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Abstract

本发明提供一种金导电浆料，所述金导电浆料中包含各组分的重量百分比含量为：60‑95％的金粉、1‑10％的纳米银粉、1‑5％玻璃粉、0.1‑1％的氧化物、0.1‑0.5％的助剂、1‑5％的有机载体以及1‑20％的有机溶剂。此表面布线金浆料具有与在高频条件下性能可靠的“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系生带共烧匹配性好、丝网印刷性好、导电性能优异，并且有很好的丝焊性能。

Description

一种金导电浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金导电浆料及其制备方法，特别是涉及一种低温共烧陶瓷用表面布线金导电浆料及其制备方法。
背景技术
近年来，在微电子封装应用领域，低温共烧陶瓷(LTCC)以其较低的高频损耗，良好的热稳定性，且可以实现无源器件的三维集成等优势而备受关注。LTCC的烧结温度一般在900℃以下，使得熔点低、导电性好的金属Au、Ag及Cu能与其共烧。Au价格昂贵，但是Au以抗氧化能力强，可靠性高，易于通过丝焊与外部形成连接等优点而常用于条件极其恶劣的环境，如军事、航天航空等领域，具有其它金属无可替代的地位。
然而，现有技术中虽然有金导电浆料，但是其与基底的匹配性能差，焊丝性能差，使用过程中产品出现翘曲、剥离强度低、焊接强度低的技术问题。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种金导电浆料及其制备方法，特别适用于“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”系低温共烧陶瓷的表面布线，其具有与在高频条件下性能可靠的“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”等体系生带共烧匹配性好、丝网印刷性好、导电性能优异，并且有很好的丝焊性能。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种金导电浆料，所述金导电浆料中包含各组分的重量百分比含量为：60-95％的金粉、1-10％的纳米银粉、1-5％玻璃粉、0.1-1％的氧化物、0.1-0.5％的助剂、1-5％的有机载体以及1-20％的有机溶剂。
进一步地，所述金粉的颗粒尺寸选自D50介于0.5～3微米之间及D97不大于5微米的金粉，优选形状为球形的金粉。
进一步地，所述纳米银粉的形貌为不规则球形，纳米银粉的颗粒尺寸选自D50介于50～100纳米之间及D97不大于200纳米的银粉。纳米银粉体的熔点较低，能促进金浆烧结致密，并且银与铝丝焊接性能优良，因此优选纳米银粉体。纳米银粉体加入到浆料中，共烧过程中，纳米银将熔在玻璃粉中，随着玻璃粉的流动，纳米银被带到金导体的表面，从而能解决大量玻璃粉分布在金导体的表面，焊接性能不好的问题，同时避免铝丝焊时的柯肯达尔效应。
进一步地，所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50介于1～3微米之间及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2，Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3，PbO，Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量摩尔比值为0.03～0.5。如果其中玻璃粉的粘度过大，共烧过程中，粘结相不能很好流动，不能促进浆料烧结致密，收缩率与生带相差太大，会使得生带变形严重。
进一步地，所述氧化物的颗粒尺寸选自D50介于1～3微米之间及D97不大于6微米的氧化物，氧化物为CuO、Cu2O或者TiO2中的一种或者多种组合。
进一步地，所述助剂为流变剂，流变剂的成分主要为氢化蓖麻油。
进一步地，所述有机载体为乙基纤维素、羟甲基纤维素或者硝基纤维素中的一种或者两种组合。
进一步地，所述有机溶剂为醇酯十二、二乙二醇单丁醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚或者丁基卡必醇中的一种或者多种组合。
本发明还提供一种导电金浆的制备方法，包括如下步骤：
按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得金导电浆料。
本发明所述的导电金浆，具有以下优点：
1、通过使用纳米银粉于表面布线浆料中，改善其共烧收缩匹配性能的同时，改善焊接性能；2、设计合适粘度的玻璃粉，改善浆料与生带的粘附性，共烧匹配等性能；3、本发明方法步骤简单，容易实现产业化。
具体实施方式
以下结合具体为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的各实施方式进行详细的阐述。所举实例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：65％的金颗粒、10％的纳米银颗粒、5％的玻璃粉、0.5％的氧化物、0.5％的助剂、4％的有机载体、15％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50为1微米及D97不大于5微米的金粉。所述纳米银颗粒形貌为类球形，颗粒尺寸选自D50约为50纳米及D97不大于200纳米的银粉。所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.1。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为羟甲基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能良好，无开裂、短路、翘曲，导电电阻小于10mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度大于9g。
实施例2
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：80％的金颗粒、5％的纳米银颗粒、4％的玻璃粉、0.5％的氧化物、0.5％的助剂、4％的有机载体、6％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50为3微米及D97不大于5微米的金粉。所述纳米银颗粒形貌为类球形，颗粒尺寸选自D50约为100纳米及D97不大于200纳米的银粉。所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为1微米之间及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.5。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为1.2微米之间及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为羟甲基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能良好，无开裂、短路、翘曲，导电电阻小于2mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度大于9g。
实施例3
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：90％的金颗粒、1％的纳米银颗粒、3％的玻璃粉、0.1％的氧化物、0.1％的助剂、2.5％的有机载体、3.3％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50约为1微米之间及D97不大于5微米的金粉。所述纳米银颗粒形貌为类球形，颗粒尺寸选自D50约为76纳米及D97不大于200纳米的银粉。所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为1微米之间及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.4。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为1微米之间及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为乙基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能良好，无开裂、短路、翘曲，导电电阻小于2mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度大于9g。
实施例4
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：80％的金颗粒、8％的纳米银颗粒、3％的玻璃粉、0.5％的氧化物、0.5％的助剂、3％的有机载体、5％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50为1微米及D97不大于5微米的金粉。所述纳米银颗粒形貌为类球形，颗粒尺寸选自D50约为50纳米及D97不大于200纳米的银粉。所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.1。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为羟甲基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能良好，无开裂、短路、翘曲，导电电阻小于2mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度大于9g。
对比例1
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：75％的金颗粒、5％的玻璃粉、0.5％的氧化物、0.5％的助剂、4％的有机载体、15％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50约为1微米及D97不大于5微米的金粉。
所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为3微米之间及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.1。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为羟甲基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能较差，出现翘曲，导电电阻小于10mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度小于9g。
对比例2
本实施例提供一种应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电金浆，所述表面布线导电金浆以质量比计，包括一下组分：80％的金颗粒、8％的纳米银颗粒、3％的玻璃粉、0.5％的氧化物、0.5％的助剂、3％的有机载体、5％的有机溶剂。
所述金颗粒形貌为球状，颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于5微米的金粉所述纳米银颗粒形貌为类球形，颗粒尺寸选自D50约为50纳米之间及D97不大于200纳米的银粉。所述玻璃粉的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的玻璃粉。玻璃为硼硅酸铅玻璃，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2、Al2O3等为增大玻璃粘度的组分，B2O3、PbO、Bi2O3和K2O等为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的含量比值为0.6。所述氧化物的颗粒尺寸选自D50约为3微米及D97不大于6微米的CuO。所述助剂为蓖麻油。所述有机载体为羟甲基纤维素。所述有机溶剂为丁基卡必醇。
本实施例的金导电浆料的制备方法，包括如下步骤：按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得表面布线金导电浆料。
通过验证测试证明，本实施例应用于低温共烧陶瓷的表面布线导电浆料，在100μm的线宽及线距下具有良好的印刷性，与“Al2O3+CaZrO3+硼硅酸铅玻璃”体系匹配性能差，生带烧后出现严重的翘曲变形，导电电阻小于2mΩ/sq/mil，与1mil铝线键合强度大于9g。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对流程中添加无关紧要的修改，但不改变其流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种金导电浆料，其特征在于，含有下述重量百分比的组分：60-95％的金粉、1-10％的纳米银粉、1-5％玻璃粉、0.1-1％的氧化物、0.1-0.5％的助剂、1-5％的有机载体以及1-20％的有机溶剂。
2.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于所述金粉的D50介于0.5～3微米之间，D97不大于5微米。
3.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于：纳米银粉的D50介于50～100纳米之间，D97不大于200纳米。
4.如权利要求3所述的金导电浆料，其特征在于：所述纳米银粉的形貌为不规则球形。
5.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于：所述玻璃粉的D50介于1～3微米之间，D97不大于6微米。
6.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于：玻璃粉为硼硅酸铅玻璃粉，硼硅酸铅玻璃体系中SiO2，Al2O3为增大玻璃粘度的组分，B2O3，PbO，Bi2O3和K2O为降低玻璃粘度的组分，其中增大玻璃粘度组分的含量与降低玻璃粘度组分的摩尔比值为0.03～0.5。
7.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于：氧化物D50介于1～3微米之间，D97不大于6微米。
8.如权利要求1所述的金导电浆料，其特征在于：氧化物为CuO、Cu2O或者TiO2中的一种或者多种组合。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的金导电浆料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
按照计量比配比，在脱泡搅拌机中搅拌脱泡，将混合均匀的浆料在三辊轧机上轧浆至细度10μm以下获得金导电浆料。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181225

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