CN114255907A - 一种低温烧结ltcc用导电银浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温烧结LTCC用导电银浆及其制备方法，包括以下组分：银粉84～91wt％、玻璃粉1～3wt％以及有机粘结剂7～14wt％，银粉包括球形银粉和奈米球型银粉，奈米球型银粉质量为球形银粉质量的8～12％。本发明制备的低温烧结LTCC用导电银浆，在烧结后具有优良的导电性、平整性和致密性，与陶瓷共烧的效果最佳，银层与陶瓷界面结合力强，避免了器件内部开裂分层的现象，于LTCC领域的发展具有重要的现实意义。

Description

一种低温烧结LTCC用导电银浆及其制备方法

技术领域

本发明属于导电浆料技术领域，具体涉及到一种低温烧结LTCC用导电银浆及其制备方法。

背景技术

随着5G手机渗透率提升以及WiFi应用的迅猛发展,元器件小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramic LTCC)是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，因其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子组件集成化、模组化的首选方式，广泛应用于基板、封装及微波器件等领域。

低温共烧陶瓷技术(LTCC)是一种高密度集成封装技术，而其中的导电银浆料是制备高可靠性电子组件的关键原材料之一，其成分及性能对烧结后厚膜的导电性能、焊接性能以及与基板的共烧匹配性有极大的影响。近年来，国家在电子元器件国产化的要求越来越迫切，部分国内厂商已经逐步开发自主LTCC生瓷带，但在导电银浆市场主要被Ferro、Dupont等国际知名海外企业所垄断，国内在此领域始终未能取得关键性技术，生产的浆料质量较差、品种少，仍然没有摆脱国外产品价高、受控制的局面，严重阻碍了我国电子浆料技术的发展。

现今LTCC陶瓷参杂部分低熔点氧化物或低熔点玻璃来实现，复杂的体系使得现有传统的银浆难以与其匹配，如共烧后银层不致密、银层与陶瓷界面结合力不足导致器件内部出现开裂分层等问题，因此开发出与LTCC生瓷带相匹配的导电银浆，对于LTCC领域的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温烧结LTCC用导电银浆及其制备方法，通过低温烧结即可制备出具有优良的导电性、平整性和致密性的导电银浆，并且提高了导电银浆与陶瓷共烧时的体积电阻率、收缩率和附着力。

为达上述目的，本发明提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：银粉84～91wt％、玻璃粉1～3wt％以及有机粘结剂7～14wt％，银粉包括球形银粉和奈米球型银粉，奈米球型银粉质量为球形银粉质量的8～12％。

进一步地，包括以下组分：银粉88wt％、玻璃粉2wt％以及有机粘结剂10wt％，银粉包括球形银粉和奈米球型银粉，奈米球型银粉质量为球形银粉质量的10.7％。

进一步地，玻璃粉包括以下组分：硼酸25～35wt％、二氧化硅20～25wt％、三氧化二铝15～20wt％、氧化锌10～15wt％、碳酸钠4～8wt％以及氧化钡1～3wt％，玻璃粉的粒径为1～3μm，形状为球型。

进一步地，有机粘结剂包括以下组分：乙基纤维素12～40wt％、松香8～15wt％以及有机溶剂50～75wt％。

进一步地，有机溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚以及二乙二醇单乙基醚醋酸酯中的一种或几种。

进一步地，低温烧结LTCC用导电银浆的黏度为150～210Pa·s。

本发明还提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于75～85℃条件下搅拌1～2h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至55～65℃并搅拌1～2h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的低温烧结LTCC内导电银浆，不同于传统银浆内使用的玻璃粉为菱角型，本发明采用球型玻璃粉具有更低的吸油率，混合粘度，使其导电银浆流动性更好，颗粒间堆积形成的休止角更小，其与有机黏结剂混合时更易分散，混料更均匀，极大改善施工性能，银粉与玻璃粉可以充分密实，使导电银浆烧结后具有较低的收缩率，平整性，致密性。

2、本发明在导电银浆内添加松香可保护电极表面防止氧化的功能，可降低电极的表面电阻，故具有更优异的导电性。

3、本发明制备得到的低温烧结LTCC内导电银浆与陶瓷共烧后，银层与陶瓷界面结合力强，器件内部不出现开裂分层。

附图说明

图1-6依次为实施例1-5制备得到的导电银浆与国外银浆的致密对比图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：球形银粉75.8wt％、奈米球型银粉6.2wt％、球型玻璃粉0.5wt％以及有机粘结剂17.5wt％，有机粘结剂中包括乙基纤维素20wt％、松香15wt％以及松油醇65wt％。

该低温烧结LTCC用导电银浆通过以下方法制备得到：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于75℃条件下搅拌1h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至55℃并搅拌1h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

实施例2

本实施例提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：球形银粉78.8wt％、奈米球型银粉6.2wt％、球型玻璃粉1wt％以及有机粘结剂14wt％，有机粘结剂中包括乙基纤维素18wt％、松香10wt％以及二乙二醇丁醚72wt％。

该低温烧结LTCC用导电银浆通过以下方法制备得到：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于85℃条件下搅拌2h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至65℃并搅拌2h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

实施例3

本实施例提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：球形银粉79.5wt％、奈米球型银粉8.5wt％、球型玻璃粉2wt％以及有机粘结剂10wt％，有机粘结剂中包括乙基纤维素25wt％、松香10wt％以及二乙二醇单乙基醚醋酸酯65wt％。

该低温烧结LTCC用导电银浆通过以下方法制备得到：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于80℃条件下搅拌1h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至60℃并搅拌1h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

实施例4

本实施例提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：球形银粉80.3wt％、奈米球型银粉9.7wt％、球型玻璃粉3wt％以及有机粘结剂7wt％，有机粘结剂中包括乙基纤维素40wt％、松香8wt％以及二乙二醇单乙基醚醋酸酯52wt％。

该低温烧结LTCC用导电银浆通过以下方法制备得到：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于80℃条件下搅拌1h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至60℃并搅拌1h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

实施例5

本实施例提供了一种低温烧结LTCC用导电银浆，包括以下组分：球形银粉81.5wt％、奈米球型银粉10.5wt％、球型玻璃粉3.5wt％以及有机粘结剂4.5wt％，有机粘结剂中包括乙基纤维素12wt％、松香13wt％以及松油醇75wt％。

该低温烧结LTCC用导电银浆通过以下方法制备得到：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于85℃条件下搅拌2h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至65℃并搅拌1h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

试验例

采用常规方法对实施例1-5以及国外银浆进行性能分析，包括其黏度、体积电阻率、收缩率、附着力以及平整度等，其结果如表1所示。

表1性能检测数据

由表1和图1-6可知：实施例2、3、4比对对照组，其体积电阻率、收缩率、附着力、平整度与致密性等特性表现皆比国外银浆来的优异。因此本发明限定银粉84～91wt％、玻璃粉1～3wt％、有机粘结剂7～14wt％。

实施例1，其体积电阻率与附着力表现相对较差，主要因为银浆内整体银含量与玻璃量含量偏低所致。

实施例5，其体积电阻率、平整度、致密性表现为最不好，主因由于银浆的黏度过高，浆料制造过程中流平性很差，不利于浆料分布均匀，银粉与玻璃粉容易成团聚态。

因此在本发明的所有实施例中，比例关系为球形银粉79.5wt％、奈米球型银粉8.5wt％、球型玻璃粉2wt％以及有机粘结剂10wt％时，本发明制备的低温烧结LTCC用导电银浆具有最佳性能。

虽然对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，包括以下组分：银粉84～91wt％、玻璃粉1～3wt％以及有机粘结剂7～14wt％，所述银粉包括球形银粉和奈米球型银粉，所述奈米球型银粉质量为球形银粉质量的8～12％。

2.如权利要求1所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，包括以下组分：银粉88wt％、玻璃粉2wt％以及有机粘结剂10wt％，所述银粉包括球形银粉和奈米球型银粉，所述奈米球型银粉质量为球形银粉质量的10.7％。

3.如权利要求1或2所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，所述球形银粉的粒径为1～5μm，所述奈米球型银粉的粒径为0.2～0.5μm。

4.如权利要求3所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，所述玻璃粉包括以下组分：硼酸25～35wt％、二氧化硅20～25wt％、三氧化二铝15～20wt％、氧化锌10～15wt％、碳酸钠4～8wt％以及氧化钡1～3wt％，所述玻璃粉的粒径为1～3μm，形状为球型。

5.如权利要求4所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，所述有机粘结剂包括以下组分：乙基纤维素12～40wt％、松香8～15wt％以及有机溶剂50～75wt％。

6.如权利要求5所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，所述有机溶剂为松油醇、二乙二醇丁醚以及二乙二醇单乙基醚醋酸酯中的一种或几种。

7.如权利要求3所述的低温烧结LTCC用导电银浆，其特征在于，所述低温烧结LTCC用导电银浆的黏度为150～210Pa·s。

8.如权利要求1～7任一项所述的低温烧结LTCC用导电银浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按比例称取组分后，将有机粘结剂的组分混合后，于75～85℃条件下搅拌1～2h，制得有机粘结剂；

(2)将步骤(1)制得的有机粘结剂与银粉、玻璃粉混合后，加热至55～65℃并搅拌1～2h，制得均匀预混物；

(3)将均匀预混物研磨后过滤，制得低温烧结LTCC用导电银浆。

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