一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料及其制备方法与流程

本发明属于电子材料，具体涉及一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料及其制备方法。

背景技术：

1、随着航空航天、军用电子、消费电子、新能源汽车与5g通讯等行业的快速发展，电子元件内电路的密度和功能不断提高，对承载电子元件的封装技术提出了更高的要求。高温共烧陶瓷技术(high temperature co-fired ceramic，htcc)作为电子封装技术中一种重要的陶瓷封装技术，其具有机械强度高、化学性能稳定与散热系数高等优点，因此在微电子封装领域扮演者重要的角色。

2、目前，htcc基板加工生产中所使用的钨浆料中增稠剂多为乙基纤维素，由于htcc基板需要在n2/h2气氛下烧结，采用乙基纤维素作为钨浆的增稠剂，容易造成排胶困难，造成基板出现鼓包、翘曲、分层等不良现象。急需开发一款新型导体钨浆料来解决钨浆料烧结后基板鼓包、翘曲、分层等缺陷问题，同时保证导体钨浆料良好的印刷性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明有必要提供一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，该钨浆料不仅能够解决htcc基板鼓包、翘曲、分层等缺陷问题，而且还能保证导体钨浆料良好的印刷性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其由70-85wt％钨粉、1-12％瓷粉和10-27wt％有机载体轧制而成；

4、其中，所述有机载体由增稠剂、溶剂和助剂组成。

5、进一步方案，所述有机载体按质量百分比计，各组分占比分别为：增稠剂5-30％、溶剂60-90％、助剂3-20％。

6、进一步方案，所述增稠剂包括丙烯酸树脂和醋酸丁酸纤维素，按质量百分比计，各组分占比分别为：丙烯酸树脂为30-80％、醋酸丁酸纤维素20-70％。

7、优选地，所述丙烯酸树脂的分子量为2-8万；丙烯酸树脂的分子量大小直接影响着丙烯酸树脂的流动性、机械强度和溶解性能，进而影响浆料的流动性、成膜性及印刷性能。一般来说，分子量越高，丙烯酸树脂流动性越差，但机械强度和耐久性能越好。若分子量很大，浆料的黏度就很大，从而导致金属钨粉不容易在其中分散，并且由于分子链比较长的原因，会导致丙烯酸树脂溶解性较差。若分子量越小，粘度越低，但对机械性能和耐久性来说，则要求用分子量高的树脂；本发明选择分子量为2-8万的丙烯酸树脂，制备得到的产品综合性能最优。

8、优选地，所述醋酸丁酸纤维素中乙酰基含量为2-3wt％，丁酰基含量为46-53wt％。醋酸丁酸纤维素随着丁酰基含量增大，则密度降低，韧性和耐水性提高，溶剂选择范围越宽，溶解性能较好。选择高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素有助于改善浆料的流平性和印刷性，本发明选用的醋酸丁酸纤维素丁酰基含量为46～53wt％。

9、进一步方案，所述溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、dbe、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸脂、松油醇中的至少一种。

10、进一步方案，所述助剂选自分散剂、增塑剂及流平剂中的至少一种。

11、进一步方案，所述钨粉粒径大小为0.5-3.5μm，高温共烧陶瓷基板烧结温度为1500～1600℃，当钨粉粒径d50<0.5μm或d50>3.5μm时，陶瓷与浆料的烧结收缩率不匹配，会造成基板烧结翘曲。当粉体粒径偏小时，烧结收缩率偏大；当粉体粒径偏大时，烧结收缩率偏小，烧成的膜不够致密。

12、进一步方案，所述瓷粉包括第一瓷粉和第二瓷粉，按质量百分比计，各组分占比分别为：第一瓷粉为88-96％，第二瓷粉为4-12％；所述第一瓷粉由al2o3、caco3、滑石粉、zro2四种组成，al2o3、caco3、滑石粉、zro2的重量比为80～96：2～15：2～15：1～5；htcc生瓷中含有al2o3、caco3、滑石粉，在钨浆料中加入al2o3、caco3、滑石粉，能够使得钨浆料与htcc生瓷之间烧结更加匹配，致使烧结收缩速率接近，不易产生翘曲现象。第二瓷粉为sio2、tio2、sno2中的至少两种组成，三种氧化物的熔点分别为1723℃、1840℃、1630℃，熔点较低，烧结活性强，在浆料烧结过程中能够促进第一瓷粉的烧结，使得烧结后浆料与瓷体结合更加致密。

13、本发明进一步公开了一种如前所述的导体钨浆料的制备方法，包括以下步骤：

14、按照配比将钨粉、瓷粉和有机载体充分混合均匀，获得浆料；

15、将所述浆料经过多次轧制，直至浆料细度达到丝网印刷的要求，制得导体钨浆料。

16、进一步方案，所述瓷粉的制备工艺为：将瓷粉中各组分混合均匀后，经过球磨、干燥、过300目筛网备用；和/或，所述有机载体的制备工艺为：将有机载体中各组分混合均匀后，于50-100℃加热搅拌，直至形成均一的膏状物后，冷却至室温备用。

17、本发明具有以下有益效果：

18、1)本发明中采用特定组成的有机载体，使用丙烯酸树脂和醋酸丁酸纤维素作为增稠剂，一方面采用丙烯酸树脂作为增稠剂，满足高温共烧陶瓷工艺条件，分解温度较低，且可以自身分解，因此碳残留较醋酸丁酸纤维素体系少，利于排胶，解决htcc基板鼓包、翘曲、分层等缺陷问题；另一方面高丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素在溶剂中溶解性好，可以显著改善浆料的流平性和对金属粉体的润湿性，制备出的浆料印刷性好，在掺入一定比例的丙烯酸树脂不会使导体印刷性出现明显恶化，且使制备的浆料方阻降低，具有很好的导电性能，这可能是丙烯酸树脂中与醋酸丁酸纤维素之间形成氢键，增加了两者之间的结合力，致使浆料可以保持优良的印刷性和导电性。

19、2)本发明中提供特定的瓷粉，使用该瓷粉制备的导体钨浆料与htcc基板烧结收缩率一致性好，不会引起基板翘曲。

技术特征：

1.一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：其由70-85wt％钨粉、1-12％瓷粉和10-27wt％有机载体轧制而成；所述有机载体包括增稠剂、溶剂和助剂；所述增稠剂按质量百分比计包括丙烯酸树脂30-80％、醋酸丁酸纤维素20-70％。

2.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述有机载体中各组分质量百分比为：增稠剂5-30％、溶剂60-90％、助剂3-20％。

3.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述丙烯酸树脂的分子量为2-8万；所述醋酸丁酸纤维素中乙酰基含量为2-3wt％，丁酰基含量为46-53wt％。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、dbe、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸脂、松油醇中的至少一种。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、增塑剂、流平剂中的至少一种。

6.根据权利要求1至3任一项所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述钨粉的粒径为0.5-3.5μm。

7.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述瓷粉包括第一瓷粉和第二瓷粉，按质量百分比计，各组分占比分别为：第一瓷粉为88-96％，第二瓷粉为4-12％；所述第一瓷粉包括al2o3、caco3、滑石粉和zro2；所述第二瓷粉包括sio2、tio2、sno2中的至少两种。

8.根据权利要求7所述的高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料，其特征在于：所述第一瓷粉中al2o3、caco3、滑石粉、zro2的质量比为80～96：2～15：2～15：1～5。

9.如权利要求1至8任一项所述的导体钨浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的导体钨浆料的制备方法，其特征在于：所述瓷粉的制备工艺为：将瓷粉中各组分混合均匀后，经过球磨、干燥、过筛网后备用；所述有机载体的制备工艺为：将有机载体中各组分混合均匀后，于50-100℃加热搅拌，直至形成均一的膏状物后，冷却至室温备用。

技术总结
本发明公开了一种高温共烧陶瓷基板用导体钨浆料及其制备方法，该导体钨浆料由70‑85wt％的钨粉、1‑12％的瓷粉和10‑27wt％有机载体轧制而成；所述有机载体包括增稠剂、溶剂和助剂；所述增稠剂按质量百分比计包括丙烯酸树脂30‑80％、醋酸丁酸纤维素20‑70％。本发明使用丙烯酸树脂和醋酸丁酸纤维素作为增稠剂，通过丙烯酸树脂和醋酸丁酸纤维素的复配，使制备得到的导体钨浆料不仅能够解决HTCC基板鼓包、翘曲、分层等缺陷问题，而且还能保证导体钨浆料良好的印刷性能。此外，本发明使用特定的瓷粉，使用该瓷粉制备的导体钨浆料与HTCC基板烧结收缩率一致性好，不会引起基板翘曲。

技术研发人员：张鹏飞,王飞,马涛,刘杰,周万丰,吕洋
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十三研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29