CN108684152A - 一种合金陶瓷印刷电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金陶瓷印刷电路板，属于电子产品技术领域。本发明取5～10份无碱玻璃陶瓷粉、1～2份碱土氧化物和3～5份铝合金粉混合，搅拌10～20min，然后熔制0.5～1h，淬火，然后球磨24h，加入有机载体，用三辊研磨机混合制成介质浆料；将3～5份铜粉、3～5份玻璃粉、2～3份还原剂、5～10份有机溶剂、1～2份增稠剂、1～2份表面活性剂、1～2份流变剂和1～2份触变剂混合搅拌0.5～1h，得铜导体浆料；使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上交替印制、烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。本发明制备的合金陶瓷印刷电路板的散热性能更好。
Description
技术领域
本发明公开了一种合金陶瓷印刷电路板，属于电子产品技术领域。
背景技术
统计数据表明 55 %的电子产品失效与过高的热环境应力有关。较严酷的热环境应力对大多数电子产品的正常工作产生严重的影响，导致电子元器件加速失效 ，从而引起整个产品的失效。近年来，随着大规模、超大规模集成电路和表面贴装技术的应用，电子产品向小型化、高密度、高可靠性方向发展，尤其在航空航天领域，高度集成性、高度精确性、高度复杂性和极其狭小的空间等特点，使得对电子系统热设计的要求也越来越高，热已成为影响其性能和可靠性的重要因素之一。作为电子设备重要组成部分，印制电路板设计得合理与否，直接影响着设备的性能，甚至损坏电子设备。由于电路模块集成度的不断增加以及集成电路和多芯片模块的大量应用，印制电路板的组装密度也不断增加，使得印制电路板上的热流密度(单位面积的热流量)很大，一块好的印制电路板，不仅需要连接关系正确，如何控制印制电路板上器件的温升，使其不超过可靠性规定的限值，确保产品的热可靠性并安全工作也愈发显得重要，因此对印制电路板的热设计和热分析显得尤为迫切。
印制电路板热设计就是利用热的传递特性，通过冷却措施使热源至耗热空间热通道的热阻降至最小或者是将印制电路板的热流密度限制在可靠性规定的范围内。为保证可靠性指标的实现，必须采取有效的热设计措施。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：本发明的目的是针对传统印刷电路板无法有效提高电路板和电子元器件直接接触面的热传导效率，导致散热性能无法进一步提升的问题，提供一种合金陶瓷印刷电路板。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取5～10份无碱玻璃陶瓷粉、1～2份碱土氧化物和3～5份铝合金粉混合，搅拌10～20min，然后熔制0.5～1h，淬火，然后球磨24h，加入有机载体，用三辊研磨机混合制成介质浆料；
（2）将3～5份铜粉、3～5份玻璃粉、2～3份还原剂、5～10份有机溶剂、1～2份增稠剂、1～2份表面活性剂和1～2份流变剂混合搅拌0.5～1h，得铜导体浆料；
（3)使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上交替印制、烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。
步骤（1）所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。
步骤（1）所述碱土氧化物为氧化钠、氧化钾或氧化锂中的任意一种。
步骤（1）所述铝合金粉为铝镁质量比为7:5的铝合金粉。
步骤（1）所述有机载体为松油醇或乙基纤维素中的任意一种。
步骤（2）所述还原剂为锌粉、镁粉、硅粉或铝粉中的任意一种。
步骤（2）所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、异丙醇中的任意一种。
步骤（2）所述增稠剂为乙基纤维素、消化纤维素或丁醛树脂中的任意一种。
步骤（2）所述表面活性剂为司班85或乙醇中的任意一种。
步骤（2）所述流变剂为1,4丁内酯或对苯二甲酸中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在印刷电路板的制备过程中使用的是厚膜印制的方法，加入的铜导体浆料在高温条件下与加入的合金均为熔融状态，铜导体浆料与合金混合后的熔融物质具有扩散性、流动性好的特点，因此可以增强电路板制备过程中的传质与传热，从而有效提高电路板的散热性能；同时，熔融物质因为其较好的流动性，可有效减少在烧制过程中气泡的产生，因为气体的传热性能较差，因此减少了气泡的产生即可有效地提高电路板的散热性能；
（2）本发明在陶瓷印刷电路板的制备过程中加入铝合金，铝合金熔点低，沸点高，在烧制过程中可以溶解却不会挥发，溶解的铝合金均匀的分布在体系中，因为铝合金导热性能好，因此加入铝合金可以增强电路板的散热性能；制成的电路板在使用过程中与元器件焊接，可使电路板中的合金成分重新熔融，从而实现电器元器件和电路板之间的冶金结合，有效提高了两者结合强度的同时，降低了电路板和电子元器件之间的接触热阻，从而增强了其散热性能。
具体实施方式
取5～10份无碱玻璃陶瓷粉、1～2份碱土氧化物和3～5份铝合金粉混合，搅拌10～20min，然后在温度为1550~1600℃的条件下熔制0.5～1h，淬火，然后放入球磨罐中，按球料质量比10：1~40:1加入氧化锆球磨珠，球磨机以公转转速为290r/min，自转转速为560r/min正反向运行24h，球磨机交替间隔停机时间为0min，频率为40Hz，得球磨料；向所得球磨料中加入有机载体，然后放入三辊研磨机中，以150~250r/min的转速研磨0.5~1h，即得介质浆料。再将3～5份铜粉、3～5份玻璃粉、2～3份还原剂、5～10份有机溶剂、1～2份增稠剂、1～2份表面活性剂和1～2份流变剂混合搅拌0.5～1h，得铜导体浆料；使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上采用丝网印刷工艺反复交替印制，然后在氮气炉中以850~950℃的高温烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。所述碱土氧化物为氧化钠、氧化钾或氧化锂中的任意一种。所述铝合金粉为铝镁比例7比5的铝合金粉。所述有机载体为松油醇或乙基纤维素中的任意一种。所述还原剂为锌粉、镁粉、硅粉或铝粉中的任意一种。所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、异丙醇中的任意一种。所述增稠剂为乙基纤维素、消化纤维素或丁醛树脂中的任意一种。所述表面活性剂为司班85或乙醇中的任意一种。所述流变剂为1,4丁内酯或对苯二甲酸中的任意一种。
取5份无碱玻璃陶瓷粉、1份碱土氧化物和3份铝合金粉混合，搅拌10min，然后在温度为1550℃的条件下熔制0.5h，淬火，然后放入球磨罐中，按球料质量比10：1加入氧化锆球磨珠，球磨机以公转转速为290r/min，自转转速为560r/min正反向运行24h，球磨机交替间隔停机时间为0min，频率为40Hz，得球磨料；向所得球磨料中加入有机载体，然后放入三辊研磨机中，以150r/min的转速研磨0.5h，即得介质浆料。再将3份铜粉、3份玻璃粉、2份还原剂、5份有机溶剂、1份增稠剂、1份表面活性剂和1份流变剂混合搅拌0.5h，得铜导体浆料；使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上采用丝网印刷工艺反复交替印制，然后在氮气炉中以850℃的高温烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。所述碱土氧化物为氧化钠。所述铝合金粉为铝镁比例7比5的铝合金粉。所述有机载体为松油醇。所述还原剂为锌粉。所述有机溶剂为松油醇。所述增稠剂为乙基纤维素。所述表面活性剂为乙醇。所述流变剂为1,4丁内酯。
取5份无碱玻璃陶瓷粉、1份碱土氧化物混合，搅拌10min，然后在温度为1550℃的条件下熔制0.5h，淬火，然后放入球磨罐中，按球料质量比10：1加入氧化锆球磨珠，球磨机以公转转速为290r/min，自转转速为560r/min正反向运行24h，球磨机交替间隔停机时间为0min，频率为40Hz，得球磨料；向所得球磨料中加入有机载体，然后放入三辊研磨机中，以150r/min的转速研磨0.5h，即得介质浆料。再将3份铜粉、3份玻璃粉、2份还原剂、5份有机溶剂、1份增稠剂、1份表面活性剂和1份流变剂混合搅拌0.5h，得铜导体浆料；使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上采用丝网印刷工艺反复交替印制，然后在氮气炉中以850℃的高温烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。所述碱土氧化物为氧化钠。所述有机载体为松油醇。所述还原剂为锌粉。所述有机溶剂为松油醇。所述增稠剂为乙基纤维素。所述表面活性剂为乙醇。所述流变剂为1,4丁内酯。
取5份无碱玻璃陶瓷粉、1份碱土氧化物和3份铝粉混合，搅拌10min，然后在温度为1550℃的条件下熔制0.5h，淬火，然后放入球磨罐中，按球料质量比10：1加入氧化锆球磨珠，球磨机以公转转速为290r/min，自转转速为560r/min正反向运行24h，球磨机交替间隔停机时间为0min，频率为40Hz，得球磨料；向所得球磨料中加入有机载体，然后放入三辊研磨机中，以150r/min的转速研磨0.5h，即得介质浆料。再将3份铜粉、3份玻璃粉、2份还原剂、5份有机溶剂、1份增稠剂、1份表面活性剂和1份流变剂混合搅拌0.5h，得铜导体浆料；使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上采用丝网印刷工艺反复交替印制，然后在氮气炉中以850℃的高温烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。所述碱土氧化物为氧化钠。所述有机载体为松油醇。所述还原剂为锌粉。所述有机溶剂为松油醇。所述增稠剂为乙基纤维素。所述表面活性剂为乙醇。所述流变剂为1,4丁内酯。
对比例：苏州某公司的印刷电路板
将实例1至3所得产品及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
具体检测结果如下表1所示：
表1：电路板性能测试表
| 测试内容 | 耐热性℃ | 热膨胀率×10﹣6/℃ | 热导率W/m·K |
| 实例1 | 1400 | 1.1 | 70 |
| 实例2 | 800 | 3 | 30 |
| 实例3 | 800 | 4.4 | 30 |
| 对比例 | 500 | 4.7 | 24 |
由表1数据可得：本发明研制的合金陶瓷印刷电路板不仅受热膨胀率低而且热导性好，耐热性能较好。
Claims (10)
1.一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为；
（1）取5～10份无碱玻璃陶瓷粉、1～2份碱土氧化物和3～5份铝合金粉混合，搅拌10～20min，然后熔制0.5～1h，淬火，然后球磨24h，加入有机载体，用三辊研磨机混合制成介质浆料；
（2）将3～5份铜粉、3～5份玻璃粉、2～3份还原剂、5～10份有机溶剂、1～2份增稠剂、1～2份表面活性剂和1～2份流变剂混合搅拌0.5～1h，得铜导体浆料；
（3)使用所制介质浆料与铜导体浆料在氧化铝基板上交替印制、烧结，制成多层结构，即得合金陶瓷印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述无碱玻璃陶瓷粉为氧化锌-氧化铝-氧化硅-氧化锆系无碱玻璃陶瓷粉。
3.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述碱土氧化物为氧化钠、氧化钾或氧化锂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述铝合金粉为铝镁质量比例7：5的铝合金粉。
5.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述有机载体为松油醇或乙基纤维素中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述还原剂为锌粉、镁粉、硅粉或铝粉中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、邻苯二甲酸二丁酯、异丙醇中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述增稠剂为乙基纤维素、消化纤维素或丁醛树脂中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述表面活性剂为司班85或乙醇中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的一种合金陶瓷印刷电路板的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述流变剂为1,4丁内酯或对苯二甲酸中的任意一种。
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