CN112489850A - 一种滤波用导电银浆及其制备方法 - Google Patents

一种滤波用导电银浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种滤波用导电银浆及其制备方法，属于导电银浆技术领域。导电银浆原料组分及各组分如下质量百分数为：银粉：70～90％，玻璃粉0.5～5％，金属氧化物0.5～2％，添加剂0.5～2％，树脂0.5～4％，余量为有机溶剂。具体制备方法为:将有机溶剂混均加热至60～95℃，随后加入树脂并搅拌至完全溶解，静置冷却至室温，加入添加剂及助剂，搅拌混合得到有机载体；向所得有机载体中加入玻璃粉以及金属氧化物，混合均匀后加入银粉，再次搅匀并使用三辊机分散至细度10μm以下，即得所述导电银浆。本发明制备得到的产品可焊性与耐焊性优良，Q值高，插损小，与陶瓷基材之间的附着力强。

Description

一种滤波用导电银浆及其制备方法
技术领域
本发明属于导电银浆技术领域，尤其涉及一种滤波用导电银浆及其制备方法与应用。
背景技术建议
5G大规模天线(Massive MIMO)技术使得天线的数量倍数增长，同时基站的高度集成化和小型化发展对于滤波器的尺寸和发热性能有更高的要求。陶瓷介质滤波器具备高介电常数、高Q值、低损耗、体积小、重量轻、成本低、抗温漂性能好等特点。相比于小型金属腔体滤波器，陶瓷介质滤波器的性能较低，这是由材质的性质决定。陶瓷滤波器通过在陶瓷表面制备电路并与电路板焊接实现其功能，而银具有导电能力强、热膨胀系数接近瓷坯、热稳定性好、可直接在银层上焊接金属等优点，被用做陶瓷滤波器电极材料。导电银浆是滤波器的关键材料之一，导电银浆的导电性能以及导电银浆所形成的的导电层的致密性对滤波器的性能产生重要的影响，因此银浆以及陶瓷滤波器金属化工艺也是目前陶瓷滤波器生产厂商关注的重点。但是，现有的导电浆料存在Q值不高，附着力较差，膜层较薄，操作性差等缺点，不适应市场对于5G陶瓷滤波器用银浆的需求。
因此，开发一款操作性好，可焊性与耐焊性优良，Q值高，插损小，与陶瓷基材之间的附着力强的5G陶瓷滤波器导电银浆具有重大的意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种滤波用导电银浆及其制备方法与应用。本发明操作性好，可焊性与耐焊性优良，Q值高，插损小，与陶瓷基材之间的附着力强的5G陶瓷滤波器导电银浆。同时还提供了一种银浆在不同陶瓷基材上拉拔力不足问题的解决方法。
本发明的技术方案如下：
一种滤波器用导电银浆，所述导电银浆原料组分及各组分如下质量百分数包括：银粉：70～90％，玻璃粉0.5～5％，金属氧化物0.5～2％，添加剂0.5～2％，树脂0.5～4％，余量为有机溶剂。
所述银粉选用单一银粉或混合银粉。
所述单一银粉的D50为0.5～2.0μm。
所述混合银粉包括主银粉与辅助银粉，其中所述主银粉为大粒径银粉，对应D50为1.0～2.5μm，占比为60～95％；所述辅银粉的为小粒径银粉，对应D50为0.2～0.8μm，占比为5～40％。
所述银粉为高振实银粉，振实密度为4.5～6.5g/cm3。
所述玻璃粉为市售的高温浆料玻璃粉，其软化温度在450～750℃，D50在1～3μm。
所述金属氧化物为氧化铁、四氧化三铁、氧化钙、氧化镁、氧化钴、氧化铋或过氧化钠中的至少一种。
所述添加剂包括分散剂、消泡剂、流平剂或防腐剂中的至少一种。
所述分散剂为溶剂型体系用高分子量润湿分散剂；较优的，所述分散剂选取德国毕克公司的BYK-103、BYK-AT203、BYK-AT204、BYK-P104S、DISPERBYK-110中的至少一种；所述消泡剂为脂肪醇消泡剂；所述流平剂为有机硅型或者丙烯酸型流平剂，较优的，所述流平剂选取Silok公司的Silok-8244、Silok-8333、Silok-8255、Silok-8488、Silok-540或Silok-8406中的至少一种；所述防腐剂为油性体系防腐剂。
所述树脂包括聚氨酯、聚酯、酚醛树脂、乙基纤维素、甲基丁基纤维素、硅树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。
所述有机溶剂包括松油醇、醇酯十二、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸己酯、异丙醇或丙二醇甲醚乙酸酯中的至少一种。
一种滤波器用导电银浆的制备方法具体如下：
步骤1：将有机溶剂混均加热至60～95℃，随后加入树脂并搅拌至完全溶解，静置冷却至室温，加入添加剂及助剂，搅拌混合得到有机载体；
步骤2：向步骤1中所得有机载体中加入玻璃粉以及金属氧化物，混合均匀后加入银粉，再次搅匀并使用三辊机分散至细度10μm以下，即得所述导电银浆。
本发明有益的技术效果在于：
本发明采用的银粉为高振实银粉，高振实银粉的吸油量较低，因此能够在较高的银含下保持较低的粘度，同时高振实银粉拥有良好的烧结活性，能够保证浆料烧结后银层的致密性。但是，使用高振实银粉也会带来浆料的稳定性不足、银粉沉淀等问题，本专利使用树脂复配的方法，选取在有机体系内能够产生树枝状空间态的树脂，通过树脂的复配，调整树脂的有机体系，使得树脂在有机体系内能够充分展开，形成层层的包覆，包覆住高振实的银粉，使得浆料能够保持稳定的粘度。同时本发明还引入了粒度级配技术，进一步提升浆料的致密性，通过大小颗粒相互交错，充分提升银粉之间的接触，提升浆料的烧结活性。以上两种技术使得高振实银粉制备的浆料保持良好的稳定性，同时提升了烧结活性，提升浆料性能。
针对浆料在不同的陶瓷基材上附着力不足的问题，本发明通过在添加不同种类以及配比的金属氧化物，提升浆料在陶瓷基材上的附着力。陶瓷滤波器使用的陶瓷基材，使用的是各种金属、非金属氧化物加工制得，其内部各种金属原子以及非金属原子之间以共价键的形式相连接，形成致密的空间结构，因此陶瓷基材拥有较高的稳定性。而添加的金属氧化物，例如氧化铁，在银浆高温烧结时，氧化铁中的铁离子能够很好的破坏陶瓷基材中金属原子与分金属原子之间的共价键，使得与银层接触的陶瓷基材表面被侵蚀，银层与陶瓷基材充分接触，且其本身能够在银层与陶瓷基材之间形成桥接，提升浆料的附着力。
本发明采用的消泡剂为脂肪醇消泡剂，其特点为不含硅，不会造成硅残留，优点在于能够快速的渗透到液体内部并迅速的扩散开来，在不同的条件下能够稳定消泡。
本发明导电银浆致密性好、附着力高、Q值高，可形成可焊性较好的银导电层，特别适合滤波器用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1：
一种滤波器用导电银浆的制备方法：
按照质量百分比，称取2％的甲基丁基纤维素381-2，1％的聚氨酯，8％的松油醇，7％的丙二醇甲醚乙酸酯，0.5％的分散剂BYK-103，0.5％的流平剂(Silok-5400：Silok-8244＝1:1)，在80℃下加热搅拌，得有机载体。
在制得的有机载体中加入2％的玻璃粉，玻璃粉使用的是市售高温浆料玻璃粉A，其D50为2.1μm；加入79％的银粉，所述银粉为球形银粉，D50为1.8μm，振实密度为6.1g/cm3。
将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度为5μm，得到滤波器用导电银浆。
实施例2：
按照质量百分比，称取2％的甲基丁基纤维素381-2，1％的聚氨酯，8％的松油醇，7％的丙二醇甲醚乙酸酯，0.5％的分散剂BYK-103，0.5％的流平剂(Silok-5400：Silok-8244＝1:1)，在80℃下加热搅拌，得有机载体。
在制得的有机载体中加入2％的玻璃粉，玻璃粉使用的是市售高温浆料玻璃粉A，其D50为2.1μm；加入50％的大粒径银粉，所述银粉为球形银粉，D50为2.1μm，振实密度为5.9g/cm3，加入29％的小粒径银粉，所述银粉为球形银粉，D50为0.5μm，振实密度为5.5g/cm3。
将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度为5μm，得到滤波器用导电银浆。
实施例3：
按照质量百分比，称取2％的甲基丁基纤维素381-2，1％的聚氨酯，8％的松油醇，7％的丙二醇甲醚乙酸酯，0.5％的分散剂BYK-103，0.5％的流平剂(Silok-5400：Silok-8244＝1:1)，在80℃下加热搅拌，得有机载体。
在制得的有机载体中加入2％的玻璃粉，玻璃粉使用的是市售高温浆料玻璃粉A，其D50为2.1μm；加入0.5％的氧化铁与0.5％的氧化钙，所使用的的氧化物均为AR级，其目目数为1000目；加入50％的大粒径银粉，所述银粉为球形银粉，D50为2.1μm，振实密度为5.9g/cm3，加入28％的小粒径银粉，所述银粉为球形银粉，D50为0.5μm，振实密度为5.5g/cm3。
将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度为5μm，得到滤波器用导电银浆。
对比例1为市售某公司的5G陶瓷滤波器银浆。
对比例2：
一种滤波器用导电银浆的制备方法：
按照质量百分比，称取2％的甲基丁基纤维素381-2，1％的聚氨酯，8％的松油醇，7％的丙二醇甲醚乙酸酯，0.5％的分散剂BYK-103，0.5％的流平剂(Silok-5400：Silok-8244＝1:1)，在80℃下加热搅拌，得有机载体。
在制得的有机载体中加入2％的玻璃粉，玻璃粉使用的是市售高温浆料玻璃粉A，其D50为2.1μm；加入79％的银粉，所述银粉为球形银粉，D50为1.8μm，振实密度为3.7g/cm3。
将上述物料充分搅拌后，使用三辊机进行分散至细度为5μm，得到滤波器用导电银浆。
将实施例1～3以及对比例1、2所制备的浆料分别喷涂在滤波器的陶瓷基材上，在100～150℃下进行烘干，烘干时间为10～20min。然后在800～900℃下烧结10～30min。烧结后得到陶瓷滤波器元器件，进行性能测试，其测试结果如表1所示。
表1实施例1～3以及对比例1的性能测试结果表
Figure BDA0002740018660000051
上表中，两种不同的基材其表面光滑度存在差异，其中基材A为工厂使用的正常基材，基材B为打磨过的光滑基材。
实施例1～3相较于对比例1与对比例2其在附着力以及最重要的Q值上均明显提升，性能优于对比例1与对比例2。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种滤波器用导电银浆，其特征在于，所述导电银浆原料组分及各组分如下质量百分数包括：银粉：70～90％，玻璃粉0.5～5％，金属氧化物0.5～2％，添加剂0.5～2％，树脂0.5～4％，余量为有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述银粉选用单一银粉或混合银粉。
3.根据权利要求2所述的导电银浆，其特征在于，所述单一银粉的D50为0.5～2.0μm。
4.根据权利要求2所述的导电银浆，其特征在于，所述混合银粉包括主银粉与辅助银粉，其中所述主银粉为大粒径银粉，对应D50为1.0～2.5μm，占比为60～95％；所述辅银粉的为小粒径银粉，对应D50为0.2～0.8μm，占比为5～40％。
5.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述银粉为高振实银粉，振实密度为4.5～6.5g/cm3。
6.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述玻璃粉为市售的高温浆料玻璃粉，其软化温度在450～750℃，D50在1～3μm。
7.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述金属氧化物为氧化铁、四氧化三铁、氧化钙、氧化镁、氧化钴、氧化铋或过氧化钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述添加剂包括分散剂、消泡剂、流平剂或防腐剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述分散剂为溶剂型体系用高分子量润湿分散剂；较优的，所述分散剂选取德国毕克公司的BYK-103、BYK-AT203、BYK-AT204、BYK-P104S、DISPERBYK-110中的至少一种；所述消泡剂为脂肪醇消泡剂；所述流平剂为有机硅型或者丙烯酸型流平剂，较优的，所述流平剂选取Silok公司的Silok-8244、Silok-8333、Silok-8255、Silok-8488、Silok-540或Silok-8406中的至少一种；所述防腐剂为油性体系防腐剂。
10.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述树脂包括聚氨酯、聚酯、酚醛树脂、乙基纤维素、甲基丁基纤维素、硅树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的导电银浆，其特征在于，所述有机溶剂包括松油醇、醇酯十二、二乙二醇丁醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸己酯、异丙醇或丙二醇甲醚乙酸酯中的至少一种。
12.一种如权利要求1所述的滤波器用导电银浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：
步骤1：将有机溶剂混均加热至60～95℃，随后加入树脂并搅拌至完全溶解，静置冷却至室温，加入添加剂及助剂，搅拌混合得到有机载体；
步骤2：向步骤1中所得有机载体中加入玻璃粉以及金属氧化物，混合均匀后加入银粉，再次搅匀并使用三辊机分散至细度10μm以下，即得所述导电银浆。
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