下。
[0015]进一步地，以质量百分比计算，所述玻璃粉包括如下组分：40％～70％的氧化铋、5％～20％的硼酸、5％～20％的氧化硅、5％～10％的碱式碳酸铜、0.5％～2％的二氧化锰、0～5％的碱土金属氧化物的一种或几种混合以及0～3％的碱金属氧化物的一种或几种混合。
[0016]玻璃粉在银浆中作为烧结助剂以及粘合剂，使烧结后的银层致密化程度提高，银层与陶瓷基体形成有效的结合；同时，玻璃粉的软化温度、成分体系的差异会直接影响到银层烧结致密性、银层的耐电镀能力以及银层的附着力，从而保证元器件在使用过程中的品质以及使用寿命。
[0017]本专利技术采用的玻璃体系是铋酸盐玻璃体系，具备可调范围宽的特征软化温度，对陶瓷基材和银粉具有良好的润湿性；特征温度较低，对银浆的助烧烧结明显，同时能降低银层的收缩，有利于提升银层的烧结致密性和银晶粒的二次长大，改善共烧匹配性，有效保证
银层与基板的附着力及耐电镀能力。
[0018]进一步地，所述无机添加剂为Al、Mg、Ba、Ni、Zn、Ti、Ca、Si、Fe的单体氧化物或几种混合晶型化合物(以尖晶石结构为主)或其相应的硅酸盐矿物(如硅酸盐矿物，比如硅酸镁、硅酸钙等)。本专利技术的面浆要考虑银层与陶瓷的共烧匹配性，需要添加一定量的低膨胀系数的无机氧化物，配合玻璃粉共同作用，调整银层收缩率，改善共烧匹配性，对于氧化物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，以质量百分比计算包括如下组分：75％～85％的银粉、4％～10％的高分子树脂、1％～5％的玻璃粉、0.5～1.0％的无机添加剂、8％～15％的有机溶剂、0.2％～0.5％的有机添加剂，其中，所述银粉为球状银粉或者类球状银粉，平均粒径为1.5～3.5μm；所述玻璃体系为铋酸盐玻璃体系；所述高分子树脂是由不同分子量的乙基纤维素的组合。2.根据权利要求1所述的用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，所述高分子树脂的分子量范围为65000～215000，其中，大分子量乙基纤维素和小分子量乙基纤维素的重量比例为1:0.5～0.8，其中大分子量乙基纤维素的分子量在100000以上。3.根据权利要求1所述的用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，以质量百分比计算，所述玻璃粉包括如下组分：40％～70％的氧化铋、5％～20％的硼酸、5％～20％的氧化硅、5％～10％的碱式碳酸铜、0.5％～2％的二氧化锰、0～5％的碱土金属氧化物的一种或几种混合以及0～3％的碱金属氧化物的一种或几种混合。4.根据权利要求1所述的用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，所述无机添加剂为Al、Mg、Ba、Ni、Zn、Ti、Ca、Si、Fe的单体氧化物或几种混合晶型化合物或其相应的硅酸盐矿物。5.根据权利要求1所述的用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，所述有机溶剂选用醇类或醚类中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的用于低温共烧陶瓷面电极导电银浆，其特征在于，所述有机添加剂至少包括流平剂、偶联剂、消泡剂、触变剂；所述有机溶剂选用醇类或醚类中的一种或几种，其中，所述醇类包括松油醇、松节油、醇酯十二中的一种或者几种混合，所述醚类包括二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或者两种。7.一种如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，田雨祁，陈将俊，高珺，纪煊，
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：