CN110942840A - 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料 - Google Patents

用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料 Download PDF

Info

Publication number
CN110942840A
CN110942840A CN201911281677.6A CN201911281677A CN110942840A CN 110942840 A CN110942840 A CN 110942840A CN 201911281677 A CN201911281677 A CN 201911281677A CN 110942840 A CN110942840 A CN 110942840A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
powder
aluminum nitride
organic carrier
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911281677.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王疆瑛
张景基
刘亚丕
杜汇伟
朱泽洁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co Ltd filed Critical Xinchang China Metrology University Enterprise Innovation Research Institute Co Ltd
Priority to CN201911281677.6A priority Critical patent/CN110942840A/zh
Publication of CN110942840A publication Critical patent/CN110942840A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

本发明涉及用于氮化铝(AlN)衬底的无铅铜(Cu)导体浆料，用于以氮化铝(AlN)为衬底的功率负载制造。其特征在于导体浆料由占75—85％(重量比)的Cu金属导电粉，6‑12％(重量比)的玻璃粉，10‑20％(重量比)的有机载体配制而成。本发明特点具有不含铅,可与氮化铝(AlN)衬底具有附着力好，导电性能好的特点。

Description

用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料
技术领域
本发明专利涉及用于以氮化铝(ALN)衬底的导体浆料。通过该发明应用，使得高可靠，高热导氮化铝金属化陶瓷基板的量产成为可能。
背景技术
目前,氮化铝(ALN)陶瓷基片成瓷前后直接在陶瓷基片上印制导体钨浆料烧结上去形成高可靠性、强大附着力的导体层。主要有两种工艺，其一是成瓷前在氮化铝的生胚上涂覆钨浆，然后烧制成膜；其二是在成瓷以后的基板上印制钨浆，通过高温烧结成膜。此后还需处理好表面，使其有很好的可焊性。但在烧结过程中，必须用特殊的氮氢气烧结炉来烧结，否则会破坏导体层，在基片表面形成绿色粉状的氧化物。如此工艺，要不停向炉内注入氮氢气体，且烧结温度为1400℃以上,成本会很高。而一般传统的厚膜导体浆料主要针对氧化铝衬底发展进行研制,均采用硼硅酸铅体系或
氮化铝材料在金属化厚膜工艺方面的应用，全球的工艺水平参差不齐，却各有特色。目前全球为氮化铝研制的导体浆料有很多种，但由于氮化铝属于相对不稳定化学成分组合，所以很多导体浆料和它的匹配不是很好。PbO系玻璃料用于AlN陶瓷基片，在界面上发生反应，产生大量气泡，甚至使AIN陶瓷基片表面氧化，AIN陶瓷基片润湿性变差，导体浆料就失去附着力。为了解决以上问题，研制出适用于AIN陶瓷基片金属化的铜导体浆料
发明内容
本发明旨在提供一种以氮化铝(AlN)为衬底的金属化用铜(Cu)导体浆料。通过氮化铝(AlN)功率负载用导体浆料的设计和配制，通过丝网印刷或涂敷后经焙烧在氮化铝(AlN)衬底上形成厚膜铜(Cu)导体层。
用于氮化铝(AlN)衬底的无铅厚膜导体浆料，特征在于，以质量百分含量计，包括铜(Cu)金属粉占75—85％，玻璃粉占6-12％，有机载体占10-20％配制厚膜浆料；所述的玻璃粉成分SiO2：B2O3:ZnO:Al2O3:Bi2O3:TiO2的质量比(重量比)为:20-35％：10-20％：35-50％：5-15％：1-10％：1-3％；有机载体包括有机溶剂、增稠剂、表面活性剂；有机溶剂占有机载体总重的88-95％，为丁基卡比醇、二甲苯、无水乙醇等混合物；增稠剂占有机载体总重的5-10％，为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇等混合物；表面活性剂占有机载体总重的0.5-3％,为卵磷脂。
铜(Cu)导体浆料的制备工艺，包括以下步骤：
1)制备固体粉末：将Cu金属粉、玻璃粉按比例充分混合；其比例为，所述的Cu金属粉占75—85％，玻璃粉占6-12％；Cu金属粉的粒度为3-10um,形状为球形；玻璃粉中成分以及各成分所占的重量百分比分别为SiO2 20-35％、B2O3 10-20％、ZnO 35-50％、Al2O35-15％、Bi2O3 1-10％、TiO2 1-3％。
2)制备有机溶剂；称取有机载体的各组成分，在60-90℃温度下，充分搅拌，得到有机载体；有机载体占厚膜浆料总重的10-20％，包括有机溶剂、增稠剂、表面活性剂和流平剂；有机溶剂占有机载体总重的88-95％，为丁基卡比醇、二甲苯、无水乙醇等混合物；增稠剂占有机载体总重的5-10％，为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇等混合物；表面活性剂占有机载体总重的0.5-3％,为卵磷脂。
3)将固体粉末与有机载体混合研磨，得到所需的铜导体浆料；将制成的铜导体浆料用丝网印刷技术印刷在氮化铝陶瓷衬底上,在空气中,850℃-900℃,焙烧10-20分钟(min),测试其性能。
本发明的有益效果在于:不含铅，可与氮化铝(AlN)衬底具有附着力好，导电性能好的铜导体浆料,为制造出大功率，高可靠，高频率，体积小，性能稳定的氮化铝(ALN)金属化陶瓷基板产品提供基础。
具体实施方式：
实施例1：
熔炼法制备玻璃粉
玻璃粉采用熔炼法制得，称取SiO2 20g、B2O3 15g、ZnO 50g、Al2O3 7g、Bi2O35.5g、TiO2 2.5g。符合上述重量百分比的各成分，充分混合放入坩埚中，在1180℃温度下加热熔化，经过水淬，球磨得到所需的玻璃粉，玻璃粉的粒度为2-8um；
选取粒度为5-8um的铜(Cu)粉80g,粒度为5um的玻璃粉6g,加入14g的有机载体充分研磨，得到所需的铜(Cu)导体浆料，将制成的厚膜导体浆料用丝网印刷技术印刷在氮化铝陶瓷衬底上,在空气中,900℃,焙烧15分钟(min),测试其性能,其方阻为4.7mΩ/□,附着力大于25N。
实施例2：
熔炼法制备玻璃粉
玻璃粉采用熔炼法制得，称取SiO2 25g、B2O3 15g、ZnO 50g、Al2O35g、Bi2O3 4g、TiO2 1g。符合上述重量百分比的各成分，充分混合放入坩埚中，在1200℃温度下加热熔化，经过水淬，球磨得到所需的玻璃粉，玻璃粉的粒度为2-8um；
选取粒度为7-10um的铜(Cu)粉82g,粒度为4-6um的玻璃粉8g,加入10g的有机载体充分研磨，得到所需的铜(Cu)导体浆料，将制成的铜导体浆料用丝网印刷技术印刷在氮化铝陶瓷衬底上,在空气中,880℃,焙烧15分钟(min),测试其性能,其方阻为4.4mΩ/□,附着力大于20N。
实施例3：
熔炼法制备玻璃粉
玻璃粉采用熔炼法制得，称取SiO2 30g、B2O3 10g、ZnO 50g、Al2O35g、Bi2O3 3g、TiO2 2g。符合上述重量百分比的各成分，充分混合放入坩埚中，在1250℃温度下加热熔化，经过水淬，球磨得到所需的玻璃粉，玻璃粉的粒度为2-8um；
选取粒度为5-9um的铜(Cu)粉80g,粒度为3um的玻璃粉8g,加入12g的有机载体充分研磨，得到所需的铜(Cu)导体浆料，将制成的厚膜导体浆料用丝网印刷技术印刷在氮化铝陶瓷衬底上,在空气中,900℃,焙烧12分钟(min),测试其性能,其方阻为5.0mΩ/□,附着力大于27N。
实施例4：
熔炼法制备玻璃粉
玻璃粉采用熔炼法制得，称取SiO2 25g、B2O3 15g、ZnO 40g、Al2O312g、Bi2O3 8g、TiO2 2g。符合上述重量百分比的各成分，充分混合放入坩埚中，在1230℃温度下加热熔化，经过水淬，球磨得到所需的玻璃粉，玻璃粉的粒度为2-8um；
选取粒度为3-7um的铜(Cu)粉75g,粒度为3-5um的玻璃粉10g,加入15g的有机载体充分研磨，得到所需的铜(Cu)导体浆料。将制成的厚膜导体浆料用丝网印刷技术印刷在氮化铝陶瓷衬底上,在空气中,850℃,焙烧15分钟(min),测试其性能,其方阻为5.8mΩ/□,附着力大于22N。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料，特征在于，以质量百分含量计，包括铜(Cu)金属粉占75—85％，玻璃粉占6-12％，有机载体占10-20％配制厚膜浆料；玻璃粉成分SiO2：B2O3:ZnO:Al2O3:Bi2O3:TiO2的质量比(重量比)为:20-35％：10-20％：35-50％：5-15％：1-10％：1-3％；有机载体包括有机溶剂、增稠剂、表面活性剂等；有机溶剂占有机载体总重的88-95％，为丁基卡比醇、二甲苯、无水乙醇等混合物；增稠剂占有机载体总重的5-10％，为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇等混合物；表面活性剂占有机载体总重的0.5-3％,为卵磷脂。
2.根据权利要求1所述的用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料，特征在于，所述的铜(Cu)金属粉的粒度为3-10um。
3.一种根据权利要求1所述用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备固体粉末：将铜(Cu)金属粉、玻璃粉按比例充分混合；其比例为，所述的铜(Cu)金属粉占75—85％，玻璃粉占6-12％；铜(Cu)粉粒度为3-10um,形状为球形；玻璃粉中成分以及各成分所占的重量百分比分别为SiO2 20-35％、B2O3 10-20％、ZnO 35-50％、Al2O35-15％、Bi2O3 1-10％、TiO2 1-4％。
2)制备有机溶剂；称取有机载体的各组成分，在60-90℃温度下，充分搅拌，得到有机载体；有机载体占厚膜浆料总重的10-20％，包括有机溶剂、增稠剂、表面活性剂；有机溶剂占有机载体总重的88-95％，为丁基卡比醇、二甲苯、无水乙醇等混合物；增稠剂占有机载体总重的5-10％，为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇等混合物；表面活性剂占有机载体总重的0.5-3％,为卵磷脂。
3)将固体粉末与有机载体混合研磨，得到所需的铜(Cu)导体浆料。
CN201911281677.6A 2019-12-13 2019-12-13 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料 Pending CN110942840A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281677.6A CN110942840A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281677.6A CN110942840A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110942840A true CN110942840A (zh) 2020-03-31

Family

ID=69911274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911281677.6A Pending CN110942840A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110942840A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114530274A (zh) * 2022-04-24 2022-05-24 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 一种抗银迁移导体浆料

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0513960A (ja) * 1990-08-28 1993-01-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 多層配線基板の製造方法
CN101236797A (zh) * 2007-01-24 2008-08-06 三之星机带株式会社 铜导体浆料、导体电路板和电子部品
CN101720311A (zh) * 2007-06-29 2010-06-02 E.I.内穆尔杜邦公司 用于陶瓷基底的导体浆料和电路
CN104240790A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司 用于氮化铝衬底的厚膜印刷铜浆料
CN104715805A (zh) * 2015-03-09 2015-06-17 无锡海古德新技术有限公司 一种用于氮化铝衬底的无铅厚膜导体浆料
CN105439643A (zh) * 2015-11-16 2016-03-30 徐州中韵新材料科技有限公司 一种基于低熔点玻璃粉制备铜/陶瓷复合基板的方法
CN109791823A (zh) * 2016-09-29 2019-05-21 京瓷株式会社 电阻器、具备该电阻器的电路基板和电子装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0513960A (ja) * 1990-08-28 1993-01-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 多層配線基板の製造方法
CN101236797A (zh) * 2007-01-24 2008-08-06 三之星机带株式会社 铜导体浆料、导体电路板和电子部品
CN101720311A (zh) * 2007-06-29 2010-06-02 E.I.内穆尔杜邦公司 用于陶瓷基底的导体浆料和电路
CN104240790A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 赫劳斯贵金属北美康舍霍肯有限责任公司 用于氮化铝衬底的厚膜印刷铜浆料
CN104715805A (zh) * 2015-03-09 2015-06-17 无锡海古德新技术有限公司 一种用于氮化铝衬底的无铅厚膜导体浆料
CN105439643A (zh) * 2015-11-16 2016-03-30 徐州中韵新材料科技有限公司 一种基于低熔点玻璃粉制备铜/陶瓷复合基板的方法
CN109791823A (zh) * 2016-09-29 2019-05-21 京瓷株式会社 电阻器、具备该电阻器的电路基板和电子装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114530274A (zh) * 2022-04-24 2022-05-24 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 一种抗银迁移导体浆料
CN114530274B (zh) * 2022-04-24 2022-07-08 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 一种抗银迁移导体浆料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101309874B (zh) 无铅和无镉的导电铜厚膜膏
CN104715805B (zh) 一种用于氮化铝衬底的无铅厚膜导体浆料
CN1329926C (zh) 一种无铅银电极浆料及其制造方法
US9556061B2 (en) Lead-free low-melting glass composition, low-temperature sealing glass frit, low-temperature sealing glass paste, conductive material, and conductive glass paste containing glass composition, and glass-sealed component and electric/electronic component prepared using the same
CN100454443C (zh) 正温度系数陶瓷用环保无铅表层银浆及其制备方法
CN114835404B (zh) 一种低温烧结mlcc端电极浆料用玻璃粉及其制备方法
CN111564234B (zh) 一种钛酸盐基无铅化银电极浆料及其制备与使用方法
TW200418221A (en) Terminal electrode compositions for multilayer ceramic capacitors
CN114334216B (zh) 一种厚膜导体浆料
CN110550864B (zh) 一种低膨胀系数绝缘介质浆料及其制备方法
CN103219064A (zh) 晶体硅太阳能电池用无铅背面银浆及其制备方法
CN110880376A (zh) 不锈钢基材用高热膨胀系数厚膜介质浆料及其制备方法
CN101217067B (zh) Ptc热敏电阻器用无铅铝电极浆料及其制备方法
CN106653145A (zh) 一种中高温厚膜电路导体浆料及其制备方法
CN111148345B (zh) 一种厚膜电路用蓝色介质浆料及制备方法与应用
CN114590999B (zh) 一种低熔点无铅玻璃粉及其制备方法
CN110950538B (zh) 一种低膨胀耐高温的环保型中低温透明玻璃釉制备方法
WO2013023181A1 (en) Silver paste with no or poor fire-through capability and use thereof for a solar cell metallisation
CN110942840A (zh) 用于氮化铝衬底的无铅铜导体浆料
CN114038607A (zh) 一种陶瓷基材fss结构用铂浆料及其制备方法
CN107686248A (zh) 一种晶体硅太阳能电池背面银浆用无铅玻璃粉
CN113800771B (zh) 包封微晶玻璃浆料、薄膜铂电阻温度传感器及其制备方法
CN104318979A (zh) 复合材料基厚膜电路稀土介质浆料及其制备工艺
CN107935398B (zh) 一种用于金属铝基板绝缘介质浆料的无铅低熔点玻璃粉及其制备方法
EP3824481B1 (en) Conductive thick film paste for silicon nitride and other substrates

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200331

RJ01 Rejection of invention patent application after publication