CN112235959A - 可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法。该方法包括步骤:(一)在含92‑99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；(二)将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺烘干后，在烧结炉中经580℃‑630℃恒温烧结，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层；还包括在形成导线线路后将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。本发明的制造方法，可加强铂钯银导体在高温高湿环境下的抗银迁移能力，减少电路板短路报废，还能降低陶瓷电路板制造成本。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝陶瓷电路板制造技术领域，涉及一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法。
背景技术
氧化铝陶瓷电路板是在氧化铝陶瓷基板上印刷Ag/Pd(钯银)、Pt/Ag(铂银) 或Pt/Pd/Ag(铂钯银)导体材料浆料(导线线路或导电涂层)和玻璃釉绝缘保护层，然后烧结成型，形成导电电路。
现有的铂钯银陶瓷电路板(铂钯银材料的陶瓷电路板)制造方法制得的铂钯银陶瓷电路板，在高温高湿通电的环境下，空气中的水气会透过铂钯银导体(铂钯银导体材料、铂钯银材料的导体)表层覆盖的玻璃釉影响到铂钯银导体，使铂钯银导体中的银迁移，使铂钯银导体的抗银迁移能力下降。因铂钯银导体的抗银迁移能力不佳，易造成银离子迁移，致使电路板短路报废。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种可加强铂钯银导体高温高湿环境下的抗银迁移能力，减少电路板短路报废的氧化铝陶瓷电路板制造工艺，即一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，该制造方法包括以下步骤：
(一)在含92-99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺(140℃-170℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结(850℃±2℃高温恒温烧结9-12分钟)，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；
(二)再将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺(140℃-170℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经580℃-630℃恒温烧结，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层；
进一步地，所述的陶瓷电路板制造方法，还包括以下步骤：在完成步骤(一) 形成导线线路之后，按电路图要求，将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。
进一步地，上述步骤(二)中，将玻璃釉浆料印刷在导线位置烘干后，在烧结炉中经600℃-620℃恒温烧结4-8分钟。
更进一步地，上述步骤(二)中，将玻璃釉浆料印刷在导线位置烘干后，在烧结炉中经610℃恒温烧结5分钟。
进一步地，上述步骤(二)中，所述玻璃釉浆料选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料。该玻璃釉浆料的特点主要是颗粒度细、致密性好，可防止空气中的水分子透过玻璃釉接触到底层的铂钯银材料。所述IG-9001玻璃釉浆料中包含的成分有：玻璃粉60-70％，氧化铬(III)<2％，乙基纤维素<5％，二甘醇三丁醚醋酸酯(BCA)<15％，葵二酸二丁酯(DBS)<5％，萜品醇<15％；所述玻璃粉中包含的成分有：铋<40％，硼<9％，铝<8％，硅<9％，锆<4％，锌 <2％，钡<3％；所述IG-9001玻璃釉浆料的10转粘度(旋转粘度计测得的转速为10 转时的粘度)为130-170Pa.s，比重为2.0-3.0，挥发性物质<35％；以上均为质量百分比；印刷网目2000-300mesh(细度48-75um)，印刷的玻璃釉浆料的干燥膜厚为15-18um，烧成的玻璃釉绝缘保护层的厚度控制在9-10um。
进一步地，所述烘干工艺为140℃-170℃烘干5分钟以上。
进一步地，上述步骤(一)中，所述高温恒温烧结的烧结温度为850℃±2℃。
进一步地，上述步骤(一)中，所述高温恒温烧结的烧结时间为9-12分钟(优选10分钟)。
进一步地，上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以钯和银作为导体的钯银导体浆料，或选用以铂、钯、银作为导体的铂钯银导体浆料(所述的铂钯银导体浆料中，含80％左右的银、2％左右的铂、2％左右的钯及少量的玻璃，其余为有机溶剂)。
更进一步地，上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以铂和银作为导体的铂银导体浆料。
抗银迁移能力检测方法如下：在铂钯银平行导线上覆盖玻璃釉并烧结成型。在铂钯银平行导线的玻璃釉中央滴一滴蒸馏水，在铂钯银平行导线两端加30V直流电压并通电4min。平行导线间有黑点出现，并存在5uA-10uA漏电流。试验结果，如平行导线间无黑点或偶有黑点出现，漏电流<10uA，说明有抗银迁移特性。
本发明的有益效果：
本发明的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，可加强铂钯银导体在高温高湿环境下的抗银迁移能力，减少电路板短路报废。
本发明的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)加强了玻璃釉层的致密度，降低了铂钯银导体与空气的接触面积，解决了铂钯银材料受空气中的水分子影响导致短路的问题。
(2)通过采用本发明的制造方法，在步骤(二)中将玻璃釉浆料改用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料，并且，将烧结温度提高到610℃左右，实现了在步骤(一)中使用成本(价格)低的铂银导体材料浆料来制造氧化铝陶瓷电路板，由此达到了降低陶瓷电路板制造成本的目的。
附图说明
图1是本发明中的陶瓷电路板抗银迁移能力检测方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，它包括以下步骤：
(一)在含92-99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺(160℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结(850℃±2℃高温恒温烧结10分钟)，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；再按电路图要求，将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。
(二)再将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺(160℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经610℃恒温烧结5分钟，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层。
上述步骤(二)中，所述玻璃釉浆料选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料。该玻璃釉浆料的特点主要是颗粒度细、致密性好，可防止空气中的水分子透过玻璃釉接触到底层的铂钯银材料。所述IG-9001 玻璃釉浆料中包含：玻璃粉60-70％，氧化铬(III)<2％，乙基纤维素<5％，二甘醇三丁醚醋酸酯(BCA)<15％，葵二酸二丁酯(DBS)<5％，萜品醇<15％；所述玻璃粉中包含：铋<40％，硼<9％，铝<8％，硅<9％，锆<4％，锌<2％，钡<3％；所述IG-9001玻璃釉浆料为绿色糊状物，其10转粘度(旋转粘度计测得的转速为10转时的粘度)为 170Pa.s，比重为3.0，挥发性物质<35％；以上均为质量百分比。印刷网目300mesh (细度48um),印刷的玻璃釉浆料的干燥膜厚为18um，烧成的玻璃釉绝缘保护层的厚度为10um。
上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用选用以铂、钯、银作为导体的铂钯银导体浆料。所述的铂钯银导体浆料中，含80％左右的银、2％左右的铂、2％左右的钯及少量的玻璃，其余为有机溶剂。
实施例2
如图1所示，本发明一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，它包括以下步骤：
(一)在含92-99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺(140℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结(850℃±2℃高温恒温烧结9分钟)，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；再按电路图要求，将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。
(二)再将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺(140℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经580℃恒温烧结8分钟，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层。
上述步骤(二)中，所述玻璃釉浆料选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料。该玻璃釉浆料的特点主要是颗粒度细、致密性好，可防止空气中的水分子透过玻璃釉接触到底层的铂钯银材料。所述IG-9001 玻璃釉浆料中包含：玻璃粉60-70％，氧化铬(III)<2％，乙基纤维素<5％，二甘醇三丁醚醋酸酯(BCA)<15％，葵二酸二丁酯(DBS)<5％，萜品醇<15％；所述玻璃粉中包含：铋<40％，硼<9％，铝<8％，硅<9％，锆<4％，锌<2％，钡<3％；所述IG-9001玻璃釉浆料为绿色糊状物，其10转粘度(旋转粘度计测得的转速为10转时的粘度)为 150Pa.s，比重为2.5，挥发性物质<35％；以上均为质量百分比。印刷网目细度250mesh (细度58um),印刷的玻璃釉浆料的干燥膜厚为16um，烧成的玻璃釉绝缘保护层的厚度为9.5um。
上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以钯和银作为导体的钯银导体浆料。所述的钯银导体浆料中，含80％左右的银、2％左右的钯及少量的玻璃，其余为有机溶剂。
实施例3
如图1所示，本发明一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，它包括以下步骤：
(一)在含92-99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺(170℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结(850℃±2℃高温恒温烧结12分钟)，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；再按电路图要求，将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。
(二)再将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺(170℃烘干5分钟以上)烘干后，在烧结炉中经630℃恒温烧结4分钟，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层。
上述步骤(二)中，所述玻璃釉浆料选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料。该玻璃釉浆料的特点主要是颗粒度细、致密性好，可防止空气中的水分子透过玻璃釉接触到底层的铂钯银材料。所述IG-9001 玻璃釉浆料中包含：玻璃粉60-70％，氧化铬(III)<2％，乙基纤维素<5％，二甘醇三丁醚醋酸酯(BCA)<15％，葵二酸二丁酯(DBS)<5％，萜品醇<15％；所述玻璃粉中包含：铋<40％，硼<9％，铝<8％，硅<9％，锆<4％，锌<2％，钡<3％；所述IG-9001玻璃釉浆料为绿色糊状物，其10转粘度(旋转粘度计测得的转速为10转时的粘度)为 130Pa.s，比重为2.0，挥发性物质<35％；以上均为质量百分比。印刷网目细度200mesh (细度75um),印刷的玻璃釉浆料的干燥膜厚为15um，烧成的玻璃釉绝缘保护层的厚度为9um。
上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以铂、钯、银作为导体的铂钯银导体浆料。所述的铂钯银导体浆料中，含80％左右的银、2％左右的铂、2％左右的钯及少量的玻璃，其余为有机溶剂。
效果对比试验例
实验一：
抗银迁移能力检测试验方法如下：如图1中所示，在两根铂钯银平行导线上覆盖玻璃釉并在一定的烧结温度下烧结成型。在铂钯银平行导线的玻璃釉中央滴一滴蒸馏水，在铂钯银平行导线两端加30V直流电压并通电4min。试验结果，如平行导线间无黑点或偶有黑点出现，漏电流<10uA，说明有抗银迁移特性。
分别选用钯银、铂银、铂钯银三种导体浆料材料按上述试验方法进行抗银迁移能力检测试验。玻璃釉层烧结温度为530℃，烧结时间为5分钟。玻璃釉浆料为美国Ferro(ESL)公司生产的玻璃釉浆料。
试验结果：钯银材料无黑点且漏电流<1uA；铂银材料有黑点且漏电流>10uA，铂钯银材料偶有黑点且漏电流∈[5uA,10uA]。漏电流<10uA，说明有抗银迁移特性。证明钯材料有抗银迁移特性，铂材料没有该特性。
试验结果表明：采用530℃的烧结温度烧结玻璃釉层后，钯银导体材料和铂钯银导体材料均有抗银迁移特性，而铂银导体材料没有抗银迁移特性。
实验二：
试验方法同上述实验一。
玻璃釉浆料改为日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的 IG-9001玻璃釉浆料。
玻璃釉层烧结温度分别改为600℃、610℃、620℃，烧结时间仍为5分钟。
经600℃、610℃、620℃烧结后，增加了玻璃釉层的致密性。
相同测试条件下，钯银材料的测试效果与实验一相同(无黑点且漏电流<1uA)。铂银材料偶有黑点且漏电流<5uA，铂钯银材料无黑点且漏电流<1uA。
试验结果证实了实验二中通过将玻璃釉浆料改用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料，并且，将烧结温度提高到610℃左右(600℃-620℃)的改进方案有效。
试验结果表明：采用610℃左右(600℃-620℃)的烧结温度烧结玻璃釉层后，铂银导体材料、钯银导体材料和铂钯银导体材料均有抗银迁移特性。
由于铂的成本(价格)比钯低一半，所以，可以通过采用本发明的制造方法，在步骤(二)中将玻璃釉浆料改用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料，并且，将烧结温度提高到610℃左右(600℃-620℃)，实现在步骤(一)中使用成本(价格)低的铂银导体材料浆料来制造氧化铝陶瓷电路板，由此达到降低陶瓷电路板制造成本的目的。
选用铂银导体浆料，选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料，经610℃左右(600℃-620℃)烧结玻璃釉层，这样制得的氧化铝陶瓷电路板，其耐焊性能、抗银迁移性能均能达到使用要求，而且成本低，并且，电路板上印刷电阻后使用时的电阻变化小。
Claims (10)
1.一种可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)在含92-99％Al2O3的氧化铝陶瓷基板上印刷铂钯银导体浆料，经烘干工艺烘干后，在烧结炉中经高温恒温烧结，使铂钯银导体与陶瓷板产生结合力，形成导线线路；
(二)再将玻璃釉浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线位置，再经相同的烘干工艺烘干后，在烧结炉中经580℃-630℃恒温烧结，使铂钯银导体表层覆盖一层玻璃釉绝缘保护层。
2.如权利要求1所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，所述的陶瓷电路板制造方法，还包括以下步骤：在完成步骤(一)形成导线线路之后，按电路图要求，将电阻浆料印刷在所述氧化铝陶瓷基板上的导线线路上。
3.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(二)中，将玻璃釉浆料印刷在导线位置烘干后，在烧结炉中经600℃-620℃恒温烧结4-8分钟。
4.如权利要求3所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(二)中，将玻璃釉浆料印刷在导线位置烘干后，在烧结炉中经610℃恒温烧结5分钟。
5.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(二)中，所述玻璃釉浆料选用日本住友公司与上海住矿电子浆料有限公司合资生产的IG-9001玻璃釉浆料；所述IG-9001玻璃釉浆料中包含：玻璃粉60-70％，氧化铬III<2％，乙基纤维素<5％，二甘醇三丁醚醋酸酯<15％，葵二酸二丁酯<5％，萜品醇<15％；所述玻璃粉中包含：铋<40％，硼<9％，铝<8％，硅<9％，锆<4％，锌<2％，钡<3％；所述IG-9001玻璃釉浆料的10转粘度为130-170Pa.s，比重为2.0-3.0，挥发性物质<35％；以上均为质量百分比；印刷网目200-300mesh，印刷的玻璃釉浆料的干燥膜厚为15-18um，烧成的玻璃釉绝缘保护层的厚度控制在9-10um。
6.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，所述烘干工艺为140℃-170℃烘干5分钟以上。
7.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(一)中，所述高温恒温烧结的烧结温度为850℃±2℃；所述高温恒温烧结的烧结时间为9-12分钟。
8.如权利要求7所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，所述高温恒温烧结的烧结时间为10分钟。
9.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以钯和银作为导体的钯银导体浆料，或选用以铂、钯、银作为导体的铂钯银导体浆料。
10.如权利要求1或2所述的可加强铂钯银导体抗银迁移能力的陶瓷电路板制造方法，其特征在于，上述步骤(一)中，所述铂钯银导体浆料，选用以铂和银作为导体的铂银导体浆料。
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