一种表面致密化银浆及其制备方法和应用与流程

本发明涉及导电浆料领域，具体涉及一种表面致密化银浆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、低温共烧陶瓷(low temperature cofired ceramic，简称ltcc)技术是一种先进的无源集成及混合电路封装技术，其基本原理和技术特征是将多层陶瓷元件技术与多层电路图形技术相结合，在生瓷带上打孔、微孔注浆、导体浆料印刷、多层生瓷片对位层压等工艺制出所需要的电路图形，并结合模块电路需求，将多个lcr等无源元件埋入其中，在850℃左右实现陶瓷料与电子浆料等的共烧，在多层陶瓷内部形成无源元件和互联，制备模块化集成器件或三维陶瓷基电路。

2、低温共烧陶瓷(ltcc)因具有优异的电学、机械、热学等性能及其特别的工艺特性，是目前最具潜力的电子元器件小型化、集成化和模块化的实现方式，使得其在日常生活中使用的手机、汽车、蓝牙、gps模块、wlan模块、wifi模块等广泛应用。此外，由于其产品的高可靠性，在汽车电子、通讯、航空航天与军事、微机电系统、传感器技术等领域的应用也日益上升。

3、目前，虽然ltcc材料和工艺逐渐成熟，但是仍然存在一些问题，包括以下几个方面：(1)生瓷与电子浆料的匹配共烧：近年来许多学者已经对ltcc材料进行了大量的研究，发现ltcc生瓷材料与配套电子浆料在烧结过程中均会发生收缩，如果生瓷与配套电子浆料烧结收缩不匹配，将会导致残余应力的产生，严重时可能导致基板出现翘曲变形、分层开裂。(2)制造成本过高：在航空、航天等条件要求苛刻等领域，广泛采用化学性质稳定的金浆料。由于金价格昂贵，占据ltcc成本的80％以上，因此导致应用领域少。(3)表面金属层致密性：表层金属化不仅需求良好的电导性，还要求具有良好的可焊性和可化镀特性。因此，表层致密程度影响到整个ltcc的可靠性。

4、上述的问题(1)可以通过设计及其工艺的改进得到改善和解决；上述的问题(2)可以通过使用银浆代替传统金浆得到解决。但是如何在共烧过程中，实现银浆料的致密化一直是技术难点。因此，本发明研究表面致密化银浆是目前最迫切的需要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种表面致密化银浆及其制备方法和应用。目的是通过提高表面银导电膜层的烧结致密度，解决银导电膜的导电性差、可焊性差和可化镀性差等问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，一种表面致密化银浆，所述表面致密化银浆包括如下质量百分含量的原料：改性的优化质量配比的银粉70％～95％，有机载体5％～30％。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述改性的优化质量配比的银粉包括至少2种不同粒径的银粉，所述不同粒径的银粉的质量配比通过andreassen方程优化得到；和/或

6、所述改性的优化质量配比的银粉为通过有机溶剂ⅰ和表面活性剂对优化质量配比的银粉进行改性得到；所述有机溶剂ⅰ占所述优化质量配比的银粉质量的2％～10％；所述表面活性剂占所述优化质量配比的银粉质量的1％～3％。

7、针对表面致密性需求，选择不同粒径的银粉，其中表面致密性需求，在《gjb10190-2021低温共烧陶瓷电路板通用规范》中外部目检中记载有详细的要求；不同粒径的银粉具体包括各种形貌银粉(球、柱和片状等)或各种粒径银粉(微米级和纳米级等)。

8、进一步，所述不同粒径的银粉包括d50为的4.6μm银粉和d50为1.2μm的银粉，所述d50为4.6μm银粉与所述d50为1.2μm银粉通过andreassen方程优化得到最优的质量配比为85:15。

9、进一步，所述有机溶剂ⅰ包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种；所述表面活性剂包括磷酸三丁脂、吐温80、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)、明胶、柠檬酸三钠、oe 400(购买于英国海玛)、pva(聚乙烯醇)、油酸中的至少一种。

10、进一步，所述有机载体包括如下质量百分含量的组分：有机溶剂ⅱ30％～70％、增稠剂5～10％、增塑剂20～65％。

11、进一步，所述有机溶剂ⅱ包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种；所述增稠剂包括乙基纤维素、硝化纤维、丙烯酸树脂中的至少一种；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、聚酰胺、糠酸中的至少一种。

12、第二方面，一种表面致密化银浆的制备方法，包括如下步骤：分别将称取的改性的优化质量配比的银粉和有机载体混合均匀，得到表面致密化银浆。

13、进一步，所述改性的优化质量配比的银粉中不同粒径的银粉的质量配比的优化方法具体为：测定不同粒径的银粉的粒径分布，例如激光粒度分析仪，测试银粉的粒径分布；根据测定的所述不同粒径的银粉的粒径分布结果，通过andreassen方程优化所述不同粒径的银粉的质量配比，得到所述不同粒径的银粉的最优的质量配比；

14、andreassen方程为：cpft＝dq-dmq/dq-dmq；

15、式中，cpft是积累百分数；d是粒子尺寸；dm是分布最小的粒径；d是最大粒子尺寸；q是分布系数。

16、具体的操作为：在emma软件中选择modified andreassen模型，输入不同粒径的银粉重量比范围，输入单独每种不同粒径的银粉的粒径分布，然后软件开始优化。

17、和/或，所述改性的优化质量配比的银粉的改性的方法具体为：将有机溶剂ⅰ和表面活性剂依次加入优化质量配比的银粉中，混合均匀，得到改性的优化质量配比的银粉。

18、进一步，所述有机载体的制备方法具体为：将有机溶剂ⅱ、增稠剂和增塑剂混合均匀得到。

19、第三方面，一种表面致密化银浆的应用，将所述一种表面致密化银浆用于制备银导电膜层中。

20、本发明的有益效果是：

21、(1)本发明采用含有改性的优化质量配比的银粉和有机载体的银浆，具备烧结高致密性，提高了表层银的可焊性和可化镀性能。

22、(2)本发通过andreassen方程优化改性的优化质量配比的银粉中不同粒径的银粉搭配量，为实现表面金属层致密奠定基础；采取改性的优化质量配比的银粉，实现表面致密化银浆中改性的优化质量配比的银粉的高质量分数的添加；采用有机载体，避免了制得的低温共烧陶瓷上银导电膜层的条清晰度和烧结致密度不足的问题。

技术特征：

1.一种表面致密化银浆，其特征在于，所述表面致密化银浆包括如下质量百分含量的原料：改性的优化质量配比的银粉70％～95％，有机载体5％～30％。

2.根据权利要求1所述一种表面致密化银浆，其特征在于，所述改性的优化质量配比的银粉包括至少2种不同粒径的银粉，所述不同粒径的银粉的质量配比通过andreassen方程优化得到；和/或

3.根据权利要求2所述一种表面致密化银浆，其特征在于，所述不同粒径的银粉包括d50为的4.6μm银粉和d50为1.2μm的银粉，所述d50为4.6μm银粉与所述d50为1.2μm银粉通过andreassen方程优化得到最优的质量配比为85:15。

4.根据权利要求2所述一种表面致密化银浆，其特征在于，所述有机溶剂ⅰ包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种；所述表面活性剂包括磷酸三丁脂、吐温80、pvp、明胶、柠檬酸三钠、oe 400、pva、油酸中的至少一种。

5.根据权利要求1至4任一项所述一种表面致密化银浆，其特征在于，所述有机载体包括如下质量百分含量的组分：有机溶剂ⅱ30％～70％、增稠剂5～10％、增塑剂20～65％。

6.根据权利要求5所述一种表面致密化银浆，其特征在于，所述有机溶剂ⅱ包括松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种；所述增稠剂包括乙基纤维素、硝化纤维、丙烯酸树脂中的至少一种；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、聚酰胺、糠酸中的至少一种。

7.基于权利要求1至6任一项所述一种表面致密化银浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：分别将称取的改性的优化质量配比的银粉和有机载体混合均匀，得到表面致密化银浆。

8.根据权利要求7所述一种表面致密化银浆的制备方法，其特征在于，所述改性的优化质量配比的银粉中不同粒径的银粉的质量配比的优化方法具体为：测定不同粒径的银粉的粒径分布；根据测定的所述不同粒径的银粉的粒径分布结果，通过andreassen方程优化所述不同粒径的银粉的质量配比，得到所述不同粒径的银粉的最优的质量配比；和/或

9.根据权利要求7所述一种表面致密化银浆的制备方法，其特征在于，所述有机载体的制备方法具体为：将有机溶剂ⅱ、增稠剂和增塑剂混合均匀得到。

10.一种表面致密化银浆的应用，其特征在于，将权利要求1至6任一项所述一种表面致密化银浆用于制备银导电膜层中。

技术总结本发明涉及一种表面致密化银浆及其制备方法和应用，涉及导电浆料领域。所述表面致密化银浆包括如下质量百分含量的原料：改性的优化质量配比的银粉70％～95％，有机载体5％～30％。本发明采用含有改性的优化质量配比的银粉和有机载体的银浆，具备烧结高致密性，提高了表层银的可焊性和可化镀性能。技术研发人员：闫旭,闫沁宇,刘嘉成,张原野受保护的技术使用者：北京航天微电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29