CN113903497A - 一种隔离介质浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隔离介质浆料及其制备方法，按照质量百分比计，其制备原料包括：50%～70%的改性玻璃粉，20%～25%的第一载体，6%～10%的第二载体，1%～5%的氧化钴，3%～10%的抗氧化剂；所述改性玻璃粉是玻璃粉经十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理得到。本发明提高了所述隔离介质浆料的附着力和稳定性。

Description

一种隔离介质浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于介质浆料技术领域，具体涉及一种基于Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的隔离介质浆料及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，厚膜混合集成电路以其元件参数范围广、精度和稳定度高、电路设计灵活性大、研制生产周期短、适合于多种小批量生产等特点，与半导体集成电路相互补充、相互透，业已成为集成电路的一个重要组成部分，广泛应用于电控设备系统中。其中，隔离介质浆料作为厚膜混合集成电路中重要的组成部分，重点起到保护导体浆料、隔绝电阻浆料和导体浆料、与元器件粘结等作用，随着社会需求的不断提高，对隔离介质浆料的要求也越来越高。

采用玻璃粉制得的隔离介质浆料作为几款主流的隔离介质浆料之一，一直大量使用于厚膜混合集成电路中。但由于玻璃粉的易水解团聚、吸湿性较好、易析晶等相关问题，导致该隔离介质浆料附着力（拉力）偏低、稳定性较差，使得浆料性能难以得到提升，无法满足更高的使用要求。例如，客户要求氧化铝基板上所印浆料在850摄氏度烧结炉中反复烧结30次，烧结膜无异常现象，现有隔离介质浆料无法满足该要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种隔离介质浆料及其制备方法，提高了所述隔离介质浆料的附着力和稳定性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种隔离介质浆料，按照质量百分比计，其制备原料包括：

改性玻璃粉 50%～70%

第一载体 20%～25%

第二载体 6%～10%

氧化钴 1%～5%

抗氧化剂 3%～10%；

其中，所述改性玻璃粉是玻璃粉经十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理得到。

优选的，按照质量百分比计，所述第一载体的制备原料包括：

丁醛肟 65%～80%

乙基纤维素 10%～20%

聚乙烯醇 5%～10%

卵磷脂 1%～5%

凹凸棒土 1%～2.5%。

优选的，所述第二载体为溴苯。

优选的，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、多酚和维生素C中的一种或多种。

优选的，所述玻璃粉为Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉。

进一步的，按照质量百分比计，所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备原料包括：

氧化钡 10%～15%

氧化钙 12%～18%

纳米氧化硅 30%～40%

氧化锌 25%～33%

五氧化二磷 2%～5%。

所述的隔离介质浆料的制备方法，包括：

步骤1，对玻璃粉进行十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，得到改性玻璃粉；

步骤2，对改性玻璃粉、第一载体、第二载体、氧化钴和抗氧化剂进行混料，混料后进行辊轧，得到隔离介质浆料。

优选的，步骤1中，处理时间为20～24小时。

优选的，步骤1中，所述玻璃粉为Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备方法为：将氧化钡、氧化钙、纳米氧化硅、氧化锌和五氧化二磷混合，经过熔炼、淬火、球磨、干燥，得到Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉。

优选的，步骤2中，所述第一载体的制备方法为：加热丁醛肟至熔融状态，然后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，进行熔融处理，然后过筛，得到第一载体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述的隔离介质浆料中，采用的改性玻璃粉是玻璃粉经十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理得到的，使用十二烷基磺酸钠包裹玻璃粉，可以明显降低玻璃粉的吸湿性，改善其易团聚的特性，从而提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性。

进一步的，通过在第一载体中加入一定比例的凹凸棒土，凹凸棒土性能稳定且具有很强的分散性和抗沉降作用，不参与隔离介质浆料制备过程中的化学反应却能明显降低第一载体的黏度、提高载体的分散性，进一步提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，这些描述只是进一步解释本发明的特征和优点，并非用于限制本发明的权利要求。

本发明采取的措施有两方面：一、使用十二烷基磺酸钠溶液对玻璃粉进行浸泡改性处理，该方法不会向玻璃粉中引入其他杂质，同时可以降低玻璃粉的吸湿性，极大改善该玻璃粉易团聚的缺点，从而提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性；二、调整载体配方，加入一定比例凹凸棒土，凹凸棒土性能稳定且具有很强的分散性和抗沉降作用，不参与隔离介质浆料制备过程中的化学反应却能提高载体的分散性，从而对隔离介质浆料进行改进，进一步提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性。

本发明所述的隔离介质浆料，按照质量百分比计，其制备原料包括：

改性玻璃粉 50%～70%

第一载体 20%～25%

第二载体 6%～10%

氧化钴 1%～5%

抗氧化剂 3%～10%

其中，所述改性玻璃粉是玻璃粉经十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理得到，十二烷基磺酸钠溶液质量浓度可以为7%-30%，本发明优选7%。

按照质量百分比计，所述第一载体的制备原料包括：

丁醛肟 65%～80%

乙基纤维素 10%～20%

聚乙烯醇 5%～10%

卵磷脂 1%～5%

凹凸棒土 1%～2.5%。

其中，所述第二载体为溴苯。

所述玻璃粉为Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，按照质量百分比计，所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备原料包括：

氧化钡 10%～15%

氧化钙 12%～18%

纳米氧化硅 30%～40%

氧化锌 25%～33%

五氧化二磷 2%～5%。

所述隔离介质浆料的细度要求小于或等于8μm。

本发明所述的隔离介质浆料的制备方法，其特征在于，包括：

将玻璃粉使用十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，浸泡时间为20～24小时，过筛，干燥，得到改性玻璃粉；使用三辊轧机对改性玻璃粉、第一载体、第二载体、氧化钴和抗氧化剂进行混料，混料后进行辊轧，得到隔离介质浆料。

所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备方法为：将氧化钡、氧化钙、纳米氧化硅、氧化锌、五氧化二磷混合，经过熔炼、淬火、球磨、干燥，最终得到粒度D（0.5）小于1.0μm的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉。

所述第一载体的制备方法为：加热丁醛肟至70摄氏度后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，进行熔融处理3小时，然后使用200目的不锈钢筛网进行过筛。

实施例1

改性玻璃粉制备方法：按照Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的质量百分比组成为氧化钡13%，氧化钙16%，纳米氧化硅35%，氧化锌32%，五氧化二磷4%进行配料共计1公斤，使用高温电阻炉升温至1400摄氏度进行熔炼，保温时间30分钟，使用5升刚玉球磨罐进行细化，随后烘干24小时，得到D(0.5)=0.9μm的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，将制备的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉使用7%的十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，处理时间22小时，标记为1#玻璃粉。

第一载体制备方法：按照第一载体的质量百分比组成为丁醛肟72%，乙基纤维素15%，聚乙烯醇8%，卵磷脂3%，凹凸棒土2%进行配料共计25公斤；具体是：使用30升不锈钢桶加入丁醛肟，加热至70摄氏度后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，熔融处理3小时，使用200目的不锈钢筛网进行过筛，得到第一载体标记为1#第一载体。

隔离介质浆料的制备方法：按照隔离介质浆料的质量百分比组成为1#玻璃粉60%，1#第一载体24%，第二载体7%，氧化钴2%，丁基羟基茴香醚

7%进行称量各原料共计200克，使用三辊轧机对各原料进行混料，混料后开始辊轧，最终得到浆料细度为7μm，标记为1#浆料。

实施例2

改性玻璃粉制备方法：按照Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的质量百分比组成为氧化钡10%，氧化钙18%，纳米氧化硅35%，氧化锌33%，五氧化二磷4%进行配料共计1公斤，使用高温电阻炉升温至1400摄氏度进行熔炼，保温时间30分钟，使用5升刚玉球磨罐进行细化，随后烘干24小时，得到D(0.5)=0.8μm的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，将制备的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉使用7%的十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，处理时间24小时，标记为2#玻璃粉。

第一载体制备方法：按照第一载体的质量百分比组成为丁醛肟80%，乙基纤维素10%，聚乙烯醇5%，卵磷脂3%，凹凸棒土2%进行配料共计25公斤；具体是：使用30升不锈钢桶加入丁醛肟，加热至70摄氏度后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，熔融处理3小时，使用200目的不锈钢筛网进行过筛，得到第一载体标记为2#第一载体。

隔离介质浆料的制备方法：按照隔离介质浆料的质量百分比组成为2#玻璃粉70%，2#第一载体20%，第二载体6%，氧化钴1%，丁基羟基茴香醚

3%进行称量各原料共计200克，使用三辊轧机对各原料进行混料，混料后开始辊轧，最终得到浆料细度为7μm，标记为2#浆料。

实施例3

改性玻璃粉制备方法：按照Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的质量百分比组成为氧化钡15%，氧化钙18%，纳米氧化硅34%，氧化锌30%，五氧化二磷2%进行配料共计1公斤，使用高温电阻炉升温至1400摄氏度进行熔炼，保温时间30分钟，使用5升刚玉球磨罐进行细化，随后烘干24小时，得到D(0.5)=0.8μm的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，将制备的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉使用7%的十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，处理时间20小时，标记为3#玻璃粉。

第一载体制备方法：按照第一载体的质量百分比组成为丁醛肟65%，乙基纤维素18%，聚乙烯醇10%，卵磷脂5%，凹凸棒土2%进行配料共计25公斤；具体是：使用30升不锈钢桶加入丁醛肟，加热至70摄氏度后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，熔融处理3小时，使用200目的不锈钢筛网进行过筛，得到第一载体标记为3#第一载体。

隔离介质浆料的制备方法：按照隔离介质浆料的质量百分比组成为3#玻璃粉50%，3#第一载体25%，第二载体10%，氧化钴5%，丁基羟基茴香醚10%进行称量各原料共计200克，使用三辊轧机对各原料进行混料，混料后开始辊轧，最终得到浆料细度为7μm，标记为3#浆料。

实施例4

改性玻璃粉制备方法：按照Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的质量百分比组成为氧化钡12%，氧化钙16%，纳米氧化硅36%，氧化锌32%，五氧化二磷4%进行配料共计1公斤，使用高温电阻炉升温至1400摄氏度进行熔炼，保温时间30分钟，使用5升刚玉球磨罐进行细化，随后烘干24小时，得到D(0.5)=0.7μm的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，将制备的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉使用7%的十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，处理时间21小时，标记为4#玻璃粉。

第一载体制备方法：按照第一载体的质量百分比组成为丁醛肟72%，乙基纤维素15%，聚乙烯醇8%，卵磷脂4%，凹凸棒土1%进行配料共计25公斤；具体是：使用30升不锈钢桶加入丁醛肟，加热至70摄氏度后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，熔融处理3小时，使用200目的不锈钢筛网进行过筛，得到第一载体标记为4#第一载体。

隔离介质浆料的制备方法：按照隔离介质浆料的质量百分比组成为4#玻璃粉63%，4#第一载体18%，第二载体8%，氧化钴4%，丁基羟基茴香醚7%进行称量各原料共计200克，使用三辊轧机对各原料进行混料，混料后开始辊轧，最终得到浆料细度为7μm，标记为4#浆料。

对比例1

在实施例1中，烘干后的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉不经过十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，其他步骤均等于同实施例1，得到的介质浆料标记为5#浆料。

对比例2

在实施例1中，在制备第一载体时不加入凹凸棒土，其余步骤均等同于实施例1，得到的介质浆料标记为6#浆料。

对比例3

在实施例3中，在制备隔离介质浆料时不加入第二载体，其余步骤均等同于实施例3，得到的介质浆料标记为7#浆料。

对比例4

在实施例2中，在制备第一载体时使用常规溶剂松油醇代替丁醛肟，其余步骤均等同于实施例2，得到的介质浆料标记为8#浆料。

对比例5

在实施例1中，烘干后的Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉不经过十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，且在制备第一载体时使用常规溶剂松油醇代替丁醛肟，同时在制备隔离介质浆料时不加入第二载体，其他步骤均等于同实施例1，得到的介质浆料标记为9#浆料。

同时测量1#～9#浆料的黏度、相对拉力和稳定性。

黏度的测试方法：使用相同的黏度计装入10克浆料进行检测；

相对拉力的检测方法：将浆料印于2英寸的氧化铝基板上，保证膜厚为6μm，将另一片相同氧化铝基板的一半粘于印有浆料的氧化铝基板，使用850摄氏度的烧结炉进行烧结，时长30分钟，取出两片基片，待恢复至室温后，使用两夹具分别夹住两氧化铝基板，使用拉力计拉伸一侧夹具，记录两氧化铝基板断裂开时拉力计显示的拉力大小。

稳定性的检测方法：将浆料印于2英寸的氧化铝基板上，保证膜厚为8μm，将氧化铝基板放入850摄氏度的烧结炉中进行烧结，每次用时30分钟，反复烧结，直至烧结膜表面出现鼓包、裂痕、凹陷等异常情况便停止烧结；若一直无此类现象，则烧结30次后停止烧结。

测试结果如表1所示。

表1 各浆料黏度、相对拉力、稳定性测试结果

由表1可得，综合5#浆料、9#浆料同其他实施例的浆料进行对比，使用十二烷基磺酸钠溶液浸泡对玻璃粉进行改性处理，该方法极大改善该玻璃粉易团聚的特点，从而提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性；综合6#浆料、9#浆料同其他实施例浆料进行对比发现：调整载体配方，加入一定比例的凹凸棒土具有很强的分散性和抗沉降作用，不参与隔离介质浆料制备过程中的化学反应却能提高载体的分散性，从而对隔离介质浆料进行改善，进一步提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性。综合8#浆料和其他实施例浆料，可以发现用丁醛肟代替常规溶剂松油醇，也可以提高隔离介质浆料附着力（拉力）和稳定性。

综上所述，使用十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉；且在第一载体中加入一定比例的凹凸棒土；同时制备载体过程中用丁醛肟代替常规溶剂松油醇；再加上溴苯作为第二载体；若以上条件均满足，所制得的隔离介质浆料拥有最优的附着力（拉力）和稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种隔离介质浆料，其特征在于，按照质量百分比计，其制备原料包括：

改性玻璃粉 50%～70%

第一载体 20%～25%

第二载体 6%～10%

氧化钴 1%～5%

抗氧化剂 3%～10%；

其中，所述改性玻璃粉是玻璃粉经十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理得到。

2.根据权利要求1所述的隔离介质浆料，其特征在于，按照质量百分比计，所述第一载体的制备原料包括：

丁醛肟 65%～80%

乙基纤维素 10%～20%

聚乙烯醇 5%～10%

卵磷脂 1%～5%

凹凸棒土 1%～2.5%。

3.根据权利要求1所述的隔离介质浆料，其特征在于，所述第二载体为溴苯。

4.根据权利要求1所述的隔离介质浆料，其特征在于，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、多酚和维生素C中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的隔离介质浆料，其特征在于，所述玻璃粉为Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉。

6.根据权利要求5所述的隔离介质浆料，其特征在于，按照质量百分比计，所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备原料包括：

氧化钡 10%～15%

氧化钙 12%～18%

纳米氧化硅 30%～40%

氧化锌 25%～33%

五氧化二磷 2%～5%。

7.权利要求1-6任一项所述的隔离介质浆料的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1，对玻璃粉进行十二烷基磺酸钠溶液浸泡处理，过筛，干燥，得到改性玻璃粉；

步骤2，对改性玻璃粉、第一载体、第二载体、氧化钴和抗氧化剂进行混料，混料后进行辊轧，得到隔离介质浆料。

8.根据权利要求7所述的隔离介质浆料的制备方法，其特征在于，步骤1中，处理时间为20～24小时。

9.根据权利要求7所述的隔离介质浆料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述玻璃粉为Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉，所述Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉的制备方法为：将氧化钡、氧化钙、纳米氧化硅、氧化锌和五氧化二磷混合，经过熔炼、淬火、球磨、干燥，得到Ba-Si-Ca-P体系玻璃粉。

10.根据权利要求7所述的隔离介质浆料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述第一载体的制备方法为：加热丁醛肟至熔融状态，然后加入凹凸棒土、卵磷脂、聚乙烯醇和乙基纤维素，进行熔融处理，然后过筛，得到第一载体。