陶瓷钼锰金属化浆料、金属化陶瓷件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷钼锰金属化浆料、金属化陶瓷件及其制备方法，所述陶瓷金属化浆料包括如下原料组分：陶瓷金属粉、粘结剂溶液，所述陶瓷金属粉与粘结剂溶液的质量比为(0.5～3)：1，其中，陶瓷金属粉包括如下重量份的组分：钼粉60

【技术实现步骤摘要】
陶瓷钼锰金属化浆料、金属化陶瓷件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷封装
，特别地，涉及一种陶瓷钼锰金属化浆料、金属化陶瓷件及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化物陶瓷或氮化物陶瓷被广泛应用于电子电流以及电力元件的封装。在封装过程中，陶瓷表面一般必须先进行金属化，现有技术大部分是先对陶瓷表面进行钼锰金属化，然后再经过覆镍后与金属件采用焊料进行焊接。其中钼锰金属层的厚度均匀性是陶瓷与金属件焊接可靠性的关键，尤其对于小尺寸(焊接端面小于1mm)，显得尤为重要。
[0003]当前，钼锰金属化工艺都是先将钼锰金属粉分散到乙基纤维素的松油醇溶液中形成浆料，然后再涂覆到陶瓷表面并经过高温处理，最后得到钼锰金属层。但由于浆料稳定性和表面张力的作用，在干燥过程中，小尺寸端面容易因浆料表面张力与陶瓷基体表面张力不匹配而形成两边厚、中间薄的凹槽，在后续的高温处理形成钼锰金属层后，这个凹槽仍然存在，厚度相对平均偏差大于30％。这种现象会带来很多不利，比如：(1)凹槽处容易导致虚焊，降低焊接强度；(2)为了减少凹槽带来的虚焊，往往会增加银铜焊料片厚度来填补凹槽，这样又造成贵金属的浪费和成本增高；(3)为了确保凹槽处也被钼锰金属覆盖，必须通过增加钼锰涂覆厚度，最厚处往往大于30微米，而实际上，较厚的钼锰层会导致高温下膨胀较大或较厚与较薄钼锰层的膨胀大小不一致，降低焊接强度，另外还会增加成本；(4)不适宜后续的烧结覆镍工艺，因为相比两边必然需在凹槽处涂覆更多的镍浆料，容易导致该处镍层开裂。因此，迫切需要开发一种新的钼锰浆料配方来解决钼锰金属层在小尺寸陶瓷表面分布不均匀所带来系列问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种陶瓷钼锰金属化浆料、金属化陶瓷件及其制备方法，以解决钼锰金属层在陶瓷表面分布不均匀的技术问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种陶瓷钼锰金属化浆料，包括如下原料组分：陶瓷金属粉和粘结剂溶液，所述陶瓷金属粉与粘结剂溶液的质量比为(0.5～3)：1，
[0006]其中，陶瓷金属粉包括如下重量份的组分：钼粉60
‑
86份、锰粉7
‑
20份、瓷粉7
‑
20份；所述粘结剂溶液包括粘结剂和水，所述粘结剂和水的质量比为(0.2～1.5):1，所述粘结剂为同时带有亲水单体和疏水单体的聚合物，所述亲水单体与疏水单体的质量比为1：(0.15
‑
18)，
[0007]所述疏水性单体的结构式为CH2＝CR1R2，其中，R1为
‑
H或
‑
CH3；R2为
‑
CN、
‑
C6H5、
‑
COOR3，其中，R3为烷基、环烷基或芳香基；
[0008]所述亲水单体的结构式为：CHR4＝CR5R6，其中，R4和R5均为
‑
H或
‑
CH3或
‑
COOM；R6为
‑
COOM、
‑
CH2COOM、
‑
COO(CH2)6SO3M、
‑
CONH2、
‑
CONHR7，其中，R7为烷基、环烷基；M为H元素或陶瓷金属粉中所涉的金属元素中的任意一种。
[0009]进一步地，所述钼粉和锰粉的粒径小于或等于10微米。
[0010]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种钼锰金属化陶瓷件的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)按照上述原料组分，将钼粉、锰粉和瓷粉混合，加入粘结剂溶液，在常温下搅拌，得到陶瓷钼锰金属化浆料；
[0012](2)将所得陶瓷钼锰金属化浆料涂覆到陶瓷体表面，再进行烘干和烧结处理，得到金属化陶瓷件。
[0013]进一步地，涂覆方式包括通过丝网印刷、点涂、喷涂、滚涂、浸涂或溅射。
[0014]进一步地，所述瓷粉的组分与所述陶瓷体的组分一致或接近。
[0015]进一步地，步骤(1)中陶瓷钼锰金属化浆料的黏度为1500
‑
6000mPa
·
s。
[0016]进一步地，步骤(2)中烘干温度为40
‑
80℃，烘干时间为20
‑
60min。
[0017]进一步地，步骤(2)中烧结温度为1480
‑
1580℃，保温时间为60
‑
90min。
[0018]根据本专利技术的再一方面，提供一种金属化陶瓷件，所述金属化陶瓷件由上述方法制成。
[0019]进一步地，所述金属化陶瓷件中金属化层的厚度为5
‑
30微米，所述金属化陶瓷件中金属化层的厚度相对平均偏差小于2％。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术提供的陶瓷金属化浆料制成的钼锰金属化层的厚度在5
‑
30微米、整个金属层厚度相对平均偏差小于2％，不存在现有技术中的“凹槽”。现有工艺的钼锰金属化层的厚度一般在10
‑
30微米、整个金属层厚度的相对平均偏差大于30％，相比现有工艺，本专利技术钼锰用量可节约50％以上，为采用烧结镍工艺的覆镍提供了良好的平整度条件，无需用银铜焊料填补凹槽，大约可节约50％以上的银铜贵金属用量，且较薄的钼锰层能降低高温时的膨胀，增加焊接强度。本专利技术实施例的结果表明：当钼锰层厚度为10微米、银铜焊料片厚度为0.04mm时，其与金属件封装后的焊接强度达到135MPa及以上。另外，本专利技术提供的陶瓷金属化浆料的制备可在常温下完成，无需加热，不仅环保，而且成本低廉。
[0022]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是本专利技术实施例1的金属化层烘干后的表面图；
[0025]图2是本专利技术实施例1的金属化陶瓷件的扫描电镜(SEM)图；
[0026]图3是本专利技术实施例1的金属化陶瓷件的厚度测试位置图；
[0027]图4是本专利技术实施例2的金属化层烘干后的表面图；
[0028]图5是本专利技术实施例2的金属化陶瓷件的扫描电镜(SEM)图；
[0029]图6是本专利技术实施例3的金属化层烘干后的表面图；
[0030]图7是本专利技术实施例3的金属化陶瓷件的扫描电镜(SEM)图；
[0031]图8是对比例1的金属化层烘干后的表面图；
[0032]图9是对比例1的金属化陶瓷件的扫描电镜(SEM)图；
[0033]图10是实施例1与对比例1的封装件的焊接强度对比图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷钼锰金属化浆料，其特征在于，包括如下原料组分：陶瓷金属粉、粘结剂溶液，所述陶瓷金属粉与粘结剂溶液的质量比为(0.5～3)：1，其中，陶瓷金属粉包括如下重量份的组分：钼粉60
‑
86份、锰粉7
‑
20份、瓷粉7
‑
20份；所述粘结剂溶液包括粘结剂和水，所述粘结剂和水的质量比为(0.2～1.5):1，所述粘结剂为同时带有亲水单体和疏水单体的聚合物，所述亲水单体与疏水单体的质量比为1：(0.15
‑
18)，所述疏水性单体的结构式为CH2＝CR1R2，其中，R1为
‑
H或
‑
CH3；R2为
‑
CN、
‑
C6H5、
‑
COOR3，其中，R3为烷基、环烷基或芳香基；所述亲水单体的结构式为：CHR4＝CR5R6，其中，R4和R5均为
‑
H或
‑
CH3或
‑
COOM；R6为
‑
COOM、
‑
CH2COOM、
‑
COO(CH2)6SO3M、
‑
CONH2、
‑
CONHR7，其中，R7为烷基、环烷基；M为H元素或陶瓷金属粉中所涉的金属元素中的任意一种。2.根据权利要求1所述的陶瓷钼锰金属化浆料，其特征在于，所述钼...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈占军，彭秧锡，卢玉厚，康文涛，蒋勇，胡继林，罗飞，肖雷，
申请(专利权)人：湖南人文科技学院，
类型：发明
国别省市：