CN111768893B - 一种耐黄变低温烧结银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐黄变低温烧结银浆，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体15％～45％、表面改性银粉40％～75％、无机粘结剂2％～10％、功能助剂1％～5％。本发明制备的银浆涂覆于电子元器件表面，经500～750℃烧结后银粒子基本不扩散和迁移，产品不产生黄变。银浆在较大温度范围内抗烧结黄变，降低了片式元件因烧端温度高产生的较大热应力，提高了电子元器件可靠性。

Description

一种耐黄变低温烧结银浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐黄变低温烧结银浆及其制备方法，属于电子材料技术领域。

背景技术

无线通讯即将进入毫米波时代，小型化、高集成度和高可靠性成为5G通信器件的典型特点，使用的高频电子器件及频率模块也越来越多，对相应的电子材料的要求越来越高。高频叠层电感器、5G陶瓷滤波器、LTCC器件等电子元器件是5G通信的重要器件，广泛应用于手机、基站等通信领域及汽车电子等领域，是电子信息技术和整机装备的基础且不可或缺的元器件。高频叠层电感器、5G陶瓷滤波器、LTCC器件等电子元器件一般采用银浆进行封端、烧端形成电极。因此，银浆是电子元器件性能的关键材料之一，影响电子元器件提供良好的外观、附着力、电性能和长期可靠性。

烧结型银浆通常由有机载体、银粉、无机粘结剂、功能助剂组成，通过印刷、涂覆和喷涂等方式涂覆于陶瓷基体表面，形成电子元器件的电极，对电子元器件的性能起到重要作用。银粉是烧结型银浆的主要成份，重量百分含量达50～80％，银粉烧结活性高，易于扩散，造成烧结后元器件表面发黄，影响产品外观和可靠性。实际生产过程中经常通过提高烧结温度20％以上等方法来提高银浆耐黄变特性，但温度的升高造成了片式元器件应力的增大，在一定程度上降低了产品的可靠性；同时，温度升高造成了玻璃粉的上浮，表面电阻增大，降低了银浆的可镀性。为提高烧结型银浆的性能，国内外研究人员对银粉、玻璃粉、添加剂等进行了诸多报道和研究，表面改性的方法主要包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面改性剂，主要功能是改变银粉表面特性，提高在银浆中的相容性，增加银粉固含量。

国内未见有关于通过银粉表面改性提高银浆耐黄变效果的报道。因此，需要浆料研发人员从配方设计和选材方面解决银浆的黄变问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种耐黄变低温烧结银浆及其制备方法，采用该银浆经低至500℃低温烧结后，银粒子基本不扩散和迁移，产品不产生黄变，且耐老化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐黄变低温烧结银浆，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体15％～45％、表面改性银粉40％～75％、无机粘结剂2％～10％、功能助剂1％～5％。

本发明采用以下技术方案：以丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素加酯类、醇类溶剂为有机载体，硼表面改性银粉为金属填料，玻璃粉作为无机粘结剂，辅以其他功能助剂，其混合物经行星分散设备均匀混合后，再经过三辊研磨分散，过滤等工艺完成。

本发明优选丙烯酸树脂制备有机载体，以硼表面改性银粉为金属填料，添加金属氧化物促进界面尖晶石或白榴石晶体的生成，以制备耐黄变的烧结型银浆，彻底解决了银浆黄变的问题。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述功能助剂为金属氧化物。所述金属氧化物为氧化锰、氧化铜、氧化锌、氧化镁中的至少一种。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述有机载体为将热塑性树脂溶于有机溶剂中而得。

优选地，在60～80℃恒温油浴加热搅拌下，将热塑性树脂、有机溶剂溶解完全，冷却至室温后，过400～600目的滤布，得到所述有机载体。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述热塑性树脂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素中的至少一种，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、二羧酸脂中的至少一种。

优选地，热塑性树脂为丙烯酸树脂。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述有机载体中热塑性树脂的质量百分比为10％～40％，有机溶剂的质量百分比为60％～90％。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述表面改性银粉为硼表面改性银粉，粒径为0.1～5μm。

优选地，粒径为1～2μm。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述硼表面改性银粉为以含硼化合物为改性剂，通过物理或者化学的方法对银粉进行表面包覆改性而得，改性剂的用量占银粉重量百分含量的0.5％～10％。

优选地，含硼化合物为氧化硼、硼酸、硝酸硼中的至少一种。

优选地，改性剂的用量占银粉重量百分含量的0.5％～3％。

优选地，制备硼表面改性银粉的物理方法指将含硼化合物和银粉通过粉体表面改性机等机械的方法获得表面改性银粉。

优选地，制备硼表面改性银粉的化学方法指将含硼化合物分散在无水乙醇等其它合适的溶剂中，采用常规化学包覆的工艺获得硼表面改性银粉，银粉和无水乙醇重量百分比为1:3。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述无机粘结剂为玻璃粉。

作为本发明所述银浆的优选实施方式，所述玻璃粉的软化点为400～650℃。

优选地，所述玻璃粉的软化点为550～600℃。

第二方面，本发明提供了上述银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将有机载体、表面改性银粉、无机粘结剂、功能助剂加入行星搅拌机，搅拌混合均匀，得银浆混合体；

(2)将步骤(1)中的银浆混合体研磨分散、过滤，得到所述耐黄变低温烧结银浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明制备的银浆涂覆于电子元器件表面，经500～750℃烧结后银粒子基本不扩散和迁移，产品不产生黄变。银浆在较大温度范围内抗烧结黄变，避免了通过提高烧结温度导致片式元件产生较大热应力而降低电子元器件可靠性。

附图说明

图1为对照组2涂覆于电子元器件表面，外观发黄的图片。

图2为试验组1涂覆于电子元器件表面，外观合格的图片。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种耐黄变低温烧结银浆，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体15％、表面改性银粉75％、无机粘结剂9％、功能助剂1％。

所述功能助剂为氧化锰。所述热塑性树脂为丙烯酸树脂，所述有机溶剂为松油醇。所述有机载体中热塑性树脂的质量百分比为10％，有机溶剂的质量百分比为90％。有机载体的制备方法为：在60～80℃恒温油浴加热搅拌下，将热塑性树脂、有机溶剂溶解完全，冷却至室温后，过400～600目的滤布，得到所述有机载体。

所述表面改性银粉为硼表面改性银粉，粒径为0.1～5μm。所述硼表面改性银粉为以含硼化合物为改性剂，通过物理或者化学的方法对银粉进行表面包覆改性而得，改性剂的用量占银粉重量百分含量的10％。含硼化合物为氧化硼。

所述无机粘结剂为玻璃粉，所述玻璃粉的软化点为400～650℃。

本实施例银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将有机载体、表面改性银粉、无机粘结剂、功能助剂加入行星搅拌机，搅拌混合均匀，得银浆混合体；

(2)将步骤(1)中的银浆混合体研磨分散、过滤，得到所述耐黄变低温烧结银浆。

实施例2

一种耐黄变低温烧结银浆，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体45％、表面改性银粉40％、无机粘结剂10％、功能助剂5％。

所述功能助剂为氧化锌。所述热塑性树脂为聚乙烯醇缩丁醛，所述有机溶剂为丁基卡必醇。所述有机载体中热塑性树脂的质量百分比为40％，有机溶剂的质量百分比为60％。

所述表面改性银粉为硼表面改性银粉，粒径为0.1～5μm。所述硼表面改性银粉为以含硼化合物为改性剂，通过物理或者化学的方法对银粉进行表面包覆改性而得，改性剂的用量占银粉重量百分含量的0.5％。含硼化合物为硼酸。

所述无机粘结剂为玻璃粉，所述玻璃粉的软化点为400～650℃。

本实施例有机载体及银浆的制备方法同实施例1。

实施例3

一种耐黄变低温烧结银浆，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体35％、表面改性银粉60％、无机粘结剂2％、功能助剂3％。

所述功能助剂为氧化铜。所述热塑性树脂为乙基纤维素，所述有机溶剂为醇酯十二。所述有机载体中热塑性树脂的质量百分比为30％，有机溶剂的质量百分比为70％。

所述表面改性银粉为硼表面改性银粉，粒径为0.1～5μm。所述硼表面改性银粉为以含硼化合物为改性剂，通过物理或者化学的方法对银粉进行表面包覆改性而得，改性剂的用量占银粉重量百分含量的5％。含硼化合物为硝酸硼。

所述无机粘结剂为玻璃粉，所述玻璃粉的软化点为400～650℃。

本实施例有机载体及银浆的制备方法同实施例1。

效果例1

将实施例1～3制备得到银浆涂覆在LTCC元器件上，在750℃下进行烧结，观察元件表面瓷体是否发黄，并测试相关性能。测试结果如表1所示。

表1

由表1可知，本发明制备得到的银浆实施例1～3涂覆于电子元器件表面，在750℃下进行烧结，银粒子基本不扩散和迁移，产品不产生黄变，附着力合格。

效果例2

设置试验组1～3和对照组1～2，以考察硼改性剂含量的影响。试验组1～3和对照组1～2中，硼改性剂含量不同，其余组分及制备方法均相同，硼改性剂含量(硼改性剂含量为在银粉中所占的重量比)如表2所示。

表2

将试验组1～3和对照组1～2制备得到的涂覆于电子元器件表面，在750℃下进行烧结，观察元件表面瓷体是否发黄，并测试相关性能。测试结果如表3所示。

表3

由表3可知，硼改性剂的用量范围为银粉重量百分含量的0.5％～10％时，制备得到的银浆涂覆于电子元器件表面，在750℃下进行烧结，银粒子基本不扩散和迁移，产品不产生黄变，附着力合格。硼改性剂的用量占银粉重量百分含量的0.5％～3％时，相关性能最佳。图1为对照组2涂覆于电子元器件表面，外观发黄的图片，图2为试验组1涂覆于电子元器件表面，外观合格的图片。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种耐黄变低温烧结银浆，其特征在于，所述银浆包括如下质量百分比的组分：有机载体15％～45％、表面改性银粉40％～75％、无机粘结剂2％～10％、功能助剂1％～5％；

所述表面改性银粉为硼表面改性银粉，粒径为0.1～5μm；

所述硼表面改性银粉为以含硼化合物为改性剂，通过物理或者化学的方法对银粉进行表面包覆改性而得，改性剂的用量占银粉重量百分含量的0.5％～10％。

2.如权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述功能助剂为金属氧化物。

3.如权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述有机载体为将热塑性树脂溶于有机溶剂中而得。

4.如权利要求3所述的银浆，其特征在于，所述热塑性树脂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素中的至少一种，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、醇酯十二、二羧酸脂中的至少一种。

5.如权利要求3所述的银浆，其特征在于，所述有机载体中热塑性树脂的质量百分比为10％～40％，有机溶剂的质量百分比为60％～90％。

6.如权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述无机粘结剂为玻璃粉。

7.如权利要求6所述的银浆，其特征在于，所述玻璃粉的软化点为400～650℃。

8.如权利要求1～7任一项所述的银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将有机载体、表面改性银粉、无机粘结剂、功能助剂加入行星搅拌机，搅拌混合均匀，得银浆混合体；

(2)将步骤(1)中的银浆混合体研磨分散、过滤，得到所述耐黄变低温烧结银浆。

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