CN105895258A - 一种多层共烧内电极银浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多层共烧内电极银浆的制备方法，该银浆由银粉和有机载体组成，银粉的含量占80～90％，有机载体占10～20％；该方法银粉选用硝酸银为原材料，甲醛为还原剂，采用化学共沉积法制备得到；有机载体由乙基纤维素、松油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯以及其他添加剂组成。该多层共烧内电极银浆的收缩率可通过银粉的参数以及含量来调节，在共烧过程中可与不同瓷体相匹配，可耐800～930℃高温烧结，该类型银浆可替代一部分银钯浆，相比之下具备低成本、高电导的优势。

Description

一种多层共烧内电极银浆的制备方法

技术领域

本发明涉及多层共烧内电极银浆的制备方法，特别是涉及高银含量、耐高温烧结、可与瓷体材料多层共烧相匹配的内电极银浆的制备方法。

背景技术

电子元器件是电子信息产业的基础，加快其发展速度，提高技术水平，是电子信息产业发展的关键。国际上，开发电子元器件的新品种，对关键技术及工艺进行攻关，给电子整机的发展及更新换代创造了条件。由此势必对作为电子信息材料重要组成部分的电子浆料提出新的、更高的要求，搞好电子信息基础材料的研究开发，可促进电子元器件发展和更新。在众多电子浆料中，用量最大的当属导电银浆，导电银浆主要用于制造厚膜混合集成电路、电阻器、多层陶瓷电容器、电阻网络、敏感元器件及其它电子元器件，是电子信息产业中的基础电子材料。

随着目前元器件的小型化发展趋势，越来越多的产品趋向于多层化发展，多层产品不仅可大幅度减小产品的体积，还能提升产品的电性能。而多层共烧产品的烧结温度往往都较高，一般都大于800℃，常规情况下需要银钯浆料才可以，但钯的价格昂贵，导致原材料成本急剧上升。本发明采用振实密度高、粒径较大的银粉作为导电功能相，可显著提高银浆的耐烧结温度，所制备的多层共烧内电极银浆可替代一部分银钯浆，显著降低成本。

发明内容

多层共烧内电极银浆所涉及到的关键技术难点包括银粉制备和有机载体两个方面，银粉方面需要解决通过对配方及工艺参数的调节来控制目标粉体的参数：包括对还原剂、分散剂、PH值、反应温度、搅拌速度的选择，以及制备得到银粉后的分离及热处理等；有机载体方面需要调整配方，使得制备的有机载体具备合适的粘度、工艺适应性。

本发明内容在于制备多层共烧内电极银浆的方法，本发明提供如下技术 方案：

一种多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，该方法制备出的多层共烧内电极银浆由银粉和有机载体组成，所述银粉占银浆总质量的80～90％，有机载体占10～20％。

作为改进：该方法还包括银粉的制备、有机载体制备、浆料制备，其特征在于，所述银粉的制备是采用硝酸银为银源材料，甲醛为还原剂，加入分散剂A，在加热搅拌的条件下反应生成银粉；所述有机载体制备由乙基纤维素、松油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯及添加剂在水浴加热条件下搅拌溶解制成；所述浆料制备，是将制备的银粉和有机载体，采用三辊轧浆的方式充分混合轧制成浆料。

进一步改进，所述银粉制备包括如下步骤：

(1)取硝酸银溶与碳酸钠溶液反应，产生淡黄色的碳酸银沉淀；

(2)往碳酸银中加入分散剂A溶液搅拌均匀后，继续加入甲醛还原剂溶液，常温反应完全后使银粉自然沉降；

(3)得到的银粉经过滤，反复洗涤后，再加入有机物B的乙醇溶液放入干燥箱烘干；

(4)烘干后的银粉采用机械或气流粉碎等方式进行打粉后，得到银粉。

所述银粉的制备中，硝酸银∶碳酸钠∶甲醛的摩尔比为1∶0.51∶1.2～2。

所述分散剂A为聚乙烯醇、丁二酸、聚乙烯吡咯烷酮、丙二酸、聚乙二醇中的一种或一种以上的混合物；所述有机物B为甘油单硬脂酸酯、聚氧乙烯醚脂肪醇、阿拉伯胶、硬脂酸中的一种或一种以上的混合物；所述步骤(2)中搅拌速度为100～400rpm；所述步骤(4)中烘干温度为50～80℃，烘干时间为10～30h。该方法制备出的银粉的平均粒径为3.8～8.2μm，比表面积为1.51～2.14m2/g，振实密度为4.3～5.1g/cm3。

所述有机载体制备步骤为：松油醇430g、丁基卡必醇370g以及柠檬酸三丁酯100g，放于水浴搅拌器中加热，温度设置为90℃；再称取乙基纤维素80g、卵磷脂5g，氢化蓖麻油3g以及流平剂12g，依次加入烧杯中，搅拌 全部溶解后冷却至室温。

本发明提供的技术方案的有益效果为：本发明研制出振实密度较高、粒径较大的银粉，并匹配合适的有机载体，使得制备的银浆可耐800℃以上的高温烧结，相比于目前应用较多的银钯浆料，多层共烧纯银浆的成本要低很多，且导电性能要优于银钯浆，发热损耗量较小，可替代一部分银钯浆。

附图说明

图1为本发明制备银粉的工艺流程图。

图2为本发明制备有机载体的工艺流程图。

图3为本发明实施例制备1#银粉的SEM图。

图4为本发明实施例制备2#银粉的SEM图。

图5为本发明实施例制备由1#银粉和有机载体所制备的内电极银浆同铁氧体陶瓷材料在880℃多层共烧的侧视图。

图6为本发明实施例制备由1#银粉制备的内电极银浆同铁氧体材料880℃共烧金相图。

具体实施方式

银粉制备：

原料配制和选择：

分散剂A为：聚乙烯醇、丁二酸、聚乙烯吡咯烷酮、丙二酸、聚乙二醇中的一种或一种以上的混合物，将分散剂用等量的乙醇充分溶解后再冷却至25℃。

有机物B为：甘油单硬脂酸酯、聚氧乙烯醚脂肪醇、阿拉伯胶、硬脂酸中的一种或一种以上的混合物，有机物B用5倍质量的无水乙醇溶解。

实施例1：称取1mol硝酸银溶于1L去离子水中，搅拌使其充分溶解，在常温情况搅拌条件下，将0.51mol碳酸钠溶液滴加至硝酸银溶液中，产生黄色的碳酸银沉淀，然后加入1.5g分散剂A搅拌均匀后，继续加入1.2mol甲醛还原剂溶液，并保持搅拌，搅拌速度为250rpm，滴液速度为30ml/s，滴加完后，继 续搅拌反应5min后得到银粉的悬浊液。银悬浊液静置一段时间，再经过沉降、固液分离得到银粉，将沉淀下来的银粉依次用去离子水洗涤7次；然后称取2g有机物B溶于10g无水乙醇中，将有机物B的乙醇溶液倒入至洗涤过的银浆中，搅拌均匀；最后在银粉中干燥箱中于60℃干燥20h后，烘干后的银粉采用机械或气流粉碎等方式进行打粉，银粉的基本性能参数采用扫描电镜测试仪、松装与振实密度测试仪、比表面积测试仪以及激光粒度分析仪测试得到1#银粉，具体参数如表格1所示，扫描电镜图片如图3所示。

实施例2：称取1.2mol硝酸银溶于1L去离子水中，搅拌使其充分溶解，在常温情况搅拌条件下，将0.61mol碳酸钠溶液滴加至硝酸银溶液中，产生黄色的碳酸银沉淀，然后加入1g分散剂A搅拌均匀后，取2mol甲醛溶液，先倒入一半的甲醛还原剂溶液，并保持搅拌，搅拌速度为120rpm，反应5min后，滴加剩余的一半甲醛溶液，滴加速度为30ml/s，反应5min后得到银粉的悬浊液。银悬浊液静置一段时间，再经过沉降、固液分离得到银粉，将沉淀下来的银粉依次用去离子水洗涤7次；然后称取2g有机物B溶于10g无水乙醇中，将有机物B的乙醇溶液倒入至洗涤过的银浆中，搅拌均匀；最后在银粉中干燥箱中于70℃干燥15h后，烘干后的银粉采用机械或气流粉碎等方式进行打粉，银粉的基本性能参数采用扫描电镜测试仪、松装与振实密度测试仪、比表面积测试仪以及激光粒度分析仪测试得到得到2#银粉，具体参数如表格1所示，扫描电镜图片如图4所示。

表1制备的1，2#银粉样品的物理参数，包括平均粒径、比表面积、松装密度和振实密度。

有机载体制备：

用烧杯称取430g松油醇、370g丁基卡必醇以及100g柠檬酸三丁酯，放于水浴搅拌器中加热，温度设置为60-90℃；再称取80g乙基纤维素、5g卵磷脂，3g氢化蓖麻油以及12g流平剂，依次加入烧杯中，搅拌全部溶解后冷却至室温，得到N1#载体。

浆料制备：

称取1#银粉850g，N1#有机载体150g，在三辊轧机上经轧制混合均匀，测试浆料细度、粘度等参数合格后得到多层共烧内电极银浆。该多层共烧内电极银浆通过丝网印刷工艺，转移至铁氧体干膜片上，同多层铁氧体一同共烧效果如图5、图6所示，其中峰值烧结温度为880℃，保温2h，图片产品为1005型号的多层片式电感器，左右宽度为1mm，上下高度为0.5mm，可以看出该多层共烧内电极浆料与铁氧体瓷体共烧匹配良好，收缩一致。

方阻的计算公式

R□＝D/10*R/L

计算方阻时，先将内电极银浆在氧化铝基板上印刷成一个长条形或迷宫型的长条型图案后，电阻浆料经过烘干和烧结形成电阻体，其中L为方数，即电阻体的长除以宽，D的电阻体的烧结膜厚(即高，单位μm)，R为该电阻条的阻值(单位Ω)。

以上内容是结合最佳实施方案对本发明说做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的情况下，可以在细节上进行各种修改，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，该方法制备出的多层共烧内电极银浆由银粉和有机载体组成，所述银粉占银浆总质量的80～90％，有机载体占10～20％。

2.根据权利要求1所述多层共烧内电极银浆的制备方法，该方法还包括银粉的制备、有机载体制备、浆料制备，其特征在于，所述银粉的制备是采用硝酸银为银源材料，甲醛为还原剂，加入分散剂A，在加热搅拌的条件下反应生成银粉；所述有机载体制备由乙基纤维素、松油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯及添加剂在水浴加热条件下搅拌溶解制成；所述浆料制备，是将制备的银粉和有机载体，采用三辊轧浆的方式充分混合轧制成浆料。

3.根据权利要求2所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述银粉制备包括如下步骤：

(1)取硝酸银溶与碳酸钠溶液反应，产生淡黄色的碳酸银沉淀；

(2)往碳酸银中加入分散剂A溶液搅拌均匀后，继续加入甲醛还原剂溶液，常温反应完全后使银粉自然沉降；

(3)得到的银粉经过滤，反复洗涤后，再加入有机物B的乙醇溶液放入干燥箱烘干；

(4)烘干后的银粉采用机械或气流粉碎方式进行打粉 。

4.根据权利要求3所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述银粉的制备中，硝酸银：碳酸钠：甲醛的摩尔比为1∶0.51∶1.2～2。

5.根据权利要求3所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述分散剂A为聚乙烯醇、丁二酸、聚乙烯吡咯烷酮、丙二酸、聚乙二醇中的一种或一种以上的混合物；所述有机物B为甘油单硬脂酸酯、聚氧乙烯醚脂肪醇、阿拉伯胶、硬脂酸中的一种或一种以上的混合物。

6.根据权利要求3所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌速度为100～400rpm。

7.根据权利要求3所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中烘干温度为50～80℃，烘干时间为10～30h。

8.根据权利要求2至8所述任一一种多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，该方法制备出的银粉的平均粒径为3.8～8.2μm，比表面积为1.51～2.14m2/g，振实密度为4.3～5.1g/cm3。

9.根据权利要求2所述多层共烧内电极银浆的制备方法，其特征在于，所述有机载体制备步骤为：松油醇430g、丁基卡必醇370g以及柠檬酸三丁酯100g，放于水浴搅拌器中加热，温度设置为90℃；再称取乙基纤维素80g、卵磷脂5g，氢化蓖麻油3g以及流平剂12g，依次加入烧杯中，搅拌全部溶解后冷却至室温。