CN114530274B - 一种抗银迁移导体浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗银迁移导体浆料，其由贵金属粉、银基玻璃粉、无机添加剂、有机载体组成，其中银基玻璃粉为添加碲银矿的玻璃粉。本发明通过在导体浆料中加入银基玻璃粉，在保证导体浆料各项性能的同时，提高了导体浆料抗银迁移能力，保证了导体浆料在带电潮湿环境下使用的可靠性，满足各类电子元器件、厚膜电路的使用要求。

Description

一种抗银迁移导体浆料
技术领域
本发明属于导体浆料技术领域，具体涉及一种具有良好抗银迁移性能的导体浆料，广泛应用于氧化铝陶瓷基体，采用厚膜印刷工艺的厚膜电路产品中。
背景技术
电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物，广泛应用于现代微电子工业厚膜产品中。在现代微电子工业厚膜电路产品的广泛应用中，由于钯、铂贵金属对导体浆料的抗银迁移具有帮助，但由于钯、铂贵金属材料的价格持续上升以及导体浆料的低成本需求越来越高。需要在不提升导体浆料成本的前提下，具有良好抗银迁移性能。
导体浆料中的主要成分是银粉，而银是所有导电金属中最易发生迁移、且迁移速率最高的金属。随着民用电子产品、电路的小型化和集成化，在使用的过程中，湿热环境以及通电流的条件下，导体中的银容易扩散到电阻中或在细线路中进行互溶，导致电路在实际应用中出现失效现象。因此，急需发明一种具有优良抗银迁移性能的导体浆料，满足导体浆料的使用要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有银导体浆料使用过程中，在潮湿环境下，出现银离子迁移，造成电路或器件失效的问题，提供一种应用于厚膜电路产品中具有良好抗银迁移性能的导体浆料。
针对上述目的，本发明采用的抗银迁移导体浆料由如下重量百分比的成分组成：40%～80%贵金属粉、0.5%～8%银基玻璃粉、1%～5%无机添加剂、15%～50%有机载体。
上述贵金属粉为银粉、钯粉、铂粉中任意一种或多种的混合物或多种的合金粉，其中银粉的粒度范围为0.25～5μm，钯粉的比表面积为3～15m2/g，铂粉的比表面积为5～15m2/g。
上述银基玻璃粉的组成为：Bi2O3 25%～45%、B2O3 5%～15%、SiO2 1%～10%、Al2O31%～8%、碲银矿30%～50%，其中各组分的百分含量是指其占银基玻璃粉的重量百分比，银基玻璃粉的粒度为0.7～1.3μm。所述银基玻璃粉的制备方法为：将各组分混合均匀后，将混合物置于陶瓷坩埚中，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1200～1400℃，保温时间0.5～2小时，将得到的玻璃液倒入去离子水中，进行水淬后得到玻璃，将玻璃破碎成玻璃渣，并将玻璃渣球磨成粒度0.7～1.3μm。
上述无机添加剂为CuO、CrO2、Bi2O3中任意两种以上的混合物。
上述有机载体的重量百分比组成为：树脂8%～15%、有机添加剂1%～5%、有机溶剂80%～90%；所述树脂为松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种，有机添加剂为油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物，有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明导体浆料采用了以碲银矿为主要原材料的银基玻璃粉作为粘结剂材料，应用于导体浆料中显著提高导体浆料抗银离子迁移能力；
2、本发明导体浆料的制备工艺简单，污染小，工艺适应性强；所得导体浆料在不造成其他性能下降的前提下，显著提高抗银离子迁移能力。
附图说明
图1是导体浆料的银迁移测试的电极图形。
图2是导体浆料的银迁移测试装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明，其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本发明公开的实施例的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本发明的保护范围。
1、玻璃粉的制备
按照表1的重量百分比，将各种组分混合均匀后，将所得混合物置于熔炼炉中，在1300℃下保温1.5小时进行熔炼，得到的玻璃溶液进行水淬后得到玻璃，将玻璃破碎成玻璃渣，并将玻璃渣用球磨机磨成粒度0.7～1.3μm，干燥得到编号为G-1至G-8的玻璃粉。
表1 玻璃粉的重量百分比（%）
Figure 779446DEST_PATH_IMAGE001
2、无机添加剂的制备：将粒度范围为0.8～1.2μm的CuO、CrO2、Bi2O3按重量比为1:1:1混合均匀，得到无机添加剂。
3、有机载体的制备：按照重量百分比乙基纤维素8%、大豆卵磷脂3%、松油醇65%、丁基卡必醇醋酸酯24%，将松油醇和大豆卵磷脂在烧杯中搅拌加热到 70℃后，再加入乙基纤维素继续搅拌完全溶解后，再加入丁基卡必醇醋酸酯，保温搅拌30分钟，得到有机载体。
4、导体浆料的制备：按照表2中的重量百分比，将各成分均匀混合后，用三辊轧机充分研磨至细度小于10μm，制备实施例1～9导体浆料和对比例1～6导体浆料。其中，银粉的平均粒度为1.25μm，钯粉的比表面积为12m2/g，铂粉的比表面积为7m2/g。
表2 导体浆料的重量百分比（%）
Figure 758903DEST_PATH_IMAGE002
将上述实施例1～9和对比例1～6的导体浆料按照图1的网版图形，通过丝网印刷工艺印刷在氧化铝陶瓷基板上（25.4mm长×25.4mm宽×1mm厚），经过150℃干燥10分钟，在850℃±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60分钟，峰值保温10分钟，制成测试样品。按照中国专利“一种片式电阻用银导体浆料的银迁移测试方法”（申请号202010254924.X）中的测试方法，对样品进行抗银离子迁移性能测试。按照图2测试装置，测试条件：测试电压10V，线间距1mm，环境温度25℃±1℃，环境湿度50%RH。测试结果见表3。
表3 抗银离子迁移性能对比
Figure 7482DEST_PATH_IMAGE003
由表3可见，本发明实施例1～9导体浆料采用碲银矿制备的银基玻璃粉，其银离子迁移时间较长，迁移过程稳定，逐步形成树枝状生长；实施例3与对比例1～2进行对比，说明玻璃粉中的银，需以碲银矿引入，对导体浆料银离子迁移才具有良好抑制作用；实施例3与对比例3进行对比，说明导体浆料中采用银基玻璃粉作为玻璃相材料，才会对导体浆料银离子迁移具有良好抑制作用；实施例3与对比例4进行对比，说明碲银矿以玻璃粉的形式加入到导体浆料中，才能对导体浆料的银离子迁移具有良好抑制作用；实施例3与对比例5、6进行对比，说明在浆料的制备过程中直接加入硝酸银或氧化银与氧化碲的混合物形成不了银基导体，不能抑制导体浆料的银离子迁移。
上述实施例中，导体浆料的重量百分比组成选自：40%～80%贵金属粉、0.5%～8%银基玻璃粉、1%～5%无机添加剂、15%～50%有机载体均可。所述贵金属粉为银粉、钯粉、铂粉中任意一种或多种的混合物或多种的合金粉，其中银粉的粒度范围为0.25～5μm，钯粉的比表面积为3～15m2/g，铂粉的比表面积为5～15m2/g。所述银基玻璃粉的的重量百分比组成选自：Bi2O3 25%～45%、B2O3 5%～15%、SiO2 1%～10%、Al2O3 1%～8%、碲银矿30%～50%均可，银基玻璃粉的制备方法为：将各组分混合均匀后，将混合物置于陶瓷坩埚中，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1200～1400℃，保温时间0.5～2小时，将得到的玻璃液倒入去离子水中，进行水淬后得到玻璃，将玻璃破碎成玻璃渣，并将玻璃渣球磨成粒度0.7～1.3μm。所述无机添加剂选自CuO、CrO2、Bi2O3中任意两种以上的混合物均可。所述有机载体的重量百分比组成选自：树脂8%～15%、有机添加剂1%～5%、有机溶剂80%～90%均可，所述树脂选自松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种，所述有机添加剂选自油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物，所述有机溶剂选自二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。

Claims (5)

1.一种抗银迁移导体浆料，其特征在于，所述导体浆料由下述重量百分比的成分组成：40%～80%贵金属粉、0.5%～8%银基玻璃粉、1%～5%无机添加剂、15%～50%有机载体；
上述银基玻璃粉的组成为：Bi2O3 25%～45%、B2O3 5%～15%、SiO2 1%～10%、Al2O3 1%～8%、碲银矿30%～50%，其中各组分的百分含量是指其占银基玻璃粉的重量百分比，银基玻璃粉的粒度为0.7～1.3μm。
2.根据权利要求1所述的抗银迁移导体浆料，其特征在于，所述贵金属粉为银粉、钯粉、铂粉中任意一种或多种的混合物或多种的合金粉，其中银粉的粒度范围为0.25～5μm，钯粉的比表面积为3～15m2/g，铂粉的比表面积为5～15m2/g。
3.根据权利要求1所述的抗银迁移导体浆料，其特征在于，所述银基玻璃粉的制备方法为：将各组分混合均匀后，将混合物置于陶瓷坩埚中，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1200～1400℃，保温时间0.5～2小时，将得到的玻璃液倒入去离子水中，进行水淬后得到玻璃，将玻璃破碎成玻璃渣，并将玻璃渣球磨成粒度0.7～1.3μm。
4.根据权利要求1所述的抗银迁移导体浆料，其特征在于，所述无机添加剂为CuO、CrO2、Bi2O3中任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的抗银迁移导体浆料，其特征在于，所述有机载体的重量百分比组成为：树脂8%～15%、有机添加剂1%～5%、有机溶剂80%～90%；所述树脂为松香树脂、马来酸树脂、乙基纤维素、甲基纤维素中任意一种或多种；所述有机添加剂为油酸、大豆卵磷脂任意一种或两种的混合物；所述有机溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇二甲醚、松油醇、醇酯-12、丁基卡必醇醋酸酯中任意一种或多种。
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