專利名稱：一種用于厚膜電路的阻擋介質(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阻擋介質(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、無源元件的基體。在混合微電子行業(yè)的厚膜電路中，通過印刷工藝制成的電路和電阻等，為了防止水汽入侵和空氣氧化，通常要覆蓋一層阻擋介質(zhì)層，使之與外界進(jìn)行隔離，達(dá)到保護(hù)的目的。該阻擋介質(zhì)層通常將材料使用絲網(wǎng)印刷方式印刷于基體之上，經(jīng)過烘干燒結(jié)工序，形成一層阻擋介質(zhì)膜層，對于該阻擋介質(zhì)膜層，通常要求具有耐酸性，與基體結(jié)合好的特點。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越高，對基體的散熱性能越來越高，特別是在大功率電路中更為顯著。氧化鋁基體的導(dǎo)熱性能差的特點逐漸顯現(xiàn)出來，越來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。通過上述的性能比較，可以看出，無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的選擇。近年來，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)明解決的問題在于提供一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于厚膜電路的阻擋介質(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鋅、氧化硼、氧化硅、氧化鈣和氧化鉍燒結(jié)而成，其質(zhì)量比為氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10)；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)原料還包括氧化鋰、氧化鉀、氧化鋁、氧化錳和/或氧化鋇， 其質(zhì)量比為氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍氧化鋰氧化鉀氧化鋁氧化猛氧化鋇=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10) (0 5) (0 5) (0 2) (0 1) (0 1)。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、馬來酸樹脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。一種用于厚膜電路的阻擋介質(zhì)材料的制備方法，包括以下步驟1)按照氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10)的質(zhì)量比，將氧化鋅、氧化硼、氧化硅、氧化鈣和氧化鉍充分混合后，在1200 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阻擋介質(zhì)材料。所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋰、氧化鉀、氧化鋁、氧化錳和/或氧化鋇， 按照氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍氧化鋰氧化鉀氧化鋁氧化錳 氧化鋇=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10) (0 5) (0 5) (0 2) (0 1) (0 1)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、馬來酸樹脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。所述的玻璃粉通過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阻擋介質(zhì)材料，通過選擇無機(jī)氧化物的配比，通過混合、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，在850°C情況下燒結(jié)10分鐘，燒結(jié)膜介電性能良好，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阻擋介質(zhì)材料，尤其是玻璃粉末當(dāng)中無機(jī)氧化物的配比和燒結(jié)，保證了其作為氮化鋁基體的阻擋介質(zhì)材料的可靠性。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。實施例1一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)原料的組成氧化鋅55. 0%、氧化硼20. 0%、氧化硅9. 5%、氧化鈣 6. 5%、氧化鉍9%。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。
按照如下工藝過程制備1)玻璃粉的制備將各組份無機(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，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，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阻擋介質(zhì)材料。實施例2一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)原料的組成氧化鋅55.0%、氧化硼18.0%、氧化硅7.0%、氧化鈣 5. 0%、氧化鉍9%、氧化鋰2. 5%、氧化鉀2. 0%、氧化鋁1. 5%。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。按照如下工藝過程制備1)玻璃粉的制備將各組份無機(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，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阻擋介質(zhì)材料。實施例3一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)原料的組成氧化鋅50. 0%、氧化硼18. 0%、氧化硅10. 0%、氧化鈣 5.0%,氧化鉍9.0%、氧化鋰3.0%、氧化鉀3.0%、氧化鋁1.5%、氧化鋇0.5%。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)劑為馬來酸樹脂；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過程制備1)玻璃粉的制備將各組份無機(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阻擋介質(zhì)材料。
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實施例4一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)原料的組成氧化鋅45.0%、氧化硼20.0%、氧化硅10.0%、氧化鈣 7. 5%、氧化鉍7. 5%、氧化鋰3.0%、氧化鉀3.0%、氧化鋁1. 5%、氧化錳1. 5%、氧化鋇 1. 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)劑為馬來酸樹脂；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過程制備1)玻璃粉的制備將各組份無機(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(25°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阻擋介質(zhì)材料。實施例5一種用于厚膜電路的阻擋介質(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)原料的組成氧化鋅48.0%、氧化硼15.0%、氧化硅10.0%、氧化鈣 9. 0%、氧化鉍9. 0%、氧化鋰3. 0%、氧化鋁3. 5%、氧化鋇2. 5%。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酸樹脂=3 1的質(zhì)量比混合物；流平劑為卵磷脂。按照如下工藝過程制備1)玻璃粉的制備將各組份無機(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阻擋介質(zhì)材料。
權(quán)利要求
1.一種用于厚膜電路的阻擋介質(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鋅、氧化硼、氧化硅、氧化鈣和氧化鉍燒結(jié)而成，其質(zhì)量比為氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10)；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阻擋介質(zhì)材料，其特征在于，所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋰、氧化鉀、氧化鋁、氧化錳和/或氧化鋇，其質(zhì)量比為氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍氧化鋰氧化鉀氧化鋁氧化錳氧化鋇=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10) (0 5) (0 5) (0 2) (0 1) (0 1)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于厚膜電路的阻擋介質(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、馬來酸樹脂中的一種或兩種；流平劑為卵磷脂。
4.一種用于厚膜電路的阻擋介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)按照氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍=(20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10)的質(zhì)量比，將氧化鋅、氧化硼、氧化硅、氧化鈣和氧化鉍充分混合后，在1200 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阻擋介質(zhì)材料。
5.如權(quán)利要求4所述的用于厚膜電路的阻擋介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉的燒結(jié)原料還包括氧化鋰、氧化鉀、氧化鋁、氧化錳和/或氧化鋇，按照氧化鋅氧化硼氧化硅氧化鈣氧化鉍氧化鋰氧化鉀氧化鋁氧化錳氧化鋇= (20 60) (10 20) (5 10) (1 6) (3 10) (0 5) (0 5) (0 2) (0 1) (0 1)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阻擋介質(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、馬來酸樹脂中的一種或兩種；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阻擋介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述的玻璃粉通過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)明公開了一種用于厚膜電路的阻擋介質(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鋅、氧化硼、氧化硅、氧化鈣和氧化鉍燒結(jié)而成。本發(fā)明提供的用于厚膜電路的阻擋介質(zhì)材料，通過選擇無機(jī)氧化物的配比，通過混合、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H01L21/48GK102354687SQ20111020203
公開日2012年2月15日 申請日期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 申請人:彩虹集團(tuán)公司