有較小的分子量，且含有較多的 碳碳雙鍵及碳碳三鍵，價(jià)鍵附近高的電子濃度使其空間位阻效應(yīng)強(qiáng)，能夠阻礙固體顆粒的 沉降與團(tuán)聚，是一種很好的分散劑。同時(shí)，為了防止?jié){料中出現(xiàn)泡沫，還在有機(jī)載體中添加 了聚乙二醇作為消泡劑。
[0094] 當(dāng)固液比為9 :1時(shí)，固相含量過(guò)高，液相含量過(guò)少，有機(jī)載體不能很好的潤(rùn)濕固相 表面，粘度過(guò)大，導(dǎo)致無(wú)法形成具有一定粘度的電子漿料，無(wú)法絲網(wǎng)印刷；當(dāng)固液比為8:2 時(shí)，有機(jī)載體能夠很好的潤(rùn)濕固相表面，粘度適中，形成一定粘度的銅電子漿料，絲網(wǎng)印刷 后圖形清晰、圖案邊緣整齊；當(dāng)固液比為7:3時(shí)，固相含量較少，有機(jī)載體含量過(guò)高，粘度過(guò) 小，導(dǎo)致漿料流散，無(wú)法形成清晰的圖形，圖案邊緣模糊。本實(shí)驗(yàn)制備的銅電子漿料采用固 液比為8:2進(jìn)行配制，最終的粘度在100~200Pa.s，滿(mǎn)足電子漿料的粘度以及印刷要求。 [0095]電子漿料只有經(jīng)過(guò)燒結(jié)才能具有一定的粘附性和導(dǎo)電性，本實(shí)驗(yàn)最終最高燒結(jié)溫 度為900°C，保溫lh。過(guò)高燒結(jié)溫度(>900°C)易導(dǎo)致銅顆粒長(zhǎng)大過(guò)大而形成閉口氣孔，形成 空洞和裂紋等缺陷，無(wú)法達(dá)到致密化;過(guò)低則玻璃不能軟化、熔融，出現(xiàn)生燒。而保溫時(shí)間過(guò) 長(zhǎng)易造成玻璃析晶長(zhǎng)大產(chǎn)生缺陷，過(guò)短既無(wú)法讓玻璃充分熔融潤(rùn)濕金屬粉和陶瓷基板又導(dǎo) 致銅粉無(wú)法燒結(jié)長(zhǎng)大，不能形成良好的粘附。在500°C保溫一段時(shí)間，能夠讓有機(jī)載體完全 分解燃燒。為了防止銅粉高溫氧化，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都在高純氮?dú)鈿夥罩袩Y(jié)。
[0096] 表4為本發(fā)明所各實(shí)施例提供的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的 方法中不同低熔點(diǎn)玻璃粉含量銅電子漿料配方表。
[0097] 表4.(單位:wt%)
[0098]
[0099] 由圖7可知，隨著玻璃粉含量的增加，銅厚膜的附著力不斷增大，當(dāng)玻璃粉含量增 加到8%時(shí)，附著力達(dá)到最大值，當(dāng)繼續(xù)增加玻璃粉，附著力反而快速下降。當(dāng)沒(méi)有添加玻璃 粉時(shí)，銅厚膜基本沒(méi)有附著力；隨著玻璃粉增加，附著力增加幅度明顯加快，當(dāng)玻璃粉含量 達(dá)到8%時(shí)，附著力達(dá)到最大值90N;繼續(xù)增加玻璃粉，附著力快速下降，當(dāng)玻璃粉含量為 16%時(shí)，附著力僅為40N。
[0100] 由圖7~圖9可知，當(dāng)玻璃粉含量為8wt%時(shí)，方阻較小，附著力最大，性能最好，而 且玻璃粉含量符合電子衆(zhòng)料的要求(〈10%)。本章最后通過(guò)電子顯微鏡對(duì)不同玻璃粉含量 的銅厚膜的表面及橫截面進(jìn)行掃描，并進(jìn)行XRD分析，得出玻璃含量對(duì)銅電子漿料的附著力 與導(dǎo)電性有很大的影響，過(guò)多過(guò)少的玻璃粉均導(dǎo)致銅厚膜性能變差，銅厚膜的附著力不僅 與銅厚膜表面形貌有一定關(guān)系，還與橫截面中間層厚度以及玻璃和陶瓷基板的化學(xué)反應(yīng)有 很大的關(guān)系。最后，所得的銅電子漿料的最佳綜合性能為附著力為90N，方阻為1.23πιΩ/口。
[0101] 需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)發(fā)明的技術(shù) 方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán) 利要求范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征在于，包括如下步驟： 制備低熔點(diǎn)玻璃粉 制備正硅酸乙酯預(yù)水解液:取乙酸、乙醇、正硅酸乙酯及水，攪拌下混合30~40min，得澄 清的正硅酸乙酯預(yù)水解液； 制備溶膠:取乙酸鋅、乙酸鋇、硼酸分別置于燒杯中，在乙酸鋅、乙酸鋇所在燒杯中分別 加入蒸餾水，分別攪拌至乙酸鋅和乙酸鋇完全溶解，得澄清的乙酸鋅溶液和乙酸鋇溶液，在 硼酸所在燒杯中加入水或酒精形成硼酸溶液，然后將硼酸溶液、乙酸鋅溶液、乙酸鋇溶液以 及步驟a所得正硅酸乙酯預(yù)水解液混合，調(diào)節(jié)pH值，于60~90°C下攪拌，得溶膠； 制備干凝膠:將得到的溶膠密封1~2h至溶膠溶解徹底，然后陳化3~5h，得濕凝膠，將濕 凝膠在90~110°C下烘干20~25h，得干凝膠； 制備低熔點(diǎn)玻璃粉:研磨所得干凝膠，過(guò)120~150目網(wǎng)篩，得到干凝膠粉，然后將干凝膠 粉在馬弗爐中進(jìn)行熱處理便得所述低熔點(diǎn)玻璃粉； 制備有機(jī)載體 所述有機(jī)載體包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：乙基纖維素：5~10wt%，松油醇：80~ 90wt%，鄰苯二甲酸二丁酯：1~5wt%，聚乙二醇：1~5wt%，蓖麻油：1~5wt%;將乙基纖維素、松油 醇、鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇以及蓖麻油按所述質(zhì)量百分比混合，在80~100°C恒溫水浴 條件下不斷攪拌直到乙基纖維素完全溶解，保溫2~3h，得到所述有機(jī)載體； 制備銅電子漿料 將銅粉、步驟1)所得低熔點(diǎn)玻璃粉混合后研磨研磨20~40min，然后加入步驟2)所得有 機(jī)載體，混合攪拌，倒入球磨罐中，后在球磨機(jī)上以250~350r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行球磨，球磨2~ 4h，得所述銅電子漿料； 制備銅/陶瓷復(fù)合基板 將步驟3)所得銅電子漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法沉積到陶瓷基板上，經(jīng)流平、烘干、燒結(jié)， 得所述銅/陶瓷復(fù)合基板。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，所述四元低熔點(diǎn)硼酸鹽玻璃包括如下摩爾百分比的化學(xué)成分:Ba0:10~40mol%，Zn0: 30~40mol%，B2〇3:10~40mol%，Si〇2:10~40mol%，所述ZnO與BaO的摩爾比為 4~1/4,所述B203 與 Si02的摩爾比為4~1/4。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，步驟1)中所述按照乙酸與正硅酸乙酯的摩爾比為0.05~0.1，乙醇與正硅酸乙酯的摩 爾比為5~10,水與正娃酸乙酯的摩爾比為5~10。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，步驟1)制備溶膠過(guò)程中，所述乙酸鋇的溶解溫度為40~60°C，乙酸鋇與水的質(zhì)量比為 79~80:10〇4/^;所述乙酸鋅的溶解溫度為室溫，乙酸鋅與水的質(zhì)量比為30~33:10〇4/^;所 述硼酸的溶解溫度為70~80°C，硼酸與水的質(zhì)量比為20~30:100，g/g，pH值為5~6，攪拌時(shí)間5 ~15h〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，步驟1)所述干凝膠粉熱處理包括如下四個(gè)階段:第一階段:升溫至400°C，升溫速度為 5°C/min，進(jìn)一步完成脫水縮合反應(yīng)、將殘余水分、乙醇等有機(jī)物排除以及乙酸鋅、乙酸鋇徹 底分解;第二階段:在400°C下保溫0.5~1.5h，使有機(jī)物充分燃燒分解;第三階段:升溫至500 °C，升溫速度10°C/min;第四階段:在500°C下，保溫1~3h，然后隨爐冷卻至室溫。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，步驟3)中所述銅粉平均粒徑為4~5μπι，在銅電子漿料中含量為60~80wt%;低熔點(diǎn)玻璃 粉平均粒徑小于3μπι，在銅電子漿料中含量為在0~20wt%;有機(jī)載體在銅電子漿料中含量在 10~30wt%〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，步驟4)所述絲網(wǎng)印刷過(guò)程中，絲網(wǎng)采用不銹鋼絲網(wǎng)，印刷采用脫離-接觸法印刷，絲網(wǎng) 與所述陶瓷基板之間間距為0.5~2mm，所述銅電子漿料粘度為102~103Pai,銅電子漿料固 液比為8:2。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其 特征在于，所述陶瓷基板為96%Al2〇3陶瓷基板，尺寸為24mmX24mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特征 在于，還包括所述陶瓷基板的前處理，所述前處理包括如下步驟：用激光將所述96%Al2〇3陶 瓷基板切割成24_X24_的小正方形，將其放入酒精中超聲清洗10~20分鐘，而后用蒸餾水 沖洗干凈，并在烘箱中烘干，再將其放在高溫爐中l(wèi)〇〇〇°C熱處理0.5~1.5h，除去表面的有機(jī) 物，最后隨爐冷卻，取出待用。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，其特 征在于，步驟4)中，于100~150°C烘干8~12min，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下于500°C保溫30~50min，以 10°C/min升溫至900°C進(jìn)行燒結(jié)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于低熔點(diǎn)玻璃粉制備銅/陶瓷復(fù)合基板的方法，包括如下步驟：1)制備低熔點(diǎn)玻璃粉；2)制備有機(jī)載體；3)制備銅電子漿料；4)制備銅/陶瓷復(fù)合基板。所述方法采用溶膠-凝膠法制備BZBS玻璃粉作為玻璃粘結(jié)劑，銅粉為功能相，獲得性能良好的銅厚膜。其中，玻璃粘結(jié)劑潤(rùn)濕性好且開(kāi)始潤(rùn)濕溫度較低，使厚膜燒結(jié)致密化，獲得較好的性能。同時(shí)，在燒結(jié)溫度保溫一段時(shí)間，為了讓玻璃粉融化并充分潤(rùn)濕功能相和基板，有利于銅粉顆粒長(zhǎng)大，促進(jìn)燒結(jié)。
【IPC分類(lèi)】C03C12/00, C04B41/88, C03B19/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105439643
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510785785
【發(fā)明人】何洪, 傅仁利, 何書(shū)輝, 齊國(guó)超
【申請(qǐng)人】徐州中韻新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月16日