一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，包括以下步驟：(1)制備超細(xì)銅粉；(2)對超細(xì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理；(3)制備無機(jī)粘接劑玻璃相；(4)制備有機(jī)載體；(5)按配方比例混合，經(jīng)過軋制成混合均勻的銅漿膏狀物；(6)性能檢測，后續(xù)工藝待用。本發(fā)明漿料方法滿足厚膜金屬化法中采用絲網(wǎng)印刷銅漿代替覆銅，可以制備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術(shù)布線的密度的要求，使電子整機(jī)進(jìn)一步的小型化、便攜式、多功能、數(shù)字化及高可靠性、高性能性。
【專利說明】一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體為一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子整機(jī)在小型化、便攜式、多功能、數(shù)字化及高可靠性、高性能方面的需求，進(jìn)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(fā)展。目前，世界市場絕大多數(shù)功率電路使用DBC散熱，DBC技術(shù)可以提供功率電路需要的厚導(dǎo)體層，是在陶瓷基板兩面直接鍵合200?500 μ m的銅箔，并刻蝕出圖形，比較適用于高溫和大電流上，但DBC法不能滿足表面安裝技術(shù)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(wǎng)印刷封接用金屬層、導(dǎo)體及電阻等，經(jīng)燒結(jié)形成釬焊用金屬層、電路及引線接點等，采用絲網(wǎng)印刷銅漿代替覆銅，可以制備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術(shù)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(jī)載體經(jīng)過三輥軋機(jī)軋制成混合均勻的膏狀物。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供本發(fā)明具體為一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)制備超細(xì)銅粉；
[0007](2)對超細(xì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理；
[0008](3)制備無機(jī)粘接劑玻璃相；
[0009](4)制備有機(jī)載體；
[0010](5)按配方比例混合，經(jīng)過軋制成混合均勻的銅漿膏狀物，即為賤金屬導(dǎo)體漿料；
[0011](6)性能檢測，后續(xù)工藝待用。
[0012]本發(fā)明的詳細(xì)步驟:
[0013](I)超細(xì)銅粉的制備:
[0014]1、以水合肼為還原劑清洗銅粉:配制lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合于3L的燒杯中，將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌并緩慢升溫至60°C ;當(dāng)溫度升至50°C時，分批量緩慢加入水合肼，60°C時，恒溫30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次，最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘后，抽濾，烘干，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:配制lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合于3L的燒杯中，將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌；25分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘后，抽濾，烘干，得到紫黑色的銅粉A2 ；
[0016]3、以葡萄糖預(yù)還原、水合肼二次還原清洗銅粉A2:
[0017]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖于反應(yīng)容器中，60°C時將剩余的葡萄糖全部加入反應(yīng)體系中，30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次，直至上層為清液；
[0018]②配制一定量的水合肼和分散劑，將燒杯置于水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌并緩慢加熱至60°C，當(dāng)溫度升至55°C時，將水合肼緩慢加入反應(yīng)體系中，60°C后保溫20分鐘，靜置，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘干，得到紅色銅粉A3 ；
[0019]4、以葡萄糖預(yù)還原、甲醛二次還原清洗銅粉A3:
[0020]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖于反應(yīng)容器中，60°C時將剩余的葡萄糖全部加入反應(yīng)體系中，30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次，直至上層為清液；
[0021]②配制一定量的甲醛和分散劑，將燒杯置于水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌，將甲醛緩慢加入反應(yīng)體系中，25分鐘后，靜置，倒出上清液；反復(fù)清洗幾次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘干，得到紅色銅粉A4 ；
[0022]5、以葡萄糖預(yù)還原、抗壞血酸和PVP兩步還原法清洗銅粉A4:
[0023]將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；其制備過程如下:
[0024]①將800g硫酸銅晶體用2L純水溶解制成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0025]②把5g抗壞血酸溶于15ml去離子水中；
[0026]③把40g氫氧化鈉溶于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(yīng)15-25分鐘，然后將②再加入，攪拌，反應(yīng)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(jīng)過檢測，得到玫紅色銅粉A5粒徑在I?1.8 μ m，符合超細(xì)銅粉的物理指標(biāo)；
[0029](2)對超細(xì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理；
[0030]1、首先使用濃度為1.5g/L的BTA進(jìn)行抗氧化實驗；配置濃度為1.5g/L的
[0031]BTA溶液裝入適當(dāng)容量燒杯中；
[0032]2、將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌并緩慢升溫至150°C以下，當(dāng)溫度接近150°C時，緩慢加入銅粉，恒溫30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次，抽濾，烘干，得到銅粉；
[0033](3)制備無機(jī)粘接劑玻璃相；
[0034]最傳統(tǒng)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(jìn)行，以加熱的方式使原料變成熔融狀態(tài)；
[0036]3、然后將液態(tài)混合物倒入冷模中冷淬；
[0037]4、再研磨成玻璃粉；
[0038]5、經(jīng)過熱處理，就得到所需粉料；
[0039](4)制備有機(jī)載體；
[0040]1、采用乙基纖維素作增稠劑；
[0041]2、采用檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作為溶劑；
[0042]3、實驗采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、制作配方；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，干燥時間為5-10分鐘，燒結(jié)溫度為850-860°C，燒結(jié)時間為10-15分鐘；
[0044](5)按配方比例混合，經(jīng)過軋制成混合均勻的銅漿膏狀物；
[0045](6)性能檢測，后續(xù)工藝待用:
[0046]1、制備好的銅漿，經(jīng)絲網(wǎng)印刷后，在保護(hù)性氮氣氛下燒結(jié)；
[0047]2、觀察銅厚膜是否呈紫銅色，表明銅厚膜在氮氣氛燒結(jié)下有沒有發(fā)生氧化，是否銅厚膜相對穩(wěn)定，銅厚膜外觀是否滿足產(chǎn)品的需要；
[0048]3、通過不同比例配方的漿料燒結(jié)實驗對比，得到最佳銅漿料配方為:超細(xì)銅粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有機(jī)載體22 %。
[0049]進(jìn)一步，本發(fā)明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
[0050]進(jìn)一步，步驟⑴中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
[0051]進(jìn)一步，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯并三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
[0052]進(jìn)一步，步驟(3)所述無機(jī)粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結(jié)的要求。
[0053]進(jìn)一步，步驟(3)所述無機(jī)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(fā)明漿料方法滿足厚膜金屬化法中采用絲網(wǎng)印刷銅漿代替覆銅，可以制備出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散熱片，提高表面安裝技術(shù)布線的密度的要求，使電子整機(jī)進(jìn)一步的小型化、便攜式、多功能、數(shù)字化及具有高可靠性、高性能性。
【具體實施方式】
[0056]為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、工作流程、使用方法達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對本發(fā)明具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0057]一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，包括以下步驟:
[0058](I)超細(xì)銅粉的制備:
[0059]1、以水合肼為還原劑清洗銅粉:配制lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合于3L的燒杯中，將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌并緩慢升溫至60°C ;當(dāng)溫度升至50°C時，分批量緩慢加入水合肼，60°C時，恒溫30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次，最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘后，抽濾，烘干，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:配制lmol/L的硫酸銅溶液和2.5mol/L的氫氧化鈉溶液，將配好的溶液混合于3L的燒杯中，將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌；25分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘后，抽濾，烘干，得到紫黑色的銅粉A2 ；
[0061]3、以葡萄糖預(yù)還原、水合肼二次還原清洗銅粉A2:
[0062]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖于反應(yīng)容器中，60°C時將剩余的葡萄糖全部加入反應(yīng)體系中，30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次，直至上層為清液；
[0063]②配制一定量的水合肼和分散劑，將燒杯置于水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌并緩慢加熱至60°C，當(dāng)溫度升至55°C時，將水合肼緩慢加入反應(yīng)體系中，60°C后保溫20分鐘，靜置，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘干，得到紅色銅粉A3 ；
[0064]4、以葡萄糖預(yù)還原、甲醛二次還原清洗銅粉A3:
[0065]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；50°C時加入一半的葡萄糖于反應(yīng)容器中，60°C時將剩余的葡萄糖全部加入反應(yīng)體系中，30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，反復(fù)清洗幾次，直至上層為清液；
[0066]②配制一定量的甲醛和分散劑，將燒杯置于水浴鍋中，加入少量分散劑，勻速攪拌，將甲醛緩慢加入反應(yīng)體系中，25分鐘后，靜置，倒出上清液；反復(fù)清洗幾次；最后用酒精清洗，抽濾，將粉體于保護(hù)溶液中浸泡25-35分鐘，抽濾，烘干，得到紅色銅粉A4 ；
[0067]5、以葡萄糖預(yù)還原、抗壞血酸和PVP兩步還原法清洗銅粉A4:
[0068]將配制好的硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液放入3L的燒杯中，并將燒杯放入水浴鍋內(nèi)勻速攪拌；其制備過程如下:
[0069]④將800g硫酸銅晶體用2L純水溶解制成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0070]⑤把5g抗壞血酸溶于15ml去離子水中；
[0071]⑥把40g氫氧化鈉溶于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(yīng)20min，然后將②再加入，攪拌，反應(yīng)25min，把生成的銅粉用水洗滌3?4次，得到玫紅色銅粉A5 ；
[0073]經(jīng)過檢測，得到玫紅色銅粉A5粒徑在I?1.8 μ m，符合超細(xì)銅粉的物理指標(biāo)；
[0074](2)對超細(xì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理；
[0075]1、首先使用濃度為1.5g/L的BTA進(jìn)行抗氧化實驗；配置濃度為1.5g/L的
[0076]BTA溶液裝入適當(dāng)容量燒杯中；
[0077]2、將燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中勻速攪拌并緩慢升溫至150°C以下，當(dāng)溫度接近150°C時，緩慢加入銅粉，恒溫30分鐘后，靜置一天，倒出上清液，然后將粉體清洗多次，抽濾，烘干，得到銅粉；
[0078](3)制備無機(jī)粘接劑玻璃相；
[0079]最傳統(tǒng)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(jìn)行，以加熱的方式使原料變成熔融狀態(tài)；
[0081]3、然后將液態(tài)混合物倒入冷模中冷淬；
[0082]4、再研磨成玻璃粉；
[0083]5、經(jīng)過熱處理，就得到所需粉料；
[0084](4)制備有機(jī)載體；
[0085]1、采用乙基纖維素作增稠劑；
[0086]2、采用檸檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作為溶劑；
[0087]3、實驗采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、制作配方；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，干燥時間為5-10分鐘，燒結(jié)溫度為850-860°C，燒結(jié)時間為10-15分鐘；
[0089](5)按配方比例混合，經(jīng)過軋制成混合均勻的銅漿膏狀物；
[0090](6)性能檢測，后續(xù)工藝待用:
[0091]1、制備好的銅漿，經(jīng)絲網(wǎng)印刷后，在保護(hù)性氮氣氛下燒結(jié)；
[0092]2、觀察銅厚膜是否呈紫銅色，表明銅厚膜在氮氣氛燒結(jié)下有沒有發(fā)生氧化，是否銅厚膜相對穩(wěn)定，銅厚膜外觀是否滿足產(chǎn)品的需要；
[0093]3、通過不同比例配方的漿料燒結(jié)實驗對比，得到最佳銅漿料配方為:超細(xì)銅粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有機(jī)載體22 %。
[0094]進(jìn)一步，本發(fā)明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
[0095]進(jìn)一步，步驟⑴中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
[0096]進(jìn)一步，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯并三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
[0097]進(jìn)一步，步驟(3)所述無機(jī)粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結(jié)的要求。
[0098]進(jìn)一步，步驟(3)所述無機(jī)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(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)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(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備超細(xì)銅粉； (2)對超細(xì)銅粉進(jìn)行抗氧化處理； (3)制備無機(jī)粘接劑玻璃相； (4)制備有機(jī)載體； (5)按配方比例混合，經(jīng)過軋制成混合均勻的銅漿膏狀物； (6)性能檢測，后續(xù)工藝待用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，本發(fā)明中所使用的賤金屬全部為銅粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，步驟(I)中5所述的硫酸銅晶體具體為CuSO4.5H20。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，步驟(2)中I所述的3種抗氧化劑分別為苯并三氮唑、油酸及丙酮混合試劑以及聚乙二醇(M400)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，步驟(3)所述無機(jī)粘接劑玻璃相滿足銅漿830?870°C的燒結(jié)的要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種賤金屬導(dǎo)體漿料制備方法，其特征在于，步驟(3)所述無機(jī)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(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】張力平, 郭明亞, 張洪英, 潘毅, 韓玉成, 龐錦標(biāo) 申請人:中國振華集團(tuán)云科電子有限公司