CN114360762A - 一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料及其制备方法，银导体浆料的重量百分比组成为：微米级球状银粉40wt%～60wt%，亚微米级球状银粉15wt%～35wt%，铋类玻璃粉2.5wt%～4wt%，稀土类玻璃粉2wt%～3wt%，有机载体18wt%～20wt%。本发明采用亚微米级球状银粉适当降低了银粉的烧结温度，增强了银层烧结后导电特性，采用低软化点的重金属铋类玻璃粉提高了银层与基板之间的结合力，保证了片式电阻的长期可靠性，同时采用高软化点的稀土类玻璃粉钝化表面银层，提高了整体银层的抗银迁移效果。

Description

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，尤其涉及一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料及其制备方法。

背景技术

电子浆料是现代电子工业最基础的关键材料之一，是组成电子器件的核心功能材料。电子浆料被广泛应用于各大类电子元件，包括片式电阻器、片式电容器、片式电感器、厚膜集成电路、半导体封装等，被广泛应用于移动通讯、物联网、航空航天、太阳能光伏、汽车电器、LED照明、柔性电子等领域。电子浆料按分类主要分为导体浆料、电阻浆料、介质浆料。其中导体浆料是最为广泛使用的电子功能材料，主要分为高温烧结导体浆料和低温固化导体浆料，高温烧结导体浆料通常是以导电粉末（金、银、钯、铂、铜、铝、钨、钼等及其合金）、玻璃粉（Pb系、Bi系、Ca系等微晶玻璃粉）、氧化物（Cu、Mg、Zr、Zn、Ni、稀土等的氧化物）、有机树脂（纤维素、丙烯酸、聚乙烯缩丁醛等）、有机溶剂（松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇酯、二价酸酯、醇酯十二等）、表面活性剂、触变剂等组成的膏状物。通过采用丝网印刷技术制作电路图形，经高温烧结形成功能性导电电路。

随着电子产品技术的飞速发展，电子元件特别是被动片式元件正在朝着微型化、精密化的方向发展，片式电阻器是三大无源片式器件的重要组成部分，其主要由三氧化二铝基板、正面银电极、背面银电极、电阻浆料、一次包封玻璃、二次包封树脂浆料、字码膏经过多次丝网印刷和烧结制作而成的功能器件。由于片式电阻微型化的发展趋势，片式电阻制成过程中电极之间的距离越来越小，极易发生银迁移现象，从而导致片式电阻失效。

目前大部分片式电阻厂商都是采用含钯银浆产品来提高电极的抗银迁移效果。如公告号为CN 112992403 B的发明专利公开了一种抗银迁移、抗硫化银电极浆料及其制备方法，用来改善银迁移问题，但这种方法成本较高，抗银迁移效果差。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料及其制备方法，有效降低材料成本，且导电性好，结合强度高，抗银迁移效果好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

片式电阻用抗银迁移银导体浆料组份包含微米级球状银粉，亚微米级球状银粉，铋类玻璃粉，稀土类玻璃粉和有机载体；各组份的重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为40wt%～60wt%，亚微米级球状银粉含量为15wt%～35wt%，铋类玻璃粉含量为2.5wt%～4wt%，稀土类玻璃粉含量为2wt%～3wt%，有机载体含量为18wt%～20wt%，各组分重量百分比之和为100wt%。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料中，微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料中，上述铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比为：Bi₂O₃含量为45wt%～55wt%，SiO₂含量为15wt%～20wt%，B₂O₃含量为5wt%～10wt%，ZnO含量为8wt%～15wt%，Al₂O₃含量为10wt%～14wt%。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料中，稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比为：La₂O₃含量为3wt%～8wt%，Sm₂O₃含量为2wt%～4wt%，CaO含量为40wt%～45wt%，Al₂O₃含量为4wt%～7wt%，B₂O₃含量为7wt%～13wt%，SiO₂含量为25wt%～36wt%。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料中，上述有机载体是高分子树脂和溶剂的混合物，溶剂和高分子树脂的重量百分比配比为85:15～92:8。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料中，其中高分子树脂包括乙基纤维素，硝基纤维素，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，大豆卵磷脂中的一种或多种；溶剂包括松油醇，乙酸乙酯，乙二醇丁醚，丁基卡比醇醋酸酯中的一种或多种。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料的制备方法为：

步骤1：利用搅拌机将微米级球状银粉、亚微米级球状银粉与有机载体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到银粉中间体；

步骤2：利用搅拌机将铋类玻璃粉、稀土类玻璃粉与有机载体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到玻璃粉中间体；

步骤3：利用搅拌机将银粉中间体和玻璃粉中间体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到银导体浆料。

采用上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料制备片式电阻器的一种应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用亚微米级球状银粉适当降低了银粉的烧结温度，增强了银层烧结后导电特性，采用低软化点的重金属铋类玻璃粉提高了银层与基板之间的结合力，保证了片式电阻的长期可靠性，同时采用高软化点的稀土类玻璃粉钝化表面银层，提高了整体银层的抗银迁移效果；制备出的片式电阻用抗银迁移银导体浆料不含钯，材料成本远远低于现用产品银钯浆，而且导电性好，结合强度高，抗银迁移效果好。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其具体的组分及重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为60wt%，亚微米级球状银粉含量为15wt%，铋类玻璃粉含量为3wt%，稀土类玻璃粉含量为2wt%，有机载体含量为20wt%。其中微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm；铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比含量为：Bi₂O₃含量为55wt%，SiO₂含量为15wt%，B₂O₃含量为5wt%，ZnO含量为10wt%，Al₂O₃含量为12wt%；稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比含量为：La₂O₃含量为3wt%，Sm₂O₃含量为2wt%，CaO含量为45wt%，Al₂O₃含量为5wt%，B₂O₃含量为10wt%，SiO₂含量为35wt%；有机载体的组成及重量百分比为：松油醇含量为87wt%，乙基纤维素含量为13wt%。

实施例2

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其具体的组分及重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为55wt%，亚微米级球状银粉含量为20wt%，铋类玻璃粉含量为4wt%，稀土类玻璃粉含量为3wt%，有机载体含量为18wt%。其中微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm；铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比含量为：Bi₂O₃含量为50wt%，SiO₂含量为18wt%，B₂O₃含量为5wt%，ZnO含量为15wt%，Al₂O₃含量为12wt%；稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比含量为：La₂O₃含量为5wt%，Sm₂O₃含量为2wt%，CaO含量为40wt%，Al₂O₃含量为4wt%，B₂O₃含量为13wt%，SiO₂含量为36wt%；有机载体的组成及重量百分比含量为：松油醇含量为91wt%，大豆卵磷脂含量为9wt%。

实施例3

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其具体的组分及重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为50wt%，亚微米级球状银粉含量为25wt%，铋类玻璃粉含量为3.5wt%，稀土类玻璃粉含量为2.5wt%，有机载体含量为19wt%。其中微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm；铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比含量为：Bi₂O₃含量为50wt%，SiO₂含量为20wt%，B₂O₃含量为8wt%，ZnO含量为8wt%，Al₂O₃含量为14wt%；稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比含量为：La₂O₃含量为8wt%，Sm₂O₃含量为3wt%，CaO含量为40wt%，Al₂O₃含量为6wt%，B₂O₃含量为12wt%，SiO₂含量为31wt%；有机载体的组成及重量百分比含量为：松油醇含量为65wt%，乙基纤维素含量为5wt%，乙酸乙酯含量为15wt%，大豆卵磷脂含量为3wt%，丁基卡比醇醋酸酯含量为12wt%。

实施例4

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其具体的组分及重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为45wt%，亚微米级球状银粉含量为30wt%，铋类玻璃粉含量为3.5wt%，稀土类玻璃粉含量为2.5wt%，有机载体含量为19wt%。其中微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm；铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比含量为：Bi₂O₃含量为45wt%，SiO₂含量为20wt%，B₂O₃含量为10wt%，ZnO含量为13wt%，Al₂O₃含量为12wt%；稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比含量为：La₂O₃含量为7wt%，Sm₂O₃含量为2wt%，CaO含量为43wt%，Al₂O₃含量为6wt%，B₂O₃含量为7wt%，SiO₂含量为35wt%；有机载体的组成及重量百分比含量为：乙二醇丁醚含量为50wt%，丙烯酸树脂含量为5wt%，乙酸乙酯含量为15wt%，聚氨酯树脂含量为10wt%，丁基卡比醇醋酸酯含量为20wt%。

实施例5

一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其具体的组分及重量百分比含量为：微米级球状银粉含量为40wt%，亚微米级球状银粉含量为35wt%，铋类玻璃粉含量为2.5wt%，稀土类玻璃粉含量为2.5wt%，有机载体含量为20wt%。其中微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm；铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，其组分及质量百分比含量为：Bi₂O₃含量为53wt%，SiO₂含量为16wt%，B₂O₃含量为8wt%，ZnO含量为13wt%，Al₂O₃含量为10wt%；稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，其组分及质量百分比含量为：La₂O₃含量为6wt%，Sm₂O₃含量为4wt%，CaO含量为45wt%，Al₂O₃含量为7wt%，B₂O₃含量为13wt%，SiO₂含量为25wt%；有机载体的组成及重量百分比含量为：松油醇含量为55wt%，硝基纤维素含量为3wt%，乙酸乙酯含量为20wt%，丙烯酸树脂含量为8wt%，乙二醇丁醚含量为14wt%。

上述片式电阻用抗银迁移银导体浆料的制备方法为：

步骤1：利用行星式搅拌机将微米级球状银粉、亚微米级球状银粉与有机载体进行搅拌混合，然后用三辊轧机进行研磨，得到银粉中间体A；

步骤2：利用行星式搅拌机将铋类玻璃粉、稀土类玻璃粉与有机载体进行搅拌混合，然后用三辊轧机进行研磨，得到玻璃粉中间体B；

步骤3：利用行星式搅拌机将银粉中间体A和玻璃粉中间体B进行搅拌混合，然后用三辊轧机进行研磨，得到银导体浆料。

本发明实施例1～实施例5中，片式电阻用抗银迁移银导体浆料组分及重量百分比配方见下表1所示。

表1 片式电阻用抗银迁移银导体浆料组分及重量百分比

将按实施例1～实施例5配方所制备的片式电阻用抗银迁移银导体浆料经不锈钢丝网印刷得到测试图形，经150℃,10分钟烘干，烘干后放入烧结炉中烧结，850℃,60分钟烧结得到测试样片，在样片的待测电极图形之间加入少许去离子水，再通12V直流电，在显微镜下观察银离子从电极一端到另一端所需时间，并记录数据。下表2是对其导电性、附着力和抗银迁移时间的测试结果。

表2 采用本发明的片式电阻用抗银迁移银导体浆料性能参数

公告号为CN 112992403 B的发明专利说明书中，抗银迁移、抗硫化银电极浆料再经丝网印刷得到电极图形，烘干，烧结，得到待测试银电极图形，进行银迁移测试，记录迁移时间。表3给出了对比例1和该发明实施例1~3的银迁移测试结果，见下表3。

表3 现有技术制备的片式电阻用抗银迁移银导体浆料抗银迁移时间

通过表2、表3实施的银导体浆料性能参数结果可以看出，本发明所制备出的片式电阻用抗银迁移银导体浆料与市售产品相比具有更好的抗银迁移效果，此外本发明更重要的是导电特性优，附着力高，材料成本低。

本发明中采用亚微米级球状银粉适当降低了银粉的烧结温度，增强了银层烧结后导电特性，采用低软化点的重金属铋类玻璃粉提高了银层与基板之间的结合力，保证了片式电阻的长期可靠性，同时采用高软化点的稀土类玻璃粉钝化表面银层，提高了整体银层的抗银迁移效果；制备出的片式电阻用银导体浆料不含钯，材料成本远远低于现用产品银钯浆，而且导电性好，结合强度高，抗银迁移效果好。

以上内容是结合具体实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于此。在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变形，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，所述片式电阻用抗银迁移银导体浆料组份包含微米级球状银粉，亚微米级球状银粉，铋类玻璃粉，稀土类玻璃粉和有机载体；所述组份的重量百分比为：微米级球状银粉含量为40wt%～60wt%，亚微米级球状银粉含量为15wt%～35wt%，铋类玻璃粉含量为2.5wt%～4wt%，稀土类玻璃粉含量为2wt%～3wt%，有机载体含量为18wt%～20wt%。

2.根据权利要求1所述的片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，所述微米级球状银粉平均粒径在1µm～3µm，所述亚微米级球状银粉平均粒径在0.1µm～0.7µm。

3.根据权利要求2所述的片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，所述铋类玻璃粉软化点为450℃～500℃，所述铋类玻璃粉组分及质量百分比为：Bi₂O₃含量为45wt%～55wt%，SiO₂含量为15wt%～20wt%，B₂O₃含量为5wt%～10wt%，ZnO含量为8wt%～15wt%，Al₂O₃含量为10wt%～14wt%。

4.根据权利要求3所述的片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，所述稀土类玻璃粉软化点为650℃～750℃，所述稀土类玻璃粉组分及质量百分比为：La₂O₃含量为3wt%～8wt%，Sm₂O₃含量为2wt%～4wt%，CaO含量为40wt%～45wt%，Al₂O₃含量为4wt%～7wt%，B₂O₃含量为7wt%～13wt%，SiO₂含量为25wt%～36wt%。

5.根据权利要求4所述的片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，有机载体是溶剂和高分子树脂的混合物，溶剂和高分子树脂的重量百分比配比为85：15～92：8。

6.根据权利要求5所述的片式电阻用抗银迁移银导体浆料，其特征在于，所述高分子树脂包括乙基纤维素，硝基纤维素，聚氨酯树脂，丙烯酸树脂，大豆卵磷脂中的一种或多种；所述溶剂包括松油醇，乙酸乙酯，乙二醇丁醚，丁基卡比醇醋酸酯中的一种或多种。

7.制备上述权利要求1至6中任一权利要求所述片式电阻用抗银迁移银导体浆料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用搅拌机将微米级球状银粉、亚微米级球状银粉与有机载体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到银粉中间体；

步骤2：利用搅拌机将铋类玻璃粉、稀土类玻璃粉与有机载体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到玻璃粉中间体；

步骤3：利用搅拌机将银粉中间体和玻璃粉中间体进行搅拌混合，然后用辊轧机进行研磨，得到银导体浆料。

8.一种片式电阻器，其特征在于，所述片式电阻器采用权利要求1～6中任一项所述的抗银迁移银导体浆料制备而成。