CN115064300B

CN115064300B - 一种片式电阻免镀镍用银导体浆料

Info

Publication number: CN115064300B
Application number: CN202210991895.4A
Authority: CN
Inventors: 梅元; 肖雄; 野村修一; 董耀辉
Original assignee: Xi'an Tuokumi Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Tuokumi Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-18
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2042-08-18
Also published as: CN115064300A

Abstract

本发明公开了一种片式电阻免镀镍用银导体浆料，所述银导体浆料的重量百分比组成为：银粉60%～80%、预处理钼粉1%～5%、钙系玻璃粉0.5%～5%、有机载体18%～38%，其中预处理钼粉是将钼粉通过无水乙醇超声处理后，在氢气气氛下300～500℃焙烧2～5h获得。本发明通过在银导体浆料中加入预处理的钼粉作为添加剂，烧结后在银层表面形成一层保护层，替代片式电阻原有工艺中的镀镍层，保护银层在电镀锡时不形成锡银合金，从而在保证片式电阻原有性能的前提下，达到免电镀镍，大大减少片式电阻工艺对环境的影响。

Description

一种片式电阻免镀镍用银导体浆料

技术领域

本发明属于导体浆料技术领域，具体涉及一种用于片式电阻器电极的导体浆料，可广泛应用于片式电阻产品中。

背景技术

电子浆料是现代电子工业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、聚乙烯醇缩丁醛等）、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，其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、字码浆料经过多次丝网印刷和烧结，再经过镀镍、镀锡工艺制作而成的功能器件。由于片式电阻中电镀工艺产生大量的废水、废气，带来很大的环境问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种片式电阻免镀镍用银导体浆料，以减少片式电阻工艺中原有的镀镍工序，实现免电镀镍，从而减少电镀镍工序对环境的影响，也大大降低片式电阻的生产成本。

针对上述目的，本发明采用的片式电阻免镀镍用银导体浆料的重量百分比组成为：银粉60%～80%、预处理钼粉1%～5%、钙系玻璃粉0.5%～5%、有机载体18%～38%。

上述银粉为亚微米级球状银粉，其平均粒径 1.0～2.5μm。

上述预处理钼粉是将平均粒径为0.5～2.0μm的钼粉先在无水乙醇中30～50℃超声60～120min，然后在氢气气氛中300～500℃焙烧2～5h获得。具体制备方法为：将平均粒径为0.5～2.0μm的钼粉与无水乙醇按重量比为1:1～1.5混合，在功率为0.5～1kW下30～50℃超声60～120min，使用250～400目筛网过筛，然后放入通氢气的石英管中，在300～500℃下焙烧2～5h，再使用325～400目筛网过筛，即得到预处理钼粉。

上述钙系玻璃粉的软化点为600～650℃，其重量百分比组成为：CaO 30%～50%、Al₂O₃ 10%～30%、MgO 5%～15%、ZnO 3%～8%、B₂O₃ 5%～15%、SiO₂ 20%～40%，制备方法为：将各种氧化物按照重量百分比混合均匀后，将混合物置于陶瓷坩埚中，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200～1350℃，保温时间为1～4h，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，并将玻璃渣球磨成平均粒径为1.5～3.5μm。

上述有机载体是高分子树脂和溶剂的混合物，其重量百分比组成为：高分子树脂5%～20%、溶剂80%～95%，所述高分子树脂为乙基纤维素、硝基纤维素、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、大豆卵磷脂中任意一种或多种，所述溶剂为松油醇、乙酸乙酯、乙二醇丁醚、丁基卡比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.本发明银导体浆料采用了预处理钼粉作为添加剂，烧结后在银层表面形成一层保护层，替代片式电阻原有工艺中的镀镍层，保护银层在电镀锡时不形成锡银合金，从而在保证片式电阻原有性能的前提下，达到免电镀镍工艺，大大减少片式电阻电镀镍工序对环境的影响，也大大降低了片式电阻的生产成本；

2.本发明银导体浆料的制备工艺简单，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，达到免电镀镍的效果。

附图说明

图1是导体浆料基本性能测试制作的印刷网版图形，其中位置1是拉力测试图形，位置2是可焊性测试图形。

图2是导体浆料电镀性能测试制作的印刷网版图形。

图3是电镀原理图。

具体实施方式

下面结合附图和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、制备预处理钼粉

将平均粒径为0.5～2.0μm的钼粉与无水乙醇按重量比为1:1.2混合，在功率为0.7kW下35℃超声100min后，使用250目筛网过筛，然后放入通氢气的石英管中，分别在300℃、400℃、500℃下焙烧3h，再使用325目筛网过筛，依次得到预处理钼粉-1、预处理钼粉-2、预处理钼粉-3。

2、制备钙系玻璃粉

按照重量百分比，将CaO 35%、Al₂O₃ 15%、MgO 10%、ZnO 5%、B₂O₃ 12%、SiO₂ 23%充分混合均匀，所得混合物置于熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1250℃、保温时间为2.5h；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32h，过400目筛网获得粒度为 1.5～3.5μm的钙系玻璃粉。

3、制备有机载体

按照重量百分比，将88%松油醇在烧杯中加热到60℃后，加入10%乙基纤维素、2%大豆卵磷脂，充分搅拌完全溶解后得到有机载体。

4、制备银导体浆料

按照表1中实施例1～5及对比例1和2的重量百分比，将平均粒径为1.0～2.5μm的球状银粉、预处理钼粉、平均粒径为1.5～3.5μm的钙系玻璃粉、有机载体用搅拌分散机混合均匀后，用三辊轧机辊轧成具有一定流动性的膏状物，分别制成细度≤8μm的银导体浆料。

同时，按照表1中对比例1的重量百分比，以不添加预处理的钼粉制成100g细度≤8μm的导体浆料；按照表1中对比例2的重量百分比，以添加未处理的钼粉（平均粒径为0.5～2.0μm）制成100g细度≤8μm的银导体浆料。

表1 银导体浆料配方

将上述实施例1～5及对比例1、对比例2的银导体料按照图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10min，在850±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min，制成测试样品。按下述方法对测试样品进行性能测试：

烧结表面形貌：通过显微镜放大20倍，观察测试样品烧结膜表面状态；

方阻：按照 SJ/T11512-2015集成电路用电子浆料性能试验方法中，方法105电子浆料方阻测试方法进行方阻测试；

初始附着力测试：将ф0.8mm的导线平面焊接在2mm×2mm的测试样品上，导线进行90°弯曲后，用拉力机进行初始拉力测试；

耐焊性测试：按照 SJ/T11512-2015集成电路用电子浆料性能试验方法中，方法203电子浆料抗焊料侵蚀测试方法进行耐焊性测试；

耐酸性测试：将测试样品放入质量浓度为5%的硫酸水溶液中，浸泡1h，水洗、擦干，然后用3M胶带进行撕拉，胶带撕拉无脱落，即为合格。

上述各种测试结果见表2，并将测试结果与商用5421E厚膜导体浆料（由美国杜邦公司提供）进行比较。

表2 不同银导体浆料性能测试结果

由表2可见，本发明实施例1～5制备的银导体浆料的基本性能相对于商用片式电阻银导体浆料产品，具有更低的方阻值，更好耐焊性；将实施例1～5与对比例1、对比例2进行对比，银导体浆料中加入预处理钼粉后，基本性能没有劣化，加入未处理钼粉方阻升高、耐焊性下降；将实施例1～5与商用品进行对比，添加预处理钼粉后，实施例1～5银导体浆料基本性能没有劣化。

按照表3中的工序，进一步对银导体浆料进行电镀后性能测试。具体方法为：将银导体浆料按照图2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10min，在850±5℃的带式烧结炉中进行烧结，烧结周期60min，峰值保温10min。将烧结后的样片分别经过镀镍、镀锡工序，其中镀镍工序的电镀镍液为pH=4.5的氨基磺酸镍水溶液，具体过程为：将图2样片经过除油、水洗、活化后放入图3的待镀件位置，然后通1.5V的直流电，持续4min，取出样片，水洗、烘干；镀锡工序的电镀锡液为pH=4.0的甲基磺酸锡水溶液，具体过程为：将待镀锡的样片经过除油、水洗、活化后，加热到35℃，将图2的样片放入图3的待镀件位置，然后通1.0V的直流电，持续9min，取出样片，水洗、烘干。镀后附着力测试：将ф0.8mm的导线平面焊接2mm×2mm的样片上，导线进行90°弯曲后，用拉力机进行拉力测试，测试结果见表3，并将测试结果与商用5421E厚膜导体浆料（由美国杜邦公司提供）进行比较。

表3 不同导体浆料镀后附着力测试数据对比

由表3可见，本发明实施例1～5制备的银导体浆料相对于商用片式电阻银导体浆料产品，具有更低的方阻值，在免镀镍工序的情况下，电镀后的镀后附着力可以达到同样的水平；将实施例1～5与对比例1、对比例2进行对比，实施例1～5的银导体浆料中加入预处理钼粉后，可显著提高镀后附着力，对比例1按照正常片式电阻工艺镀镍、镀锡后，镀后附着力正常，按照不镀镍直接镀锡的工艺，表面孔洞多、镀后附着力大大降低，添加未处理钼粉的对比例2，不镀镍直接镀锡，表面孔洞多、镀后附着力大大降低；将实施例1～5与商用品5421E进行对比，银导体浆料，实施例1～5银导体浆料中添加预处理钼粉后，可以免电镀镍工序，从而实现片式电阻工艺的改进，大大减少电镀带来的环境污染，而商用品免电镀镍后，镀后附着力不能满足片式电阻要求，无法实现免电镀镍工序。

Claims

1.一种片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述银导体浆料的重量百分比组成为：银粉60%～80%、预处理钼粉1%～5%、钙系玻璃粉0.5%～5%、有机载体18%～38%；

所述预处理钼粉是将平均粒径为0.5～2.0μm的钼粉先在无水乙醇中30～50℃超声60～120min，然后在氢气气氛中300～500℃焙烧2～5h获得；

所述预处理钼粉烧结后在银粉表面形成一层保护层。

2.根据权利要求1所述的片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述预处理钼粉是：将平均粒径为0.5～2.0μm的钼粉与无水乙醇按重量比为1:1～1.5混合，在功率为0.5～1kW下30～50℃超声60～120min，使用250～400目筛网过筛，然后放入通氢气的石英管中，在300～500℃下焙烧2～5h，再使用325～400目筛网过筛，即得到预处理钼粉。

3.根据权利要求1所述的片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述银粉为平均粒径为1.0～2.5μm的球状银粉。

4.根据权利要求1所述的片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述钙系玻璃粉的软化点为600～650℃，其重量百分比组成为：CaO 30%～50%、Al₂O₃ 10%～30%、MgO 5%～15%、ZnO 3%～8%、B₂O₃ 5%～15%、SiO₂ 20%～40%。

5.根据权利要求4所述的片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述钙系玻璃粉是将各种氧化物按照重量百分比混合均匀后，将混合物置于陶瓷坩埚中，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1200～1350℃，保温时间为1～4h，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，并将玻璃渣球磨成平均粒径为1.5～3.5μm。

6.根据权利要求1所述的片式电阻免镀镍用银导体浆料，其特征在于，所述有机载体的重量百分比组成为：高分子树脂5%～20%、溶剂80%～95%，所述高分子树脂为乙基纤维素、硝基纤维素、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、大豆卵磷脂中任意一种或多种，所述溶剂为松油醇、乙酸乙酯、乙二醇丁醚、丁基卡比醇醋酸酯中任意一种或多种。