一种贱金属导体浆料制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种贱金属导体浆料制备方法，包括以下步骤：(1)制备超细铜粉；(2)对超细铜粉进行抗氧化处理；(3)制备无机粘接剂玻璃相；(4)制备有机载体；(5)按配方比例混合，经过轧制成混合均匀的铜浆膏状物；(6)性能检测，后续工艺待用。本发明浆料方法满足厚膜金属化法中采用丝网印刷铜浆代替覆铜，可以制备出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散热片，提高表面安装技术布线的密度的要求，使电子整机进一步的小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能性。
【专利说明】一种贱金属导体浆料制备方法
【技术领域】
[0001]本发明具体为一种贱金属导体浆料制备方法。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，进一步推动了电子元件日益向微型化、集成化和高频化的方向发展。目前，世界市场绝大多数功率电路使用DBC散热，DBC技术可以提供功率电路需要的厚导体层，是在陶瓷基板两面直接键合200?500 μ m的铜箔，并刻蚀出图形，比较适用于高温和大电流上，但DBC法不能满足表面安装技术所需小、薄、轻的要求。厚膜金属化法，就是在陶瓷基板上通过丝网印刷封接用金属层、导体及电阻等，经烧结形成钎焊用金属层、电路及引线接点等，采用丝网印刷铜浆代替覆铜，可以制备出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散热片，提高表面安装技术布线的密度的要求。其中铜浆是由铜金属粉末、玻璃粉末和有机载体经过三辊轧机轧制成混合均匀的膏状物。
【发明内容】
[0003]本发明所解决的技术问题在于提供本发明具体为一种贱金属导体浆料制备方法，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现:
[0005]一种贱金属导体浆料制备方法，包括以下步骤:
[0006](I)制备超细铜粉；
[0007](2)对超细铜粉进行抗氧化处理；
[0008](3)制备无机粘接剂玻璃相；
[0009](4)制备有机载体；
[0010](5)按配方比例混合，经过轧制成混合均匀的铜浆膏状物，即为贱金属导体浆料；
[0011](6)性能检测，后续工艺待用。
[0012]本发明的详细步骤:
[0013](I)超细铜粉的制备:
[0014]1、以水合肼为还原剂清洗铜粉:配制lmol/L的硫酸铜溶液和2.5mol/L的氢氧化钠溶液，将配好的溶液混合于3L的烧杯中，将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌并缓慢升温至60°C ;当温度升至50°C时，分批量缓慢加入水合肼，60°C时，恒温30分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次，最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟后，抽滤，烘干，得到较深颜色的红色铜粉Al ；
[0015]2、以甲醛为还原剂清洗铜粉Al:配制lmol/L的硫酸铜溶液和2.5mol/L的氢氧化钠溶液，将配好的溶液混合于3L的烧杯中，将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌；25分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟后，抽滤，烘干，得到紫黑色的铜粉A2 ；
[0016]3、以葡萄糖预还原、水合肼二次还原清洗铜粉A2:
[0017]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；50°C时加入一半的葡萄糖于反应容器中，60°C时将剩余的葡萄糖全部加入反应体系中，30分钟后，静置一天，倒出上清液，反复清洗几次，直至上层为清液；
[0018]②配制一定量的水合肼和分散剂，将烧杯置于水浴锅中，加入少量分散剂，匀速搅拌并缓慢加热至60°C，当温度升至55°C时，将水合肼缓慢加入反应体系中，60°C后保温20分钟，静置，倒出上清液，反复清洗几次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟，抽滤，烘干，得到红色铜粉A3 ；
[0019]4、以葡萄糖预还原、甲醛二次还原清洗铜粉A3:
[0020]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；50°C时加入一半的葡萄糖于反应容器中，60°C时将剩余的葡萄糖全部加入反应体系中，30分钟后，静置一天，倒出上清液，反复清洗几次，直至上层为清液；
[0021]②配制一定量的甲醛和分散剂，将烧杯置于水浴锅中，加入少量分散剂，匀速搅拌，将甲醛缓慢加入反应体系中，25分钟后，静置，倒出上清液；反复清洗几次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟，抽滤，烘干，得到红色铜粉A4 ；
[0022]5、以葡萄糖预还原、抗坏血酸和PVP两步还原法清洗铜粉A4:
[0023]将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；其制备过程如下:
[0024]①将800g硫酸铜晶体用2L纯水溶解制成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0025]②把5g抗坏血酸溶于15ml去离子水中；
[0026]③把40g氢氧化钠溶于800ml去离子水中；
[0027]加热上述3种溶液至70°C，将③在搅拌下加入①中，反应15-25分钟，然后将②再加入，搅拌，反应20-30分钟，把生成的铜粉用水洗涤3?4次，得到玫红色铜粉A5 ；
[0028]经过检测，得到玫红色铜粉A5粒径在I?1.8 μ m，符合超细铜粉的物理指标；
[0029](2)对超细铜粉进行抗氧化处理；
[0030]1、首先使用浓度为1.5g/L的BTA进行抗氧化实验；配置浓度为1.5g/L的
[0031]BTA溶液装入适当容量烧杯中；
[0032]2、将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌并缓慢升温至150°C以下，当温度接近150°C时，缓慢加入铜粉，恒温30分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次，抽滤，烘干，得到铜粉；
[0033](3)制备无机粘接剂玻璃相；
[0034]最传统的方法就是熔融法，熔融法的步骤是:1、将原料按配比混合好；
[0035]2、在钼或高铝钳锅中进行，以加热的方式使原料变成熔融状态；
[0036]3、然后将液态混合物倒入冷模中冷淬；
[0037]4、再研磨成玻璃粉；
[0038]5、经过热处理，就得到所需粉料；
[0039](4)制备有机载体；
[0040]1、采用乙基纤维素作增稠剂；
[0041]2、采用柠檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作为溶剂；
[0042]3、实验采用卵磷脂作为表面活性剂，实验加入了蓖麻油作为触变剂，实验加入了糠酸作为流平剂；
[0043]4、制作配方；选用乙基纤维素8%，柠檬酸三丁酯12%，丁基咔毗醇21%，松油醇57%，其他助剂2%溶解载体，流平时间为10-15分钟，干燥时间为5-10分钟，烧结温度为850-860°C，烧结时间为10-15分钟；
[0044](5)按配方比例混合，经过轧制成混合均匀的铜浆膏状物；
[0045](6)性能检测，后续工艺待用:
[0046]1、制备好的铜浆，经丝网印刷后，在保护性氮气氛下烧结；
[0047]2、观察铜厚膜是否呈紫铜色，表明铜厚膜在氮气氛烧结下有没有发生氧化，是否铜厚膜相对稳定，铜厚膜外观是否满足产品的需要；
[0048]3、通过不同比例配方的浆料烧结实验对比，得到最佳铜浆料配方为:超细铜粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有机载体22 %。
[0049]进一步，本发明中所使用的贱金属全部为铜粉。
[0050]进一步，步骤⑴中5所述的硫酸铜晶体具体为CuSO4.5H20。
[0051]进一步，步骤(2)中I所述的3种抗氧化剂分别为苯并三氮唑、油酸及丙酮混合试剂以及聚乙二醇(M400)。
[0052]进一步，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相满足铜浆830?870°C的烧结的要求。
[0053]进一步，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相其组分为:(wt% ) 40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K20。
[0054]有益效果:
[0055]本发明浆料方法满足厚膜金属化法中采用丝网印刷铜浆代替覆铜，可以制备出尺寸小、厚度薄、密度高的陶瓷散热片，提高表面安装技术布线的密度的要求，使电子整机进一步的小型化、便携式、多功能、数字化及具有高可靠性、高性能性。
【具体实施方式】
[0056]为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施例，进一步阐述本发明。
[0057]一种贱金属导体浆料制备方法，包括以下步骤:
[0058](I)超细铜粉的制备:
[0059]1、以水合肼为还原剂清洗铜粉:配制lmol/L的硫酸铜溶液和2.5mol/L的氢氧化钠溶液，将配好的溶液混合于3L的烧杯中，将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌并缓慢升温至60°C ;当温度升至50°C时，分批量缓慢加入水合肼，60°C时，恒温30分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次，最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟后，抽滤，烘干，得到较深颜色的红色铜粉Al ；
[0060]2、以甲醛为还原剂清洗铜粉Al:配制lmol/L的硫酸铜溶液和2.5mol/L的氢氧化钠溶液，将配好的溶液混合于3L的烧杯中，将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌；25分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟后，抽滤，烘干，得到紫黑色的铜粉A2 ；
[0061]3、以葡萄糖预还原、水合肼二次还原清洗铜粉A2:
[0062]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；50°C时加入一半的葡萄糖于反应容器中，60°C时将剩余的葡萄糖全部加入反应体系中，30分钟后，静置一天，倒出上清液，反复清洗几次，直至上层为清液；
[0063]②配制一定量的水合肼和分散剂，将烧杯置于水浴锅中，加入少量分散剂，匀速搅拌并缓慢加热至60°C，当温度升至55°C时，将水合肼缓慢加入反应体系中，60°C后保温20分钟，静置，倒出上清液，反复清洗几次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟，抽滤，烘干，得到红色铜粉A3 ；
[0064]4、以葡萄糖预还原、甲醛二次还原清洗铜粉A3:
[0065]①配制3mol/L的葡萄糖溶液，将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；50°C时加入一半的葡萄糖于反应容器中，60°C时将剩余的葡萄糖全部加入反应体系中，30分钟后，静置一天，倒出上清液，反复清洗几次，直至上层为清液；
[0066]②配制一定量的甲醛和分散剂，将烧杯置于水浴锅中，加入少量分散剂，匀速搅拌，将甲醛缓慢加入反应体系中，25分钟后，静置，倒出上清液；反复清洗几次；最后用酒精清洗，抽滤，将粉体于保护溶液中浸泡25-35分钟，抽滤，烘干，得到红色铜粉A4 ；
[0067]5、以葡萄糖预还原、抗坏血酸和PVP两步还原法清洗铜粉A4:
[0068]将配制好的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液放入3L的烧杯中，并将烧杯放入水浴锅内匀速搅拌；其制备过程如下:
[0069]④将800g硫酸铜晶体用2L纯水溶解制成溶液，加入14g葡萄糖和0.4gPVP ；
[0070]⑤把5g抗坏血酸溶于15ml去离子水中；
[0071]⑥把40g氢氧化钠溶于800ml去离子水中；
[0072]加热上述3种溶液至70°C，将③在搅拌下加入①中，反应20min，然后将②再加入，搅拌，反应25min，把生成的铜粉用水洗涤3?4次，得到玫红色铜粉A5 ；
[0073]经过检测，得到玫红色铜粉A5粒径在I?1.8 μ m，符合超细铜粉的物理指标；
[0074](2)对超细铜粉进行抗氧化处理；
[0075]1、首先使用浓度为1.5g/L的BTA进行抗氧化实验；配置浓度为1.5g/L的
[0076]BTA溶液装入适当容量烧杯中；
[0077]2、将烧杯置于电热恒温水浴锅中匀速搅拌并缓慢升温至150°C以下，当温度接近150°C时，缓慢加入铜粉，恒温30分钟后，静置一天，倒出上清液，然后将粉体清洗多次，抽滤，烘干，得到铜粉；
[0078](3)制备无机粘接剂玻璃相；
[0079]最传统的方法就是熔融法，熔融法的步骤是:1、将原料按配比混合好；
[0080]2、在钼或高铝钳锅中进行，以加热的方式使原料变成熔融状态；
[0081]3、然后将液态混合物倒入冷模中冷淬；
[0082]4、再研磨成玻璃粉；
[0083]5、经过热处理，就得到所需粉料；
[0084](4)制备有机载体；
[0085]1、采用乙基纤维素作增稠剂；
[0086]2、采用柠檬酸三丁酯、丁基卡必醇、松油醇等作为溶剂；
[0087]3、实验采用卵磷脂作为表面活性剂，实验加入了蓖麻油作为触变剂，实验加入了糠酸作为流平剂；
[0088]4、制作配方；选用乙基纤维素8%，柠檬酸三丁酯12%，丁基咔毗醇21%，松油醇57%，其他助剂2%溶解载体，流平时间为10-15分钟，干燥时间为5-10分钟，烧结温度为850-860°C，烧结时间为10-15分钟；
[0089](5)按配方比例混合，经过轧制成混合均匀的铜浆膏状物；
[0090](6)性能检测，后续工艺待用:
[0091]1、制备好的铜浆，经丝网印刷后，在保护性氮气氛下烧结；
[0092]2、观察铜厚膜是否呈紫铜色，表明铜厚膜在氮气氛烧结下有没有发生氧化，是否铜厚膜相对稳定，铜厚膜外观是否满足产品的需要；
[0093]3、通过不同比例配方的浆料烧结实验对比，得到最佳铜浆料配方为:超细铜粉70 %，氧化秘3 %，A6玻璃粉5 %，有机载体22 %。
[0094]进一步，本发明中所使用的贱金属全部为铜粉。
[0095]进一步，步骤⑴中5所述的硫酸铜晶体具体为CuSO4.5H20。
[0096]进一步，步骤(2)中I所述的3种抗氧化剂分别为苯并三氮唑、油酸及丙酮混合试剂以及聚乙二醇(M400)。
[0097]进一步，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相满足铜浆830?870°C的烧结的要求。
[0098]进一步，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相其组分为:(wt% ) 40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K20。
[0099]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)制备超细铜粉； (2)对超细铜粉进行抗氧化处理； (3)制备无机粘接剂玻璃相； (4)制备有机载体； (5)按配方比例混合，经过轧制成混合均匀的铜浆膏状物； (6)性能检测，后续工艺待用。
2.根据权利要求1所述一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，本发明中所使用的贱金属全部为铜粉。
3.根据权利要求1所述一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，步骤(I)中5所述的硫酸铜晶体具体为CuSO4.5H20。
4.根据权利要求1所述的一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，步骤(2)中I所述的3种抗氧化剂分别为苯并三氮唑、油酸及丙酮混合试剂以及聚乙二醇(M400)。
5.根据权利要求1所述一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相满足铜浆830?870°C的烧结的要求。
6.根据权利要求1所述一种贱金属导体浆料制备方法，其特征在于，步骤(3)所述无机粘接剂玻璃相其组分为:(wt% )40Si02-31Bi203-5B203-3Al203-5Ti02-3Ca0-4Sr0-5Na2o-5K2O。
【文档编号】H01B13/00GK104240841SQ201310253889
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】张力平, 郭明亚, 张洪英, 潘毅, 韩玉成, 庞锦标 申请人:中国振华集团云科电子有限公司