一種賤金屬導體漿料製備方法
2023-05-14 19:17:51 1
一種賤金屬導體漿料製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種賤金屬導體漿料製備方法，包括以下步驟：(1)製備超細銅粉；(2)對超細銅粉進行抗氧化處理；(3)製備無機粘接劑玻璃相；(4)製備有機載體；(5)按配方比例混合，經過軋製成混合均勻的銅漿膏狀物；(6)性能檢測，後續工藝待用。本發明漿料方法滿足厚膜金屬化法中採用絲網印刷銅漿代替覆銅，可以製備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術布線的密度的要求，使電子整機進一步的小型化、可攜式、多功能、數位化及高可靠性、高性能性。
【專利說明】一種賤金屬導體漿料製備方法
【技術領域】
[0001]本發明具體為一種賤金屬導體漿料製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著微電子技術的迅猛發展，電子整機在小型化、可攜式、多功能、數位化及高可靠性、高性能方面的需求，進一步推動了電子元件日益向微型化、集成化和高頻化的方向發展。目前，世界市場絕大多數功率電路使用DBC散熱，DBC技術可以提供功率電路需要的厚導體層，是在陶瓷基板兩面直接鍵合200?500 μ m的銅箔，並刻蝕出圖形，比較適用於高溫和大電流上，但DBC法不能滿足表面安裝技術所需小、薄、輕的要求。厚膜金屬化法，就是在陶瓷基板上通過絲網印刷封接用金屬層、導體及電阻等，經燒結形成釺焊用金屬層、電路及引線接點等，採用絲網印刷銅漿代替覆銅，可以製備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術布線的密度的要求。其中銅漿是由銅金屬粉末、玻璃粉末和有機載體經過三輥軋機軋製成混合均勻的膏狀物。
【發明內容】
[0003]本發明所解決的技術問題在於提供本發明具體為一種賤金屬導體漿料製備方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案來實現:
[0005]一種賤金屬導體漿料製備方法，包括以下步驟:
[0006](I)製備超細銅粉；
[0007](2)對超細銅粉進行抗氧化處理；
[0008](3)製備無機粘接劑玻璃相；
[0009](4)製備有機載體；
[0010](5)按配方比例混合，經過軋製成混合均勻的銅漿膏狀物，即為賤金屬導體漿料；
[0011](6)性能檢測，後續工藝待用。
[0012]本發明的詳細步驟:
[0013](I)超細銅粉的製備:
[0014]1、以水合肼為還原劑清洗銅粉:配製lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合於3L的燒杯中，將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌並緩慢升溫至60°C ;當溫度升至50°C時，分批量緩慢加入水合肼，60°C時，恆溫30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次，最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘後，抽濾，烘乾，得到較深顏色的紅色銅粉Al ；
[0015]2、以甲醛為還原劑清洗銅粉Al:配製lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合於3L的燒杯中，將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌；25分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘後，抽濾，烘乾，得到紫黑色的銅粉A2 ；
[0016]3、以葡萄糖預還原、水合肼二次還原清洗銅粉A2:
[0017]①配製3mol/L的葡萄糖溶液，將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖於反應容器中，60°C時將剩餘的葡萄糖全部加入反應體系中，30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，反覆清洗幾次，直至上層為清液；
[0018]②配製一定量的水合肼和分散劑，將燒杯置於水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌並緩慢加熱至60°C，當溫度升至55°C時，將水合肼緩慢加入反應體系中，60°C後保溫20分鐘，靜置，倒出上清液，反覆清洗幾次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘乾，得到紅色銅粉A3 ；
[0019]4、以葡萄糖預還原、甲醛二次還原清洗銅粉A3:
[0020]①配製3mol/L的葡萄糖溶液，將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖於反應容器中，60°C時將剩餘的葡萄糖全部加入反應體系中，30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，反覆清洗幾次，直至上層為清液；
[0021]②配製一定量的甲醛和分散劑，將燒杯置於水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌，將甲醛緩慢加入反應體系中，25分鐘後，靜置，倒出上清液；反覆清洗幾次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘乾，得到紅色銅粉A4 ；
[0022]5、以葡萄糖預還原、抗壞血酸和PVP兩步還原法清洗銅粉A4:
[0023]將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；其製備過程如下:
[0024]①將800g硫酸銅晶體用2L純水溶解製成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0025]②把5g抗壞血酸溶於15ml去離子水中；
[0026]③把40g氫氧化鈉溶於800ml去離子水中；
[0027]加熱上述3種溶液至70°C，將③在攪拌下加入①中，反應15-25分鐘，然後將②再加入，攪拌，反應20-30分鐘，把生成的銅粉用水洗滌3?4次，得到玫紅色銅粉A5 ；
[0028]經過檢測，得到玫紅色銅粉A5粒徑在I?1.8 μ m，符合超細銅粉的物理指標；
[0029](2)對超細銅粉進行抗氧化處理；
[0030]1、首先使用濃度為1.5g/L的BTA進行抗氧化實驗；配置濃度為1.5g/L的
[0031]BTA溶液裝入適當容量燒杯中；
[0032]2、將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌並緩慢升溫至150°C以下，當溫度接近150°C時，緩慢加入銅粉，恆溫30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次，抽濾，烘乾，得到銅粉；
[0033](3)製備無機粘接劑玻璃相；
[0034]最傳統的方法就是熔融法，熔融法的步驟是:1、將原料按配比混合好；
[0035]2、在鉬或高鋁鉗鍋中進行，以加熱的方式使原料變成熔融狀態；
[0036]3、然後將液態混合物倒入冷模中冷淬；
[0037]4、再研磨成玻璃粉；
[0038]5、經過熱處理，就得到所需粉料；
[0039](4)製備有機載體；
[0040]1、採用乙基纖維素作增稠劑；
[0041]2、採用檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作為溶劑；
[0042]3、實驗採用卵磷脂作為表面活性劑，實驗加入了蓖麻油作為觸變劑，實驗加入了糠酸作為流平劑；
[0043]4、製作配方；選用乙基纖維素8%，檸檬酸三丁酯12%，丁基咔毗醇21%，松油醇57%，其他助劑2%溶解載體，流平時間為10-15分鐘，乾燥時間為5-10分鐘，燒結溫度為850-860°C，燒結時間為10-15分鐘；
[0044](5)按配方比例混合，經過軋製成混合均勻的銅漿膏狀物；
[0045](6)性能檢測，後續工藝待用:
[0046]1、製備好的銅漿，經絲網印刷後，在保護性氮氣氛下燒結；
[0047]2、觀察銅厚膜是否呈紫銅色，表明銅厚膜在氮氣氛燒結下有沒有發生氧化，是否銅厚膜相對穩定，銅厚膜外觀是否滿足產品的需要；
[0048]3、通過不同比例配方的漿料燒結實驗對比，得到最佳銅漿料配方為:超細銅粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有機載體22 %。
[0049]進一步，本發明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
[0050]進一步，步驟⑴中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
[0051]進一步，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯並三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
[0052]進一步，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結的要求。
[0053]進一步，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相其組分為:(wt% ) 40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K20。
[0054]有益效果:
[0055]本發明漿料方法滿足厚膜金屬化法中採用絲網印刷銅漿代替覆銅，可以製備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術布線的密度的要求，使電子整機進一步的小型化、可攜式、多功能、數位化及具有高可靠性、高性能性。
【具體實施方式】
[0056]為了使本發明的技術手段、創作特徵、工作流程、使用方法達成目的與功效易於明白了解，下面對本發明具體實施例，進一步闡述本發明。
[0057]一種賤金屬導體漿料製備方法，包括以下步驟:
[0058](I)超細銅粉的製備:
[0059]1、以水合肼為還原劑清洗銅粉:配製lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合於3L的燒杯中，將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌並緩慢升溫至60°C ;當溫度升至50°C時，分批量緩慢加入水合肼，60°C時，恆溫30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次，最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘後，抽濾，烘乾，得到較深顏色的紅色銅粉Al ；
[0060]2、以甲醛為還原劑清洗銅粉Al:配製lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合於3L的燒杯中，將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌；25分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘後，抽濾，烘乾，得到紫黑色的銅粉A2 ；
[0061]3、以葡萄糖預還原、水合肼二次還原清洗銅粉A2:
[0062]①配製3mol/L的葡萄糖溶液，將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖於反應容器中，60°C時將剩餘的葡萄糖全部加入反應體系中，30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，反覆清洗幾次，直至上層為清液；
[0063]②配製一定量的水合肼和分散劑，將燒杯置於水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌並緩慢加熱至60°C，當溫度升至55°C時，將水合肼緩慢加入反應體系中，60°C後保溫20分鐘，靜置，倒出上清液，反覆清洗幾次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘乾，得到紅色銅粉A3 ；
[0064]4、以葡萄糖預還原、甲醛二次還原清洗銅粉A3:
[0065]①配製3mol/L的葡萄糖溶液，將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖於反應容器中，60°C時將剩餘的葡萄糖全部加入反應體系中，30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，反覆清洗幾次，直至上層為清液；
[0066]②配製一定量的甲醛和分散劑，將燒杯置於水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌，將甲醛緩慢加入反應體系中，25分鐘後，靜置，倒出上清液；反覆清洗幾次；最後用酒精清洗，抽濾，將粉體於保護溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘乾，得到紅色銅粉A4 ；
[0067]5、以葡萄糖預還原、抗壞血酸和PVP兩步還原法清洗銅粉A4:
[0068]將配製好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，並將燒杯放入水浴鍋內勻速攪拌；其製備過程如下:
[0069]④將800g硫酸銅晶體用2L純水溶解製成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0070]⑤把5g抗壞血酸溶於15ml去離子水中；
[0071]⑥把40g氫氧化鈉溶於800ml去離子水中；
[0072]加熱上述3種溶液至70°C，將③在攪拌下加入①中，反應20min，然後將②再加入，攪拌，反應25min，把生成的銅粉用水洗滌3?4次，得到玫紅色銅粉A5 ；
[0073]經過檢測，得到玫紅色銅粉A5粒徑在I?1.8 μ m，符合超細銅粉的物理指標；
[0074](2)對超細銅粉進行抗氧化處理；
[0075]1、首先使用濃度為1.5g/L的BTA進行抗氧化實驗；配置濃度為1.5g/L的
[0076]BTA溶液裝入適當容量燒杯中；
[0077]2、將燒杯置於電熱恆溫水浴鍋中勻速攪拌並緩慢升溫至150°C以下，當溫度接近150°C時，緩慢加入銅粉，恆溫30分鐘後，靜置一天，倒出上清液，然後將粉體清洗多次，抽濾，烘乾，得到銅粉；
[0078](3)製備無機粘接劑玻璃相；
[0079]最傳統的方法就是熔融法，熔融法的步驟是:1、將原料按配比混合好；
[0080]2、在鉬或高鋁鉗鍋中進行，以加熱的方式使原料變成熔融狀態；
[0081]3、然後將液態混合物倒入冷模中冷淬；
[0082]4、再研磨成玻璃粉；
[0083]5、經過熱處理，就得到所需粉料；
[0084](4)製備有機載體；
[0085]1、採用乙基纖維素作增稠劑；
[0086]2、採用檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作為溶劑；
[0087]3、實驗採用卵磷脂作為表面活性劑，實驗加入了蓖麻油作為觸變劑，實驗加入了糠酸作為流平劑；
[0088]4、製作配方；選用乙基纖維素8%，檸檬酸三丁酯12%，丁基咔毗醇21%，松油醇57%，其他助劑2%溶解載體，流平時間為10-15分鐘，乾燥時間為5-10分鐘，燒結溫度為850-860°C，燒結時間為10-15分鐘；
[0089](5)按配方比例混合，經過軋製成混合均勻的銅漿膏狀物；
[0090](6)性能檢測，後續工藝待用:
[0091]1、製備好的銅漿，經絲網印刷後，在保護性氮氣氛下燒結；
[0092]2、觀察銅厚膜是否呈紫銅色，表明銅厚膜在氮氣氛燒結下有沒有發生氧化，是否銅厚膜相對穩定，銅厚膜外觀是否滿足產品的需要；
[0093]3、通過不同比例配方的漿料燒結實驗對比，得到最佳銅漿料配方為:超細銅粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有機載體22 %。
[0094]進一步，本發明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
[0095]進一步，步驟⑴中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
[0096]進一步，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯並三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
[0097]進一步，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結的要求。
[0098]進一步，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相其組分為:(wt% ) 40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K20。
[0099]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵及本發明的優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)製備超細銅粉； (2)對超細銅粉進行抗氧化處理； (3)製備無機粘接劑玻璃相； (4)製備有機載體； (5)按配方比例混合，經過軋製成混合均勻的銅漿膏狀物； (6)性能檢測，後續工藝待用。
2.根據權利要求1所述一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，本發明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
3.根據權利要求1所述一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，步驟(I)中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
4.根據權利要求1所述的一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯並三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
5.根據權利要求1所述一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結的要求。
6.根據權利要求1所述一種賤金屬導體漿料製備方法，其特徵在於，步驟(3)所述無機粘接劑玻璃相其組分為:(wt% )40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K2O。
【文檔編號】H01B13/00GK104240841SQ201310253889
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優先權日:2013年6月14日
【發明者】張力平, 郭明亞, 張洪英, 潘毅, 韓玉成, 龐錦標 申請人:中國振華集團雲科電子有限公司