CN104934096A - 一种环保电路板导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环保电路板导电银浆,由下列重量份的原料制成：10-20nm银粉40-50、羰基镍粉10-15、1-10μm银粉10-20、玻璃粉13-16、羟丙基淀粉2-3、碳酸二甲酯3-5、四氢呋喃7-9、双酚A型环氧树脂9-13、硅烷偶联剂KH-560 0.4-0.8、亚麻酸1-2、异丙醇8-10、乙酸乙酯5-7、松节油2-3、聚乙烯蜡0.3-0.6；本发明的银浆通过对有机粘合剂、玻璃粉、溶剂进行优选可以使最后制成的银层与电路板之间具有较强的附着力，粘合性较好，而且无铅，对环境友好；通过使用羰基镍粉，节约了银粉的用量，保持了优异的导电性能；该银浆制作工艺简单，银粉不易团聚，保证了导电效果。

Description

一种环保电路板导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明属于电子浆料技术领域，尤其涉及一种环保电路板导电银浆及其制备方法。

背景技术

在现代微电子工业中，人们对电子元器件要求越来越高，生产多采用流程化、标准化来进行以降低成本，印刷电路板 (PCB) 就是适合微电子工业的这种需求而诞生的，相应的就需求新的要求的导体浆料、电极浆料、介质浆料与电阻浆料、灌孔浆料等电子浆料与印刷电路板 (PCB) 相匹配，开展新的导体浆料的研究也就势在必行。

一般来讲，电子浆料的主要成分包括有功能相如金属、贵金属粉末等，无机粘结剂如玻璃粉末、氧化物粉末等，有机粘结剂，其它的溶剂和添加剂。通常，电子浆料中的功能相起导电作用，要具有很好的导电性能，一般由金属粉末或贵金属粉末来充当，常用的金属粉末有铜粉、铝粉、锌粉、镍粉等，常用的贵金属粉有金粉、银粉、铂粉、钯粉等。无机粘结剂起固定电子浆料到基材的作用，一般由氧化物粉末和玻璃粉末来充当，但是这一成分在电子浆料的比重比较低，有的甚至没有 ；有机粘结剂主要起使浆料具有一定的形状、易于印刷或涂敷的作用，主要有高分子树脂、小分子树脂等来充当，随着化学工业技术的进步这部分在电子浆料中的作用越来越突出，尤其是在应用于丝网印刷时，改变有机粘结剂的成分就可以改变电子浆料的印刷、干燥、烧结性能。

在现有的电子浆料领域里，银系浆料具有导电率高，性能稳定，与基板结合强度大等特点，广泛应用于集成电路、多芯片组件、薄膜开关等电子元器件的生产。但是，银是贵重金属，成本较高，而且现有的银浆料中的银粉末大部分是微米级的粉末，其制成的浆料的膜层厚度、印刷性能等对于现在的高端的精密仪器有很大的局限性；另一方面，以往印刷电路板多采用印刷导电铜浆制成导电线路，但是存在着导电铜浆易被氧化，降低了印刷电路板的使用寿命，导电铜浆也不能印刷成比较精细的线路。因此需要研究导电浆料中金属粉末的大小、形状、种类以实现降低成本、提高导电率、提高印刷精密性的目的。

导电银浆中的粘结剂对于电路印刷的成品率有很大影响，例如粘度、粘结性、附着力、流平性、成膜性、溶剂的挥发性等都会对电路的印刷性能造成影响，出现气孔，断路等现象，还有些时候会出现有机物挥发完成之后玻璃相尚未开始融化，导致导电线路从承印物上脱落的现象，使导电线路报废，因此有机粘结剂的性能需要提高。

目前很多无机粘结剂采用玻璃粉，玻璃粉由金属氧化物、氧化硅等材料制成，如果熔点过高，也出现有机物挥发完成之后玻璃相尚未开始融化，导致由导电银浆获得的导电线路从承印物上脱落的现象，使导电线路报废；而且目前的玻璃粉中很多含有铅等有害物质，对环境不利，因此需要研制性能更加优异的玻璃粉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保电路板导电银浆及其制备方法，该银浆制成的银层与电路板之间具有较强的附着力，粘合性较好，而且无铅，对环境友好，节约了银粉的用量。

本发明的技术方案如下：

一种环保电路板导电银浆,其特征在于由下列重量份的原料制成：10-20nm银粉40-50、羰基镍粉10-15、1-10μm银粉10-20、玻璃粉13-16、羟丙基淀粉2-3、碳酸二甲酯3-5、四氢呋喃7-9、双酚A型环氧树脂9-13、硅烷偶联剂KH-560 0.4-0.8、亚麻酸1-2、异丙醇8-10、乙酸乙酯5-7、松节油2-3、聚乙烯蜡0.3-0.6；

所述玻璃粉由下列重量份的原料制成：硼砂15-17、Si0₂6-9、Bi₂0₃ 20-25、A1₂0₃ 5-8、Li₂0 3-5、MgO3-6、NaF2-4、Ti0₂3-6、ZnO4-7、K₂O1-2、缺氧氧化铈1-2、霞石粉2-4、纳米玉石粉2-5；制备方法为：将硼砂、Si0₂、Bi20₃、A1₂0₃、Li₂0、MgO、NaF、Ti0₂、ZnO、K₂O、缺氧氧化铈混合，放入坩埚在1100-1400℃加热熔化成液体，搅拌均匀后进行真空脱泡，真空度为 0.10-0.14MPa，脱泡时间为 6-9 分钟，再倒入模具中定型，再进行水淬、送入球磨机中粉碎、过筛，得到2-6μm粉末，再与霞石粉、纳米玉石粉混合均匀，即得。

所述的环保电路板导电银浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将碳酸二甲酯、四氢呋喃、乙酸乙酯、松节油混合，加入双酚A型环氧树脂，加热至80-82℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入聚乙烯蜡搅拌均匀，用 500目的纱网过滤，除去杂质得到有机载体 ；

（2）在密闭容器中，将异丙醇与硅烷偶联剂KH-560、亚麻酸混合，在5000-7000转/分搅拌下加入10-20nm银粉，搅拌 10-20分钟，再加入羰基镍粉、1-10μm银粉，搅拌10-20分钟，再与其他剩余成分一起加入有机载体中，在球磨机中混合分散得到均匀的浆体 ；

（3）将步骤（2）得到的浆体进行真空脱泡，真空度为 0.05-0.07MPa，脱泡时间为 5-9 分钟，然后在三辊轧机中进行研磨、轧制，至银浆细度达到 4-6 微米，即得。

本发明的有益效果

本发明的银浆通过对有机粘合剂、玻璃粉、溶剂进行优选可以使最后制成的银层与电路板之间具有较强的附着力，粘合性较好，而且无铅，对环境友好；通过使用羰基镍粉，节约了银粉的用量，保持了优异的导电性能；该银浆制作工艺简单，银粉不易团聚，保证了导电效果，适合在电子材料技术领域推广应用。

具体实施方式

一种环保电路板导电银浆,由下列重量份（公斤）的原料制成：15nm银粉45、羰基镍粉13、5μm银粉15、玻璃粉14、羟丙基淀粉2.5、碳酸二甲酯4、四氢呋喃8、双酚A型环氧树脂11、硅烷偶联剂KH-560 0.6、亚麻酸1.5、异丙醇9、乙酸乙酯6、松节油2.6、聚乙烯蜡0.5；

所述玻璃粉由下列重量份（公斤）的原料制成：硼砂16、Si0₂7、Bi₂0₃ 23、A1₂0₃ 6、Li₂0 4、MgO 5、NaF 3、Ti0₂4、ZnO 6、K₂O 1.5、缺氧氧化铈1.5、霞石粉3、纳米玉石粉3；制备方法为：将硼砂、Si0₂、Bi20₃、A1₂0₃、Li₂0、MgO、NaF、Ti0₂、ZnO、K₂O、缺氧氧化铈混合，放入坩埚在1200℃加热熔化成液体，搅拌均匀后进行真空脱泡，真空度为 0.13MPa，脱泡时间为7 分钟，再倒入模具中定型，再进行水淬、送入球磨机中粉碎、过筛，得到3μm粉末，再与霞石粉、纳米玉石粉混合均匀，即得。

所述的环保电路板导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸二甲酯、四氢呋喃、乙酸乙酯、松节油混合，加入双酚A型环氧树脂，加热至81℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入聚乙烯蜡搅拌均匀，用 500目的纱网过滤，除去杂质得到有机载体 ；

（2）在密闭容器中，将异丙醇与硅烷偶联剂KH-560、亚麻酸混合，在6000转/分搅拌下加入15nm银粉，搅拌 15分钟，再加入羰基镍粉、5μm银粉，搅拌15分钟，再与其他剩余成分一起加入有机载体中，在球磨机中混合分散得到均匀的浆体 ；

（3）将步骤（2）得到的浆体进行真空脱泡，真空度为 0.06MPa，脱泡时间为 7分钟，然后在三辊轧机中进行研磨、轧制，至银浆细度达到5微米，即得。

试验数据：

将本实施例得到的银浆用丝网印刷的方式印刷到PCB电路板上，然后升温至630℃下固化 6分钟形成导电线路，从而得到导电线路板。测得导电线路的布线宽度为 0.5mm，平均膜厚 5μm,布线间距为 0.6mm，电阻率为 4.3×10^-5Ω·m。

按照上述方式批量生产导电线路板 1000 块，导电线路与PCB电路板结合良好，线条清晰，连续,有1块电路板的导电线路从承印物上脱落，成品率 99.9％。

Claims (2)

1.一种环保电路板导电银浆,其特征在于由下列重量份的原料制成：10-20nm银粉40-50、羰基镍粉10-15、1-10μm银粉10-20、玻璃粉13-16、羟丙基淀粉2-3、碳酸二甲酯3-5、四氢呋喃7-9、双酚A型环氧树脂9-13、硅烷偶联剂KH-560 0.4-0.8、亚麻酸1-2、异丙醇8-10、乙酸乙酯5-7、松节油2-3、聚乙烯蜡0.3-0.6；

所述玻璃粉由下列重量份的原料制成：硼砂15-17、Si0₂6-9、Bi₂0₃ 20-25、A1₂0₃ 5-8、Li₂0 3-5、MgO3-6、NaF2-4、Ti0₂3-6、ZnO4-7、K₂O1-2、缺氧氧化铈1-2、霞石粉2-4、纳米玉石粉2-5；制备方法为：将硼砂、Si0₂、Bi20₃、A1₂0₃、Li₂0、MgO、NaF、Ti0₂、ZnO、K₂O、缺氧氧化铈混合，放入坩埚在1100-1400℃加热熔化成液体，搅拌均匀后进行真空脱泡，真空度为 0.10-0.14MPa，脱泡时间为 6-9 分钟，再倒入模具中定型，再进行水淬、送入球磨机中粉碎、过筛，得到2-6μm粉末，再与霞石粉、纳米玉石粉混合均匀，即得。

2.根据权利要求1所述的环保电路板导电银浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将碳酸二甲酯、四氢呋喃、乙酸乙酯、松节油混合，加入双酚A型环氧树脂，加热至80-82℃，搅拌至树脂全部溶解，再加入聚乙烯蜡搅拌均匀，用 500目的纱网过滤，除去杂质得到有机载体 ；

（2）在密闭容器中，将异丙醇与硅烷偶联剂KH-560、亚麻酸混合，在5000-7000转/分搅拌下加入10-20nm银粉，搅拌 10-20分钟，再加入羰基镍粉、1-10μm银粉，搅拌10-20分钟，再与其他剩余成分一起加入有机载体中，在球磨机中混合分散得到均匀的浆体 ；

（3）将步骤（2）得到的浆体进行真空脱泡，真空度为 0.05-0.07MPa，脱泡时间为 5-9 分钟，然后在三辊轧机中进行研磨、轧制，至银浆细度达到 4-6 微米，即得。