CN101872652B

CN101872652B - 无铅可耐焊全银导体浆料

Info

Publication number: CN101872652B
Application number: CN2010101865674A
Authority: CN
Inventors: 欧阳铭; 孟淑媛; 何建华; 安艳
Original assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Current assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: CN101872652A

Abstract

本发明公开了一种无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉80～85wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的形貌尽量圆、分散性好、收缩性适中，比表面在0.1-2.0m²/g之间。所述有机溶剂是醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。该浆料绿色环保、成本低。该浆料用在厚膜网络排阻器上，其可焊性、耐焊能力、表面致密性、上锡平整度好。

Description

无铅可耐焊全银导体浆料

技术领域

本发明涉及一种网络排阻器电极浆料及其制备方法，尤其涉及一种无钯不含铅的高银含量全银网络排阻器电极浆料及其制备方法。

背景技术

推行绿色环保的电子产品对人类环境的保护都是一大进步，但同时也给材料研发带来新的课题，可焊、耐焊、附着、烧结、外观等常规技术指标都会因为无铅化而受到影响，在含铅锡中上焊，温度只需要235℃(含铅锡熔点低)，浆料中的含铅玻璃也能够有效的保护银层，避免“吃银”现象。而无铅化以后，可、耐焊温度都提高到270℃，对烧结后的银层是最大的考验。无钯技术，国际浆料界对于可、耐焊浆料的研究普遍都是添加一些钯来提高浆料的可、耐焊能力，钯的价格昂贵，这自然就增加了生产成本。本发明就首先提出在不添加钯的情况下，同样达到良好的可耐焊效果。无铅可耐焊全银导体浆料适用于厚膜网络排阻器等基础元件的丝网印刷生产使用，这些元件广泛应用于计算机、通讯、工业自动化、航天航空、军事、数字电视、数字音响及消费类电子等领域，并以每年5％的速度在增长，市场前景广。但目前低成本的银导体浆料很难适合厚膜网络排阻器使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环保性好、电性能好且低成本的适用于网络排阻器使用的全银电子浆料及其制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉80～85wt％、无铅玻璃粉1～7wt％、高分子树脂3～6wt％、有机溶剂5～12wt％。

进一步：在上述全银电子浆料中，银粉作为功能相，烧结后银层的连续性对电子元件的导电性能起至关重要的作用，而致密性又可带来优良的上锡效果，因此我们在设计之初就需要选择尽量圆、分散性好、收缩性适中的球状银粉，比表面在0.1-2.0m²/g范围内的。银粉的重量百分含量必须控制在80～85wt％之间，如果银粉的含量低于80％，会直接导致电子元件上锡效果不好，达不到应有的可焊效果。同样，如果银粉的含量高于85％，将影响到浆料的丝网印刷性能，导致粘网和塞网。当然银含量的增加将直接提高浆料的生产成本，这与原有的降低成本的目标是相违背的。无铅玻璃粉作为粘结相。本浆料中所用的玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系，玻璃粉的软化点在700℃左右。玻璃粉的主要作用就是让银层和基材结合得更加紧密，玻璃粉里的铜、铋等物质具有抗焊接热的作用，在上锡过程中能对银层起保护作用，提高了耐焊的能力。有机溶剂：采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。要求：1、溶剂在印刷过程中不至于快干，快干很容易使浆料凝结而堵塞网孔，影响批量生产化的进程。而在100℃左右的炉温下，溶剂又很容易完成挥发掉，对元件后期的烧结都会带来很大的帮助。2、溶解性好，溶解高分子树脂形成的有机载体均匀透明，没有团块。高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种，按配方将一定比例的溶剂和高分子树脂溶解形成均匀透明、具有一定粘度的流体，我们称之为有机载体，载体与金属粉体混合、辊扎后能确保完整、均匀的印刷出所需图形。

本发明还提供了上述全银电子浆料的制备方法，包括有机载体和浆料的制备过程，所述有机载体的制备步骤为：A、树脂干燥，将乙基纤维素干燥4小时以上，控制其水份≤0.5％；B、配料，根据配方称取溶剂和高分子树脂；C、溶解，将盛有溶剂的容器放入恒温水浴箱，用分散搅拌机匀速搅拌溶剂，同时加入称好的树脂，加完树脂后，继续搅拌溶解直至形成均匀、透明的有机载体；D、重复添加有机溶剂，其添加量相当于挥发掉的有机溶剂，E、过滤，将载体通过尼龙滤网去除杂质；F、静置，让载体冷却，恢复到常温状态，冷却时间大于4小时；G、检测：对溶解的载体进行外观、粘度和有机固含量性能检测；H、包装：密封、标示。

按常规浆料生产工艺流程制作成网络排阻器浆料，即将原材料按配方调配好后，经混合后利用三辊研磨机充分研磨辊轧，达到一定的细度、粘度要求后形成无铅可耐焊全银导体浆料。即包括有机载体和浆料的制备过程。具体为：A、配料，将有机载体、球状银粉、无铅玻璃粉按配方设计放入容器中；B、混合，用分散搅拌机对容器中材料进行搅拌，使其混合均匀；C、轧浆，用三辊研磨机充分研磨使浆料达到一定的细度；D、过滤，轧好的浆料通过不锈钢滤网去除杂质和银片；E、半成品检测，检测浆料细度、粘度、固含量；F、调整，根据检测的数值，用有机溶剂对浆料进行调整；G、成品检测：对浆料的细度、粘度、固含量做最终检验。H、包装。

与现有技术相比，为保证全银电子浆料用于电子产品的电极使用时，性能良好，本发明增加了银粉的配比。所述球状银粉的形貌尽量圆、分散性好、收缩性适中，比表面在0.1-2.0m²/g之间。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系，玻璃粉里的铜、铋等物质具有抗焊接热的作用，在上锡过程中能对银层起保护作用，提高了耐焊的能力，玻璃粉的软化点在700℃左右。所述有机溶剂是醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。同时在制备方法中，选择了特定的工艺参数和过滤网，使所得的浆料适应厚膜网络排阻器。该浆料用在厚膜网络排阻器上，其可焊、耐焊能力非常好，表面致密性、上锡平整度都很强。上述全银电子浆料绿色环保型，由上述生产方法可以看出，原材料经严格挑选、检测、生产，完全符合2002年欧州议会和欧盟理事会通过了关于《电器和电子设备中限制使用某些有害物质指令》和《报废电子电器设备指令》的法规(WEEE/RoHS)，而同类厂家，如日本住矿公司的产品中还含有一定量的铅(Pb)，因为铅(Pb)能降低焊锡的熔化温度、也减少对银层的伤害、对可、耐焊也有帮助。在技术方面，本发明的浆料不含钯，大大降低了材料成本，也能达到相同的电性能效果。

具体实施方式

本发明的主旨是通过调控全银电子浆料的配比，选择合适的银粉、无铅玻璃粉、有机溶剂、高分子树脂，选定特定的浆料制备方法，使该浆料适合应用在厚膜网络排阻器上。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，制备方法中温度、时间等工艺条件的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。

首先，简述本发明基本方案：无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉80～85wt％、无铅玻璃粉1～7wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％。

上述全银电子浆料的制备方法，包括有机载体和浆料的制备过程，所述有机载体的制备步骤为：A、树脂干燥，将乙基纤维素干燥4小时以上，控制其水份≤0.5％；B、配料，根据配方称取溶剂和高分子树脂；C、溶解，将盛有溶剂的容器放入恒温水浴箱，用分散搅拌机匀速搅拌溶剂，同时加入称好的树脂，加完树脂后，继续搅拌溶解直至形成均匀、透明的有机载体；D、重复添加有机溶剂，其添加量相当于挥发掉的有机溶剂，E、过滤，将载体通过尼龙滤网去除杂质；F、静置，让载体冷却，恢复到常温状态，冷却时间大于4小时；G、检测：对溶解的载体进行外观、粘度、有机固含量性能检测；H、包装：密封、标示。

所述浆料的制备步骤为：A、配料，将有机载体、球状银粉、无铅玻璃粉按配方设计放入容器中；B、混合，用分散搅拌机对容器中材料进行搅拌，使其混合均匀；C、轧浆，用三辊研磨机充分研磨使浆料达到一定的细度；D、过滤，轧好的浆料通过不锈钢滤网去除杂质和银片；E、半成品检测，检测浆料细度、粘度、固含量；F、调整，根据检测的数值，用有机溶剂对浆料进行调整；G、成品检测：对浆料的细度、粘度、固含量做最终检验。H、包装。

实施例1

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉80wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料应用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

实施例2

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉81wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。所述有机溶剂采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料运用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

实施例3

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉82wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。所述有机溶剂采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料运用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

实施例4

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉83wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。所述有机溶剂采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料运用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

实施例5

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉84wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。所述有机溶剂采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料运用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

实施例6

无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉85wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％。所述球状银粉的比表面为0.1-2.0m²/g。所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。所述有机溶剂采用本领域技术人员常用的醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种，或者全部。所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。采用上述本发明基本方案的全银电子浆料的制备方法，制得的全银电子浆料的性能优越，如表1所示。将该浆料运用到片式网络排阻器上，网络排阻器的相关电性能好，如表2所示。

表1：全银电子浆料的性能测试

型号	FHAP05(网络电极浆料)
		细度(μm)	第二刻线≤7.0 90％处≤5.0
粘度(Pa.s)	162.30(BROOKFIELD DV-II+粘度计，CP52转子，1.0RPM)
		无机固含量(％)	82.23

表2：网络排阻器的相关电性能

Claims

1.一种用于网络排阻器的无铅可耐焊全银导体浆料，其重量百分组成为：球状银粉80～85wt％、有机溶剂5～12wt％、高分子树脂3～6wt％、无铅玻璃粉1～7wt％；所述球状银粉的形貌尽量圆、分散性好、收缩性适中，比表面在0.1-2.0m²/g之间；所述的无铅玻璃粉是CuO-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃玻璃体系。

2.根据权利要求1所述的用于网络排阻器的无铅可耐焊全银导体浆料，其特征在于：所述有机溶剂是醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的用于网络排阻器的无铅可耐焊全银导体浆料，其特征在于：所述的高分子树脂是乙基纤维素、氢化松香树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。