CN112635096A

CN112635096A - 一种片式电阻用银浆

Info

Publication number: CN112635096A
Application number: CN202011438058.6A
Authority: CN
Inventors: 邱基华
Original assignee: Chaozhou Three Circle Group Co Ltd
Current assignee: Chaozhou Three Circle Group Co Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2040-12-10
Also published as: CN112635096B

Abstract

本发明提供了一种片式电阻用银浆，属于导电浆料领域。本发明片式电阻用银浆包含以下重量百分含量的组分：银粉50％～70％，玻璃3％～10％，触变剂1％～3％，树脂2％～6％，极性有机溶剂19％～38％；其中，银粉在850℃下的烧结收缩率为10％～30％，玻璃的软化点为500℃～700℃，触变剂包括无机触变剂和有机触变剂。本发明通过采用使银浆印刷时具有良好流动性且静置时具有高粘度特性的触变剂体系、收缩率低的银粉体系和软化点高的玻璃体系，以在不增加正面电极厚度的情况下，解决正面电极在横向分割V槽处的下陷断裂的问题。

Description

一种片式电阻用银浆

技术领域

本发明属于导电浆料领域，具体涉及一种片式电阻用银浆。

背景技术

随着新材料、新工艺和新的科学技术的飞速发展，电子整机和表面组装技术也得到了迅速的发展，微电子元器件也越来越接近于人们的日常生活。片式电阻作为微电子元器件中不可或缺的组成部分，因具有体积小、重量轻、安装密度高、等优点被广泛应用于计算机、手机、医疗电子产品等领域。片式电阻包括：陶瓷基板、形成于陶瓷基板上表面的长度方向上两端的两个正面电极、形成于陶瓷基板上表面并连接两个正面电极的电阻层，以及其它部分；其中正面电极一般采用银浆料制备，银浆料的主要成分包括：导电相银粉、无机粘结相以及有机载体三个部分。

片式电阻的制备通常采用先在大面积基板上进行加工，形成阵列排布的多个片式电阻，然后通过分割V槽进行分片得到单个片式电阻。其中，分割V槽包括沿着单个片式电阻长度方向的纵向分割V槽和沿着单个片式电阻宽度方向的横向分割V槽。在大面积基板上进行加工的过程包括了正面电极的制备，电阻层的制备，以及电阻层的校对调阻等等；其中，期望正面电极横跨并覆盖横向分割V槽，使得相邻两个片式电阻的正面电极相互连接，因此在对每个片式电阻的校对调阻过程中，探针可抵接的电极面积可增大一倍，从而极大降低了探针的精度要求。而采用传统的银浆料制备正面电极时，即使在印刷工序使银浆料横跨并覆盖横向分割V槽，但在校对调阻工序时常常发现横向分割V槽处的电极下陷并断裂，使得相邻两个片式电阻的正面电极无法相互连接，从而导致探针可抵接的电极面积没有增加，提高了对探针的精度要求，极大的降低了调阻良率。

正面电极在横向分割V槽处下陷的原因在于：(1)从印刷完正面电极到校对调阻之间，还包括了正面电极流平工序和烧结工序，一方面，由于传统的银浆料的静态粘度小，在正面电极流平工序过程中银浆料容易沿着横向分割V槽流动，导致V槽处的正面电极下陷；另一方面，由于银浆料中的玻璃组分软化点低，高温粘度低，导致高温烧结工序中银浆料流动性增强，进一步使V槽处的正面电极下陷，(2)由于银粉的体积收缩率高，烧结之后正面电极的体积收缩大，极易在横向分割V槽处产生断裂。虽然可以通过增加正面电极的印刷厚度来一定程度上缓解上述问题，但是增加了正面电极的印刷厚度会极大地增加生产成本。

因此，有必要开发一种在不增加正面电极厚度的情况下，解决正面电极在横向分割V槽处的下陷问题的技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种片式电阻用银浆，以在不增加正面电极厚度的情况下，解决正面电极在横向分割V槽处的下陷断裂的问题，避免生产成本的增加。

为实现上述目的，本发明提供了一种片式电阻用银浆，包含以下重量百分含量的组分：银粉50％～70％，玻璃3％～10％，触变剂1％～3％，树脂2％～6％，极性有机溶剂19％～38％；其中，所述银粉在850℃下的烧结收缩率为10％～30％，所述玻璃的软化点为500℃～700℃，所述触变剂包括无机触变剂和有机触变剂。

上述银浆采用收缩率低的银粉体系和软化点高的玻璃体系来解决银浆烧结造成的正面电极在横向分割V槽处的下陷断裂的问题；同时采用使银浆印刷时具有良好流动性且静置时具有高粘度特性的触变剂体系来防止印刷流平时银浆沿着横向分割V槽流动，从而避免正面电极在横向分割V槽处的下陷断裂的问题。

优选地，所述银粉包含银粉A和银粉B，其中，银粉A为类球形，粒径D50为1～3μm；所述银粉B为片状，宽度为2～10μm，在850℃下的烧结收缩率为15％～30％，重量占所述银粉重量的1/7以上。银粉A粒径过小时，振实密度变小，单位体积下银粉实际占比变小，如果烧结收缩率再较大，V槽收缩拉伸会非常容易出现断裂；银粉A粒径过大且收缩率过小会导致浆料中银粉堆积不致密，且烧不彻底，最终导致银层致密性差。银粉B可以在浆料中形成支架结构，维持银层在烘干和烧结过程中的稳定，避免摊流，其比例过低时支架作用太弱。

优选地，所述银粉A和银粉B的重量比为银粉A：银粉B＝(40～60)：(10～30)。考虑片状银粉贵于类球形银粉，为控制成本，优选银粉A和银粉B的重量比为银粉A：银粉B＝(40～60)：(10～30)。

上述银浆选用软化点温度在500℃～700℃之间的玻璃，例如含有SiO₂-TiO₂-K₂O-CaO-ZnO-Na₂O-Al₂O₂-ZrO₂的玻璃。玻璃软化点过低时，玻璃在熔融状态下流动性较好，会增加烧结过程中银层的流动，导致V槽处的坍塌，而玻璃软化点过高时不易烧结，且玻璃会浮于银层表面，增大银层的接触电阻，影响性能，选用玻璃软化点温度在500℃～700℃之间，可以有效的规避上述问题。

上述银浆选用无机触变剂与有机触变剂组合的触变剂体系，能够与极性有机溶剂及树脂形成交联网状结构并形成触变性凝胶体。单纯的提高浆料粘度，可以提高浆料的保型性，但同时也降低浆料的流动性能，这样会大大的降低浆料透网能力，导致印刷缺浆或锯齿，而添加无机+有机触变剂体系可以在保证浆料印刷流动性的同时提高浆料的保型性，这样可以有效避免浆料沿着V槽塌陷，从而提高V槽的致密性。

优选地，所述有机触变剂和所述无机触变剂的重量比为有机触变剂：无机触变剂＝0.6～1.3：1。

优选地，所述有机触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中的至少一种，所述无机触变剂为高岭土、云母粉、膨润土、气相二氧化硅中的至少一种。

上述银浆中树脂和极性有机溶剂形成了有机载体，树脂是有机载体的主体，极性有机溶剂用于溶解树脂，使机载体具有优异的挥发性能，另外极性有机溶剂可以较好的润湿无机粉体表面，使粉体有更好的亲水性。本发明所用树脂为固体树脂。

优选地，所述树脂在300～500℃能够完全挥发分解。

优选地，所述树脂为甲基纤维素、乙基纤维素、丙烯酸树脂、环氧树脂中的至少一种。其中乙基纤维素是最常用的树脂。

优选地，所述有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、醇酯类溶剂中的至少一种。所述有机溶剂在100℃～300℃下能够有着均匀的挥发曲线，这样不会导致在成膜的树脂上产生裂痕或气泡，继而导致烧结后表面外观有缺陷。

优选地，所述银浆还包含重量百分含量为1％～10％的无机填料。无机填料可以单独的加入银浆浆料中，或者加入到玻璃中(即使玻璃中含有无机填料)，或者既单独加入银浆浆料中，又加入到玻璃中。无机填充物在烧结的过程中不会熔化或分解，可以填充在银层的缝隙界面之间，改善银层整体的致密性，并且对银层的表面形貌和耐酸性也有较好的改善作用。

优选地，所述无机填料为氧化铝、氧化镁、滑石粉、钛白粉、硅酸铝镁、碳酸钙、硅灰石、水镁石中的至少一种。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明采用有机触变剂和无机触变剂组合的触变剂体系，以与极性有机溶剂和树脂形成交联网状结构并形成触变性凝胶体，在保证浆料印刷流动性良好的同时，提高浆料静置时的粘度，从而提高浆料的保型性，避免在流平静止和烘干阶段银浆沿着V槽塌陷而导致烘干后出现V槽透光甚至是断裂的情况；采用软化点高的玻璃体系，利用其高温粘性高的特性来减少烧结过程中银层滩流；采用烧结收缩率小的银粉大大减轻了银层烧结因收缩而导致的开裂情况，本发明在这三者共同作用下，有效的解决了正面电极在横向分割V槽处的下陷断裂问题。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、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1～16

实施例1～16分别为本发明一种片式电阻用银浆的一种实施方式。这些片式电阻用银浆的组成如表1所示。

表1

玻璃G1的软化点为500℃左右，其包含以下重量百分含量的成分：SiO₂ 25％，BaO25％，TiO₂ 15％，Bi₂O₃ 15％，B₂O₃ 10％，其他氧化物10％。

玻璃G2的软化点为600℃左右，其包含以下重量百分含量的成分：SiO₂ 35％，A₂O₃20％，CaO 15％，CuO 5％，B₂O₃ 15％，其他氧化物10％。

玻璃G3的软化点为700℃左右，其包含以下重量百分含量的成分：SiO₂ 60％，TiO₂10％，K₂O 10％，CaO 5％，ZnO 5％，其他氧化物10％。

实施例1～16中的银浆的制备方法包括以下步骤：

(1)有机载体的制备：将树脂加入机溶溶剂中，搅拌至溶解完全，经250～325目筛网过滤，得到有机载体，备用；

(2)将上述有机载体和剩余的原料加入混炼缸中进行混炼，待搅拌均匀后经过三辊轧机轧制成较均匀的混合物，即得所述银浆。

对比例1～10

对比例1～10分别提供了一种片式电阻用银浆，这些银浆的组成如表2所示，制备方法同实施例1。

表2

玻璃G4的软化点为400℃左右，其包含以下重量百分含量的成分：SiO₂ 5％，Bi₂O₃60％，BaO 5％，ZnO 5％，CaO 15％，其他氧化物10％。

玻璃G5的软化点为800℃左右，其包含以下重量百分含量的成分：SiO₂ 60％，TiO₂6％，K₂O 6％，CaO 5％，ZnO 4％，Na₂O 4％，其他氧化物10％。

效果例

将各实施例和对比例中的银浆分别采用相同的方法制备正面电极，分别进行所得片式电阻片的电阻值测试、裸银浸锡测试(可焊性测试)、V槽致密性测试以及烧结前后收缩率(厚度变化率)测试。

其中，所得片式电阻片的电阻值测试方法为：将银浆印刷成0.80mm*0.80mm*300图案，然后测阻值(因为银的电阻率很小，用常规0.80mm*0.80mm这样的小尺寸测对电阻表的精度要求特别高，并且测试时探笔踩点位置引起的误差也很大，使用0.80mm*0.80mm*300这样长型的图案进行测试是为了缩小测试误差，0.80mm*0.80mm*300相当于300个长宽为0.80mm*0.80mm的图案组合成的长条)，湿膜重量15±0.5mg(控制湿膜重量相当于控制印刷厚度)，最后折算成一块(即一个0.80mm*0.80mm图案)的阻值，即电阻值＝0.80mm*0.80mm*300图案的电阻值/300，单位为mΩ。电阻值＜10mΩ即为合格。

裸银浸锡测试方法为：将银浆印刷成0.80mm*0.80mm*300图案(同上)，850℃烧结后，260℃浸锡10s，然后估算银层被锡覆盖的面积。上锡率＞90％即为合格。

V槽致密性测试：使用0805规格基板搭配印刷0805电极图案；印刷速度150mm/s；流平时间5min；烘干温度150℃，10min。对经850℃烧结后银层V槽处进行致密性观察，判断标准为：在显微镜的透光模式下，V槽不透光，即为合格。

烧结前后收缩率：将银浆印刷成0.80mm*0.80mm*300图案(同上)，测试150℃烘干10分钟后的厚度(记为D₁)与850℃烧结后的厚度(记为D₂)，按如下公式进行计算：烧结前后收缩率＝(D₂-D₁)/D₁*100％。烧结前后收缩率不能太高，也不能太低，如果太高，图案形状不符合使用要求，如果太低，说明致密性低，电学性能和机械性能不符合要求。收缩率为-50％～-25％即为合格。

表3

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

1.一种片式电阻用银浆，其特征在于，所述银浆包含以下重量百分含量的组分：银粉50％～70％，玻璃3％～10％，触变剂1％～3％，树脂2％～6％，极性有机溶剂19％～38％；其中，所述银粉在850℃下的烧结收缩率为10％～30％，所述玻璃的软化点为500℃～700℃，所述触变剂包括无机触变剂和有机触变剂。

2.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述银粉包含银粉A和银粉B，其中，银粉A为类球形，粒径D50为1～3μm；所述银粉B为片状，宽度为2～10μm，在850℃下的烧结收缩率为15％～30％，重量占所述银粉重量的1/7以上。

3.根据权利要求2所述的银浆，其特征在于，所述银粉A和银粉B的重量比为银粉A：银粉B＝(40～60)：(10～30)。

4.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述有机触变剂和所述无机触变剂的重量比为有机触变剂：无机触变剂＝0.6～1.3：1。

5.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述有机触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中的至少一种，所述无机触变剂为高岭土、云母粉、膨润土、气相二氧化硅中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述树脂在300～500℃能够完全挥发分解。

7.根据权利要求6所述的银浆，其特征在于，所述树脂为甲基纤维素、乙基纤维素、丙烯酸树脂、环氧树脂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述极性有机溶剂为松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、醇酯类溶剂中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的银浆，其特征在于，所述银浆还包含重量百分含量为1％～10％的无机填料。

10.根据权利要求9所述的银浆，其特征在于，所述无机填料为氧化铝、氧化镁、滑石粉、钛白粉、硅酸铝镁、碳酸钙、硅灰石、水镁石中的至少一种。