專利名稱：一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于厚膜電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及氮化鋁基體的厚膜電路，特別涉及一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在混合微電子行業(yè)的厚膜電路中，廣泛使用電氣性能、機(jī)械性能優(yōu)良的氧化鋁陶瓷基板作為安裝半導(dǎo)體器件、無(wú)源元件的基體。在混合微電子行業(yè)的厚膜電路中，為了增加電路集成度，通常在電路中使用跨接方式，這樣就要求在導(dǎo)電線路與導(dǎo)電線路之間有一層介質(zhì)加以隔離，這層隔離的介質(zhì)，通常采用絲網(wǎng)印刷方式，將材料印于承印物上，干燥后再印刷導(dǎo)電線路。對(duì)于隔離介質(zhì)，通常要求，該材料介電常數(shù)大，與基體和導(dǎo)電線路結(jié)合性能好的特點(diǎn)。但是隨著電子設(shè)備、電子器件向著小型化輕量化方向發(fā)展，電子元器件的集成度越來(lái)越高，對(duì)基體的散熱性能越來(lái)越高，特別是在大功率電路中更為顯著。氧化鋁基體的導(dǎo)熱性能差的特點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，越來(lái)越不適用于大功率電路。氮化鋁陶瓷基體是以氮化鋁為主晶相的陶瓷，具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，屬六方晶系，密度在3. 2g/ml至3. 3g/ml之間，小于氧化鋁基體的密度3. 6g/ml ；它的熱導(dǎo)率達(dá)到^OW/ (m -k)，比氧化鋁的熱導(dǎo)率高5-8倍；抗彎強(qiáng)度350 400MPa，也大于氧化鋁基體的320MPa ； 熱膨脹系數(shù)是5. 6x10 (-6)/0C，小于氧化鋁基體的6. 7x10 (-6)/°C。通過(guò)上述的性能比較，可以看出，無(wú)論是電氣性能還是機(jī)械性能，氮化鋁基體都是取代氧化鋁基體在大功率電路使用的不錯(cuò)的選擇。近年來(lái)，隨著制備技術(shù)的進(jìn)步，氮化鋁基板已經(jīng)廣泛應(yīng)用于功率模塊，高導(dǎo)熱陶瓷電路板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料及其制備方法，該種介電性能良好，并且可以與氮化鋁基體形成比較好的結(jié)合，可靠性優(yōu)良。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，是70 85份的玻璃粉均勻分散在10 25 份的有機(jī)載體中；所述的玻璃粉由氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鋅燒結(jié)而成，其質(zhì)量比為氧化硅 氧化鋁氧化鈣氧化鋅=(30 60) (3 5) O 8) (15 35)；所述的有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=(80 90) (5 15) (0.5 5)。所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋇、氧化鍶和/或氧化鈷，其質(zhì)量比為氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅氧化鋇氧化鍶氧化鈷=(30 60) (3 幻、2 8) (15 35) (0 5) (0 3) (0 3)。所述的有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、松油醇中的一種或兩種；粘結(jié)劑為乙基纖維素、馬來(lái)酸樹(shù)脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟1)按照氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅=(30 60) (3 5) 、2 8) (15 35)的質(zhì)量比，將氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鋅充分混合后，在1250 1500°C保溫?zé)Y(jié)1. 5 5h，并用10 25°C的水淬火后，再研磨至粒徑為0. 5 10 μ m，得到玻璃粉；2)按照有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=(80 90) (5 15) (0. 5 5)的質(zhì)量比，將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑充分混合后，在70 90°C水浴下保溫2 他，得到有機(jī)載體；3)將70 85份的玻璃粉與10 25份的有機(jī)載體充分混合，使玻璃粉在有機(jī)載體中分散均勻后，得到用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋇、氧化鍶和/或氧化鈷，按照為氧化硅 氧化鋁氧化鈣氧化鋅氧化鋇氧化鍶氧化鈷=(30 60) (3 幻、2 8) (15 35) (0 5) (0 3) (0 3)的質(zhì)量比充分混合后，在1250 1500°C
下保溫?zé)Y(jié)。所述的有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、松油醇中的一種或兩種；粘結(jié)劑為乙基纖維素、馬來(lái)酸樹(shù)脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。所述的玻璃粉通過(guò)研磨工藝或高速分散工藝均勻分散在有機(jī)載體中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，通過(guò)選擇無(wú)機(jī)氧化物的配比，通過(guò)混合、熔煉、水淬、細(xì)化得到玻璃粉末，將玻璃粉末與有機(jī)載體，使用研磨工藝或高速分散工藝制成膏狀物，通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝印刷于氮化鋁基體上，850°C燒結(jié)10分鐘，燒結(jié)膜介電性能良好，并且可以與氮化鋁基體形成比較好的結(jié)合。本發(fā)明提供的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，尤其是玻璃粉末當(dāng)中無(wú)機(jī)氧化物的配比和燒結(jié)，保證了其作為氮化鋁基體的隔離介質(zhì)材料的可靠性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。實(shí)施例1一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料玻璃粉燒結(jié)原料的組成氧化硅50. 0%、氧化鋁8. 0%、氧化鈣8. 0%、氧化鋅 34. 0%。有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=80 15 5。其中有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯；粘結(jié)劑為乙基纖維素；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過(guò)程制備1)玻璃粉的制備將各組份無(wú)機(jī)氧化物按配比稱量后，使用滾瓶機(jī)充分混合，置入白金坩堝內(nèi)，在馬弗爐中1350°C條件下，保溫?zé)Y(jié)2. 5h，然后將融化的玻璃液倒入室溫的高純水內(nèi)淬火；淬火后的玻璃渣使用行星球磨機(jī)球磨M小時(shí)至粒徑為0. 5 10 μ m ；2)有機(jī)載體的制備將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、流平劑按配比稱量后，置于90°C水浴條件下加熱5小時(shí)，使粘結(jié)劑和流平劑全部溶解，降至室溫；3)按照玻璃粉有機(jī)載體=75 25的質(zhì)量比混合，在三輥研磨機(jī)上研磨分散10 遍，制得用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。實(shí)施例2一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料玻璃粉燒結(jié)原料的組成氧化硅50. 0 %、氧化鋁3. 0 %、氧化鈣5. 0 %、氧化鋅 35. 0%,氧化鋇3.0%、氧化鍶2.0%、氧化鈷2.0%。有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=90 9.5 0.5。其中有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯；粘結(jié)劑為乙基纖維素；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過(guò)程制備1)玻璃粉的制備將各組份無(wú)機(jī)氧化物按配比稱量后，使用滾瓶機(jī)充分混合，置入白金坩堝內(nèi)，在馬弗爐中1400°C條件下，保溫?zé)Y(jié)2. 5h，然后將融化的玻璃液倒入室溫的高純水內(nèi)淬火；淬火后的玻璃渣使用行星球磨機(jī)球磨M小時(shí)至粒徑為0. 5 10 μ m ；2)有機(jī)載體的制備將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、流平劑按配比稱量后，置于90°C水浴條件下加熱池，使粘結(jié)劑和流平劑全部溶解，降至室溫；3)按照玻璃粉有機(jī)載體=80 20的質(zhì)量比混合，在三輥研磨機(jī)上研磨分散10 遍，制得用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。實(shí)施例3一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料玻璃粉燒結(jié)原料的組成氧化硅45. 0 %、氧化鋁5. 0 %、氧化鈣8. 0 %、氧化鋅 34.0%,氧化鋇4.0%、氧化鍶2.0%、氧化鈷2.0%。有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=85 12.5 2.5。其中有機(jī)溶劑為松油醇；粘結(jié)劑為馬來(lái)酸樹(shù)脂；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過(guò)程制備1)玻璃粉的制備將各組份無(wú)機(jī)氧化物按配比稱量后，使用滾瓶機(jī)充分混合，置入白金坩堝內(nèi)，在馬弗爐中1250°C條件下，保溫?zé)Y(jié)證，然后將融化的玻璃液倒入高純水 (15°C )內(nèi)淬火；淬火后的玻璃渣使用行星球磨機(jī)球磨(Mh)至粒徑為0. 5 10 μ m ；2)有機(jī)載體的制備將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、流平劑按配比稱量后，置于80°C水浴條件下加熱4h，使粘結(jié)劑和流平劑全部溶解，降至室溫；3)按照玻璃粉有機(jī)載體=75 20的質(zhì)量比混合，在三輥研磨機(jī)上研磨分散10 遍，制得用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。實(shí)施例4一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的
首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料玻璃粉燒結(jié)原料的組成氧化硅42.0%、氧化鋁8.0%、氧化鈣16.0%、氧化鋅 24.0%,氧化鋇4.0%、氧化鍶3.0%、氧化鈷3.0%。有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=80 15 5。其中有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯松油醇=1 1的混合物；粘結(jié)劑為馬來(lái)酸樹(shù)脂；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過(guò)程制備1)玻璃粉的制備將各組份無(wú)機(jī)氧化物按配比稱量后，使用滾瓶機(jī)充分混合，置入白金坩堝內(nèi)，在馬弗爐中1500°C條件下，保溫?zé)Y(jié)1.5h，然后將融化的玻璃液倒入高純水(20°C )內(nèi)淬火；淬火后的玻璃渣使用行星球磨機(jī)球磨(Mh)至粒徑為0. 5 10 μ m ；2)有機(jī)載體的制備將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、流平劑按配比稱量后，置于70°C水浴條件下加熱6h，使粘結(jié)劑和流平劑全部溶解，降至室溫；3)按照玻璃粉有機(jī)載體=85 10的質(zhì)量比混合，在三輥研磨機(jī)上研磨分散10 遍，制得用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。實(shí)施例5一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，具體的制備是按照如下的工藝步驟完成的首先按照質(zhì)量百分比準(zhǔn)備以下原料玻璃粉燒結(jié)原料的組成氧化硅40. 0 %、氧化鋁5. 0 %、氧化鈣8. 0 %、氧化鋅 36. 0%,氧化鋇5.0%、氧化鍶3.0%、氧化鈷3.0%。有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=85 5 0.5。其中有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯松油醇=2 1的質(zhì)量比混合物；粘結(jié)劑為乙基纖維素馬來(lái)酸樹(shù)脂=3 1的質(zhì)量比混合物；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過(guò)程制備1)玻璃粉的制備將各組份無(wú)機(jī)氧化物按配比稱量后，使用滾瓶機(jī)充分混合，置入白金坩堝內(nèi)，在馬弗爐中1350°C條件下，保溫?zé)Y(jié)池，然后將融化的玻璃液倒入高純水 (250C )內(nèi)淬火；淬火后的玻璃渣使用行星球磨機(jī)球磨(Mh)至粒徑為0. 5 10 μ m ；2)有機(jī)載體的制備將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑、流平劑按配比稱量后，置于80°C水浴條件下加熱池，使粘結(jié)劑和流平劑全部溶解，降至室溫；3)按照玻璃粉有機(jī)載體=70 25的質(zhì)量比混合，在三輥研磨機(jī)上研磨分散10 遍，制得用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。
權(quán)利要求
1.一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，其特征在于，是將70 85份的玻璃粉均勻分散在10 25份的有機(jī)載體中；所述的玻璃粉由氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鋅燒結(jié)而成，其質(zhì)量比為氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅=(30 60) (3 5) O 8) (15 35)；所述的有機(jī)載體包括有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑，其質(zhì)量比為有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=(80 90) (5 15) (0.5 5)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，其特征在于，所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋇、氧化鍶和/或氧化鈷，其質(zhì)量比為氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅氧化鋇氧化鍶氧化鈷=(30 60) (3 5) 0 8) (15 35) (0 5) (0 3) (0 3)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、松油醇中的一種或兩種；粘結(jié)劑為乙基纖維素、馬來(lái)酸樹(shù)脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。
4.一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)按照氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅=(30 60) (3 5) 0 8) (15 35)的質(zhì)量比，將氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鋅充分混合后，在1250 1500°C保溫?zé)Y(jié) 1. 5 5h，并用10 25°C的水淬火后，再研磨至粒徑為0. 5 10 μ m，得到玻璃粉；2)按照有機(jī)溶劑粘結(jié)劑流平劑=(80 90) (5 15) (0. 5 5)的質(zhì)量比， 將有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和流平劑充分混合后，在70 90°C水浴下保溫2 他，得到有機(jī)載體；3)將70 85份的玻璃粉與10 25份的有機(jī)載體充分混合，使玻璃粉在有機(jī)載體中分散均勻后，得到用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料。
5.如權(quán)利要求4所述的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋇、氧化鍶和/或氧化鈷，按照氧化硅氧化鋁氧化鈣氧化鋅氧化鋇氧化鍶氧化鈷=(30 60) (3 5) O 8) (15 35) (0 5) (0 3) (0 3)的質(zhì)量比充分混合后，在1250 1500°C下保溫?zé)Y(jié)。
6.如權(quán)利要求4所述的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑為丁基卡必醇醋酸酯、松油醇中的一種或兩種；粘結(jié)劑為乙基纖維素、馬來(lái)酸樹(shù)脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。
7.如權(quán)利要求4所述的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉通過(guò)研磨工藝或高速分散工藝均勻分散在有機(jī)載體中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料及其制備方法，是70～85份的玻璃粉均勻分散在10～25份的有機(jī)載體中；所述的玻璃粉由氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鋅燒結(jié)而成。本發(fā)明提供的用于厚膜電路的隔離介質(zhì)材料，通過(guò)選擇無(wú)機(jī)氧化物的配比，通過(guò)混合、熔煉、水淬、細(xì)化得到玻璃粉末，將玻璃粉末與有機(jī)載體，使用研磨工藝或高速分散工藝制成膏狀物，介電性能良好，并且可以與氮化鋁基體形成比較好的結(jié)合。
文檔編號(hào)C03C12/00GK102280162SQ201110202040
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者佟麗國(guó) 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司