CN111768892A

CN111768892A - 一种氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料

Info

Publication number: CN111768892A
Application number: CN202010706113.9A
Authority: CN
Inventors: 鹿宁; 陆冬梅; 王大林; 赵科良; 党丽萍; 李艳; 赵莹; 殷美
Original assignee: Xian Hongxing Electronic Paste Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Hongxing Electronic Paste Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2040-07-21
Also published as: CN111768892B

Abstract

本发明公开了一种氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，将贵金属粉与γ型Bi₂O₃、ZnO、CuO、V₂O₅和白云母粉组成的无机物添加剂、有机载体进行混合，制备成具有一定流动性的膏状导体浆料。本发明导体浆料采用了低含量氧化铋配方，防止氧化铋与氮化铝基体的过量不良反应，使用了白云母粉作为烧结粘合剂，采用微量的五氧化二钒作为烧结表面浸润剂，可有效的提高导体浆料与氮化铝基体的浸润性，结合更充分，该导体浆料在氮化铝基体上采用厚膜工艺印刷烧结后拉力提升明显，经过电镀后拉力仍然保持良好，保证了产品的可靠性，可应用于有电镀和耐酸要求的氮化铝基体小型贴片类产品中。

Description

一种氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料

技术领域

本发明涉及一种氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，广泛应用于氮化铝陶瓷基体，采用厚膜电路工艺并需要进行电镀工艺处理的产品中。

背景技术

随着微电子封装技术的发展，电子元件的功能密度越来越大，致使单位面积发热量也随之增加，所以对新一代厚膜电路产品基材的散热能力要求越来越高。现阶段成熟的高热导率陶瓷材料有BeO、ALN和SiC，其中BeO有毒性，不利于环保，SiC的介电常数偏高，不适用于厚膜陶瓷基片，ALN陶瓷基体由于热导率高、膨胀系数小、强度高、耐高温、介电损耗小，成为理想的集成电路散热基板和封装材料。近年来，由于通讯行业的飞速发展，4G、5G的商业化应用，无线移动通信基站射频收发信号机、功率放大器等产品中广泛需要微波功率负载产品。

ALN陶瓷作为基体材料广泛应用于微波功率负载产品。该类产品具有频率特性好、性能稳定、精度高、功率大、可靠性高、抗脉冲性能好、安装工艺简单等特点，适用于吸收射频及微波电路的功率，作为终端负载使用，主要应用于4G/5G无线移动通信基站射频收发信号机、功率放大器、天线频段收发开关，与多模多频段射频电路集成，实现4G/5G终端射频一体化功耗达到商用终端要求，符合无铅指令。

由于微波负载产品对小型化、批量化生产的要求，制备工艺开始向贴片电阻的工艺靠拢，在加工过程中需要对导体烧结膜进行电镀，传统的氮化铝基体用导体浆料由于在电镀过程中经过酸洗和电镀液的影响，拉力下降太大，出现产品拉力失效，降低了产品的可靠性。

在已知的具有耐酸可电镀特性的导体浆料技术发明中，基本是应用于氧化铝陶瓷基体，例如中国专利CN201710709707.3和CN106683746A采用了含铋玻璃粉，由于氮化铝与氧化铝陶瓷具有完全不同的烧结活性，含铋玻璃在烧结过程中会与氮化铝陶瓷基体发生剧烈反应，产生大量的气体使导体烧结膜形成气泡，无法满足氮化铝基体使用。

在已知的应用于氮化铝基体导体浆料的技术发明中，采用了硼硅酸钡钙系玻璃或其他无铅玻璃(例如中国专利ZL03115706.8和CN104715805A)或者含硼反应剂(例如中国专利ZL96110998.X和ZL02819782.8)作为氮化铝基体的导体浆料，但硼硅酸钡钙系玻璃耐酸性差，含硼反应剂与氮化铝基体的反应层在电镀过程中经过酸洗和电镀液的影响与氮化铝基体结合会被破坏，造成导体浆料拉力下降太大，出现产品拉力失效。

发明内容

本发明的目的是解决现有氮化铝陶瓷基体厚膜工艺产品使用的导体浆料在电镀后拉力下降明显，拉力失效的问题，提供一种电镀后拉力优良，具有良好耐酸性，可满足氮化铝陶瓷产品电镀工艺要求的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料。

针对上述目的，本发明采用的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料由如下重量百分比的成分组成：

70％～80％贵金属粉，2％～6％无机物添加剂，15％～25％有机载体；

上述无机物添加剂的组成为：γ型Bi₂O₃ 0.1％～0.7％、ZnO 0.1％～1％、CuO0.1％～1.5％、V₂O₅ 0.1％～0.5％、白云母粉1％～4％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比；所述无机物添加剂的粒度范围为0.1μm～3μm。

上述无机物添加剂的组成优选为：γ型Bi₂O₃ 0.2％～0.5％、ZnO 0.1％～0.8％、CuO 0.1％～1.0％、V₂O₅ 0.1％～0.3％、白云母粉1.5％～3.5％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比；所述无机物添加剂粒度范围为0.5μm～2μm。

上述的贵金属粉为银粉、钯粉、铂粉中任意一种或多种的混合物或多种的合金粉，其中银粉平均粒度0.25μm～5μm，钯粉比表面积5m²/g～25m²/g，铂粉比表面积15m²/g～25m²/g，合金粉平均粒度0.1μm～5μm。

上述有机载体的组成为：树脂5％～15％，有机添加剂1％～5％，有机溶剂80％～94％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比。所述的树脂为松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种；所述的有机添加剂为油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物；所述的有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明导体浆料采用了低含量氧化铋配方，防止烧结过程中氧化铋与氮化铝基体发生剧烈反应，出现起泡现象造成导体浆料失效。

2、本发明通过引入白云母粉作为烧结粘合剂，使导体浆料与氮化铝基体的结合更充分，烧结后附着力提升明显。白云母粉化学式为KAl₂[Si₃AlO₁₀](OH,F)₂，具有连续层状硅氧四面体构造和铝氧八面体构，在500～600℃下性质稳定，在超过600℃以后开始进行熔融分解，其中的碱金属K作为烧结助剂，促使硅氧四面体和铝氧八面体构成为导体浆料的骨架结构，并开始熔融渗入到氮化铝基体中，与氮化铝基体形成较强的结合强度，从而达到提升导体浆料附着力的作用，由于氧四面体和铝氧八面体构耐酸性优良，因此在进行电镀后，仍能保持较好附着力。

3、本发明采用微量的五氧化二钒作为烧结表面浸润剂，可有效的提高导体浆料与氮化铝基体的浸润性，结合更充分，烧结后拉力提升明显，经过酸洗、电镀后拉力仍然保持良好，产品可靠性高，可解决氮化铝基体贴片产品在电镀后产品拉力失效的问题。

4、本发明导体浆料的制备工艺简单，污染小，工艺适应性强；所得导体浆料具有耐酸可电镀的特性，电镀后拉力优良。

附图说明

图1是导体浆料性能测试制作的印刷网版图形，其中1、2是方阻测试搭接端头，3是方阻测试线条，4是拉力测试图形。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施例的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。

实施例

选择银粉粒度为1.2～1.3μm，γ型Bi₂O₃、ZnO、CuO、V₂O₅、白云母粉的粒度为1.2μm～1.5μm；将93g松油醇在烧杯中加热到70℃后，加入6g乙基纤维素、1g大豆卵磷脂，充分搅拌完全溶解后制得有机载体。按照表1的重量百分比，将各成分均匀混合后，用三辊轧机充分研磨至细度小于10μm，制备20g导体浆料。

表1导体浆料配方

将上述导体浆料按照图1的网版图形，通过丝网印刷工艺印刷在氮化铝陶瓷基板上(25.4mm长×25.4mm宽×1mm厚)，经过150℃干燥10min，在850℃±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min，制成测试样品，并进行下述性能测试：

烧结表面形貌：通过显微镜放大20倍，观察所得样品烧结膜表面状态；

方阻：通过数字万用表两端搭接在图1中1、2位置，对样品阻值进行测试后，计算方阻值；

初始拉力：将ф0.8mm的导线平面焊接在样品位置4图形上，导线进行90°弯曲后，用拉力机进行初始拉力测试。

酸后拉力：将样品整体浸入pH值3.0的稀硫酸中，在65±5℃烘箱中放置30分钟后取出样品，用去离子水流水清洗1分钟，擦拭干净。然后将ф0.8mm的导线平面焊接在样品位置4图形上，导线进行90°弯曲后，用拉力机进行拉力测试。

电镀后拉力：将样品按照电镀工艺进行表面电镀后，在样品位置4图形上表面贴装电容焊接，用推力机测试焊接强度。

上述各种测试结果见表2，并将测试结果与商用C-1107耐酸氧化铝导体浆料(由西安宏星电子浆料科技股份有限公司提供)和商用ALN11氮化铝导体浆料(由美国杜邦公司提供)进行比较。

表2实施例与商用导体浆料性能对比

由表2可见，本发明实施例1～4制备的导体浆料相对于商用耐酸型氧化铝导体浆料和商用氮化铝导体浆料产品，经过酸洗、电镀后拉力仍然保持良好，产品可靠性高；将实施例4与对比例3进行对比，加入白云母粉以后导体浆料的酸后拉力和电镀拉力下降幅度明显减小，说明白云母粉的加入显著提高了导体浆料的耐酸性，可改善导体浆料的酸后和电镀拉力。实施例4与对比例1、2进行对比，说明γ型Bi₂O₃和V₂O₅对导体浆料中的白云母粉具有一定的烧结促进作用，可通过加入γ型Bi₂O₃和V₂O₅提高导体浆料中白云母粉烧结浸润性，从而有效提升导体浆料的拉力。

Claims

1.一种氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于所述导体浆料由如下重量百分比的成分组成：

上述无机物添加剂的组成为：γ型Bi₂O₃ 0.1％～0.7％、ZnO 0.1％～1％、CuO 0.1％～1.5％、V₂O₅ 0.1％～0.5％、白云母粉1％～4％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比；所述无机物添加剂的粒度范围为0.1μm～3μm。

2.根据权利要求1所述的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于：所述的贵金属粉为银粉、钯粉、铂粉中任意一种或多种的混合物或多种的合金粉，其中银粉平均粒度0.25μm～5μm，钯粉比表面积5m²/g～25m²/g，铂粉比表面积15m²/g～25m²/g，合金粉平均粒度0.1μm～5μm。

3.根据权利要求1所述的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于所述无机物添加剂的组成为：γ型Bi₂O₃ 0.2％～0.5％、ZnO 0.1％～0.8％、CuO 0.1％～1.0％、V₂O₅0.1％～0.3％、白云母粉1.5％～3.5％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比；所述无机物添加剂粒度范围为0.5μm～2μm。

4.根据权利要求1所述的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于：所述有机载体的组成为：树脂5％～15％，有机添加剂1％～5％，有机溶剂80％～94％，其中各组分的百分含量是指其占导体浆料的重量百分比。

5.根据权利要求4的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于：所述的树脂为松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种。

6.根据权利要求4的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于：所述的有机添加剂为油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物。

7.根据权利要求4的氮化铝基体用耐酸可电镀型导体浆料，其特征在于：所述的有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。