[发明专利]一种用于陶瓷表面金属化的低温烧结型无铅铜浆料的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于陶瓷表面金属化的低温烧结型无铅铜浆料的制备方法，所述铜浆料由铜颗粒、玻璃料和有机载体组成。该粒径的铜颗粒具有较高的烧结活性同时在室温下不容易被氧化，利于保存，在配成浆料之前，采用酸洗的方法，对铜颗粒进行预处理，去除其表面的氧化层，所述的铜浆料在较低温度下实现烧结进而获得致密的、高导电、高附着强度的烧结铜膜，可以在烧结之后具有较高的导电性和附着强度。

技术领域

本发明涉及印刷电子领域，更具体地，涉及一种用于陶瓷表面金属化的低温烧结型无铅铜浆料的制备方法。

背景技术

随着电子产品向小型化发展，芯片的集成度和电子元器件的组装密度日益增大，发热量大，对基板材料提出了高导热、高电绝缘性以及与芯片膨胀系数匹配等要求。根据材料的不同，工业中常用的基板分为有机基板、硅基板、金属基板、陶瓷基板和复合材料基板。其中有机基板的成本低，但是耐高温性能、导热性能难以满足工业要求。硅基板成本高、加工难度大不适于工业生产。金属基板的热膨胀系数与芯片失配，导致其应用受限。而陶瓷材料作为共价化合物，具有良好的绝缘性、化学稳定性和较高的热导率，成为最常见的基板材料。然而，随着电子产品的批量化生产，对陶瓷基板的表面金属化工艺提出了环保、高效的要求，而印刷电子属于增材制造，且可实现大面积、大批量生产。因此，低成本、高性能的可印刷导电浆料亟待被开发。

导电浆料通常由导电相(金属相)、粘结相(玻璃相)和有机载体混合而成。目前，多采用导电性、烧结性良好的银作为导电浆料的导电相。但是，Ag在服役过程中容易发生电迁移和热迁移，对器件的可靠性存在较大的隐患，并且Ag 的价格居高不下，不利于降低器件的成本。此时，具有可媲美银的高导电、高导热金属Cu成本低，价格仅为银的1/16，且具有较高的抗迁移能力，被认为是可以代替Ag首选材料。用铜作为金属相，制备的导电浆料在印刷电子领域具有很好的应用前景。作为导电浆料，其主要的特点就是可以实现低温下快速烧结、迅速致密化，并且具有良好的导电性和附着强度。目前，关于该材料的低温烧结研究日益增多。但是，多与铜材料的低温烧结、纳米颗粒的制备以及其在导电油墨和用于电子封装中的连接材料有关。国内关于厚膜导电浆料的研究不多，且多被用于低温共烧陶瓷中(LTCC)，其烧结温度多在900℃左右，属于高温浆料。但是，随着电子设备的普及，对电子浆料的需求越来越大。

目前商业用的浆料多为银浆料，然而，银属于贵金属，难以满足电子产品的成本控制。同时，银易发生电迁移，随着大功率电子器件的发展，尺寸变小，导致电流密度陡增。银的易迁移的缺点给器件的可靠性埋下了隐患。单纯的铜颗粒难以在较低温度下实现烧结进而获得致密的、高导电、高附着强度的烧结铜膜。

为了填补国内铜材料用于导电浆料的研究空缺，本发明开发出一种可以同时实现低温烧结、工艺简单、高导电性和高附着强度等优点的导电铜浆。解决目前商用银浆料成本高、易发生电迁移等问题，进而降低印刷电子器件的成本，同时提高其服役可靠性。

发明内容

本发明的目的是开发出一种可以同时实现低温烧结、工艺简单、高导电性和高附着强度等优点的导电铜浆，旨在代替商用银浆料，并解决原铜浆料烧结温度高、厚膜性能差等问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种用于陶瓷表面金属化的低温烧结型无铅铜浆料的制备及烧结方法，包括以下步骤：

一种用于陶瓷表面金属化的低温烧结型无铅铜浆料的制备方法，包括：

步骤S1：Bi-B-Zn玻璃料的制备，包括混合原料、高温熔炼、水冷、研磨等；

步骤S2：铜颗粒的预处理，将铜颗粒分散在酒精中，滴加一定量的酸，然后清洗、离心、干燥；

步骤S3：有机载体的制备，将松油醇、乙基纤维素、分散剂和表面活性剂混合均匀；

步骤S4：将铜颗粒、玻璃料和有机载体按一定比例混合，并通过机械搅拌混合均匀。