導(dǎo)電組合物和導(dǎo)電漿料和線路板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電組合物，含有該導(dǎo)電組合物的導(dǎo)電漿料，采用該導(dǎo)電漿料制 造的線路板，以及該線路板的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鋁陶瓷是目前最為理想的新型高熱導(dǎo)率陶瓷基板和封裝材料，與氧化鋁陶瓷 相比，其熱導(dǎo)率是氧化鋁的10倍左右，與氧化鈹陶瓷相比，其具有無毒環(huán)保的優(yōu)點。氮化鋁 的熱膨脹系數(shù)與硅、砷化鎵相匹配，介電常數(shù)較低，材質(zhì)機械強度高，符合高功率大尺寸微 細(xì)化的發(fā)展趨勢。
[0003] 為了封裝結(jié)構(gòu)的密封，元器件搭載及輸入、輸出端子的連接等目的，氮化鋁陶瓷基 板表面及內(nèi)部均需金屬化，但是氮化鋁是強共價鍵化合物，與離子鍵結(jié)合的金屬氧化物相 t匕，在高溫下較難與金屬潤濕，金屬化難度較大。目前已經(jīng)開發(fā)出的氮化鋁陶瓷金屬化方法 主要有：薄膜金屬化(如Ti/Pt/Au)、厚膜金屬化(低溫金屬化、高溫金屬化)、化學(xué)鍍金屬化 (如Ni)、直接鍵合銅金屬化（DBC)等。但是現(xiàn)有的這些方法得到的氮化鋁陶瓷基板與金屬 化層的附著強度均小于4MPa。
[0004] 其中厚膜金屬化法是在陶瓷基板上通過絲網(wǎng)印刷形成封裝用金屬層、導(dǎo)體（電路 布線）及電阻等，經(jīng)燒結(jié)形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。其一般步驟包括：圖案設(shè)計、 漿料制備、絲網(wǎng)印刷、干燥和燒結(jié)。
[0005] 采用厚膜金屬化法在氮化鋁陶瓷表面形成金屬層時，一般需要在1200°C左右對陶 瓷基板表面進行高溫?zé)嵫跆幚?，但隨著溫度升高，基板的氧化作用加劇，致使金屬化結(jié)合強 度下降。為了提高氮化鋁陶瓷的熱導(dǎo)率，需要減少陶瓷中玻璃相的含量，但是在厚膜金屬化 中又需要利用陶瓷中玻璃相來提供金屬層與陶瓷層之間的粘接，另外氮化鋁的反應(yīng)活性很 強，已經(jīng)商業(yè)化的應(yīng)用于氧化鋁基片的厚膜漿料體系不能直接用于氮化鋁基片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬厚膜法在氮化鋁陶瓷表面形成的金屬層與氮化鋁陶瓷 之間附著力低以及形成有金屬層的氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率低的缺陷，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電組 合物，含有該導(dǎo)電組合物的導(dǎo)電漿料，采用該導(dǎo)電漿料制造的線路板，以及該線路板的制造 方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電組合物，所述導(dǎo)電組合物含有 銀顆粒、玻璃粉和反應(yīng)型粘結(jié)劑，所述銀顆粒的.體積平均粒徑為10-50ym，所述反應(yīng)型粘 結(jié)劑為二硼化鋯和/或二硼化鈦；其中，以所述導(dǎo)電組合物的總重量為基準(zhǔn)，所銀顆粒的含 量為60-90重量％，所述玻璃粉的含量為5-25重量％，所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的含量為1-15重 量％ ;優(yōu)選地，以所述導(dǎo)電組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述銀顆粒的含量為70-85重量％，所述 玻璃粉的含量為5-20重量％，所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的含量為5-10重量％。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電漿料，所述導(dǎo)電漿料含有上述 的導(dǎo)電組合物、表面活性劑和有機溶劑。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提供了一種線路板，所述線路板包括氮化鋁陶 瓷基板以及附著在所述氮化鋁陶瓷基板的至少一個表面的線路層，其中，所述線路層由上 述導(dǎo)電漿料形成。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，本發(fā)明提供了一種線路板的制造方法，所述方法包括： 將氮化鋁陶瓷基板進行熱氧化處理后，經(jīng)絲網(wǎng)印刷法將導(dǎo)電漿料印刷在所述陶瓷基板的表 面上，然后進行干燥并燒結(jié)，其中，所述導(dǎo)電漿料為上述導(dǎo)電漿料。
[0011] 本發(fā)明的導(dǎo)電漿料可以直接涂覆在氮化鋁陶瓷基板上形成線路層。
[0012] 本發(fā)明的線路板具有較高的散熱能力，且線路層與氮化鋁陶瓷基板之間具有較高 的附著強度。
【具體實施方式】
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電組合物，所述導(dǎo)電組合物含有 銀顆粒、玻璃粉和反應(yīng)型粘結(jié)劑，所述銀顆粒的體積平均粒徑為10-50ym，所述反應(yīng)型粘結(jié) 劑為二硼化鋯和/或二硼化鈦；其中，以所述導(dǎo)電組合物的總重量為基準(zhǔn)，所銀顆粒的含量 為60-90重量％，所述玻璃粉的含量為5-25重量％，所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的含量為1-15重量％。
[0014] 在優(yōu)選情況下，所述銀顆粒的體積平均粒徑為15-25ym，這樣由含有所述導(dǎo)電組 合物的導(dǎo)電漿料在形成一定厚度的線路層的情況下，所述線路層中含有較高含量的銀顆 粒，從而使金屬層具有更高的導(dǎo)電性能。在本發(fā)明中，銀顆粒的體積平均粒徑可以采用馬爾 文激光粒度分析儀測定。
[0015] 所述銀顆粒可以根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)的方法制得，例如，物理法、電解法和化學(xué)還原 法。根據(jù)本發(fā)明，所述銀顆粒優(yōu)選為物理法制得。物理法制備銀顆粒的具體過程為本領(lǐng)域 技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，以所述導(dǎo)電組合物的總重量為基準(zhǔn)，所述銀顆粒的含量 為70-85重量％，這樣既能使形成的線路層具有較高的導(dǎo)電性能，又可以使形成的線路層與 基板之間具有較高的附著力。
[0017] 所述玻璃粉在熔融狀態(tài)下可以在銀顆粒之間流動，并可以在熔融狀態(tài)下浸潤和在 毛細(xì)作用下影響到金屬層和陶瓷的界面，在冷卻之后，使線路層和基板之間獲得附著力。根 據(jù)本發(fā)明，從提高所述線路層的導(dǎo)熱率的角度出發(fā)，以所述導(dǎo)電組合物的總重量為基準(zhǔn)，所 述玻璃粉的含量優(yōu)選為5-20重量％。
[0018] 所述玻璃粉的種類可以根據(jù)玻璃粉與基板之間的共容性選擇，一般地，可以為三 氧化二硅、三氧化二硼、氧化鋁、氧化鋇、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋁和氧化硅中的一種或兩種 以上的組合。
[0019] 從提_所述玻璃粉與基板的共容性以及提_含有所述導(dǎo)電組合物的楽料對基 板的潤濕性的角度出發(fā)，所述玻璃粉優(yōu)選為氧化硅、三氧化二硼、氧化鋇和氧化鈣的組合 (Si02-B203-Ba0-Ca0 );氧化娃、氧化錯和氧化鎂的組合（Si02-A1203-Mg0 ),氧化鎂、氧化鈣、 氧化鋁和氧化硅的組合（Mg0-Ca0_Al203-Si02)中的一種或兩種以上。上述組合中各組分的 質(zhì)量比可以為本領(lǐng)域常規(guī)的選擇，在此不再贅述。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)電組合物還含有反應(yīng)型粘結(jié)劑。以所述導(dǎo)電組合物的總重量 為基準(zhǔn)，所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的含量為1-15重量％。所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的含量優(yōu)選為5-10重 量％，這樣可以進一步提高所述金屬層的附著強度。
[0021] 所述反應(yīng)型粘結(jié)劑的種類可以為本領(lǐng)域常規(guī)的選擇，例如，可以為二硼化鋯和/ 或二硼化鈦。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電漿料，所述導(dǎo)電漿料含有上述 的導(dǎo)電組合物、表面活性劑和有機溶劑。
[0023] 本發(fā)明中，所述有機溶劑的種類可以為導(dǎo)電漿料中的常規(guī)選擇。一般地，可以為丁 基卡必醇、松節(jié)油、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯和鄰苯二甲酸二丁酯中的至少一種。所述有 機溶劑優(yōu)選為松油醇，這樣可以進一步避免溶劑揮發(fā)過快導(dǎo)致的形成的金屬層硬度不均勻 的缺陷。
[0024] 本發(fā)明中，所述導(dǎo)電漿料的固含量可以為65-80重量％。所述固含量是指除了所述 有機溶劑以外的所有成分的重量占所述導(dǎo)電漿料總重量的百分?jǐn)?shù)。即，以所述導(dǎo)電漿料的 總重量為基準(zhǔn)，所述有機溶劑的含量可以為20-35重量％。
[0025] 所述表面活性劑能促使導(dǎo)電漿料中的導(dǎo)電組合物分散均勻，從而提高所述導(dǎo)電漿 料的流平性。在本發(fā)明中，以100重量份的所述導(dǎo)電組合物為基準(zhǔn)，所述表面活性劑的含量 可以為10-35重量份，優(yōu)選為15-25重量份。
[0026] 本發(fā)明對所述表面活性劑的種類沒有特別地限定，一般地，可以為數(shù)均分子量 為400-2000的聚乙二醇、磷脂酰膽堿和山梨醇酐硬脂酸酯中的一種或兩種以上。從降低 所述導(dǎo)電漿料在攪拌過程中氣泡過多的角度出發(fā)，所述表面活性劑優(yōu)選為數(shù)均分子量為 400-2000的聚乙二醇。所述聚乙二醇可以通過商購獲得，例如購自國藥集團化學(xué)試劑北京 有限公司的牌號為30151128的產(chǎn)品。
[0027] 在本發(fā)明中，為了進一步提高所述導(dǎo)電漿料的粘度，所述導(dǎo)電漿料還可以含有增 稠劑。所述增稠劑的含量以根據(jù)導(dǎo)電漿料的用途選擇。一般地，以1〇〇重量份的導(dǎo)電組合 物為基準(zhǔn)，所述增稠劑的含量可以為〇. 5-5重量份，優(yōu)選為1-2. 5重量份。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，所述增稠劑可以為本領(lǐng)域常用的增稠劑，其可以為但不限于乙基纖 維素、硝基纖維素、丙烯酸樹脂、丁醛樹脂、聚己烯乙醇、聚a_甲基苯乙烯和苯乙烯一種或 兩種以上，優(yōu)選為乙基纖維素。
[0029] 可以將本發(fā)明的導(dǎo)電組合物與含有表面活性劑和任選的增稠劑的有機溶劑混合 得到所述的導(dǎo)電漿料。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提供了一種線路板，