一种玻璃粉、制备方法及其在电子浆料中的应用

本发明属于电子材料专用技术、电子元件领域，具体涉及一种玻璃粉、制备方法及其电子铜浆中的应用。

背景技术：

1、电子浆料是因质量高、效率高、技术先进、应用范围广，在印刷电路板、压敏电阻、电容器、厚膜电阻、电子陶瓷等领域具有广泛的应用。玻璃粉是电子浆料的重要组成部分，作为导电性浆料，在电阻中既可以形成电阻的导电层又可与电阻粉末形成电阻层。在电容中既可以与陶瓷粉形成电容基板，又可与银粉、铜粉等形成电容的外电极层，与内电极导通，还为外电极提供一定强度的粘附力。随着电子技术的不断发展，电子浆料的应用场景向着更低温度、高稳定性、高可靠性方向扩展。

2、为了加快玻璃的高温流动性，降低软化温度，获取应用温度较低的玻璃粉从而获取更低温烧结的电子浆料，可在硼硅酸盐玻璃中加入碱金属、碱土金属氧化物如na2o,k2o,cao、bao、sro。但elena v.kalinkina[1]、ralf müller[2]、hribar.u[3]等人深入探究玻璃粉的研磨过程发现，此类玻璃粉易在烧结时显著发泡，从而影响玻璃的化学稳定性与浆料烧结性能，并且指出玻璃粉末的显著发泡主要是由是机械溶解或表面下的微胶囊化捕获的碳酸盐类物质的分解。[1]kalinkina,e.v.,kalinkin,a.m.,forsling,w.,et al.sorptionof atmospheric carbon dioxide and structural changes of ca and mg silicateminerals during grinding:i.diopside[j].international journal of mineralprocessing.2001,61(4):273-288.[2]müller,r.,behrens,h.,agea-blanco,b.,etal.foaming species and trapping mechanisms in barium silicate glass sealants[j].advanced engineering materials.2021,24(6).[3]hribar,u.,m.b.,iversen,n.,et al.the mechanism of glass foaming with water glass[j].journal of non-crystalline solids.2023,600.

3、玻璃粉的化学稳定性对器件的粘结力、高低温的可靠性有着重要影响。当玻璃的耐酸能力较低时，在酸性环境电镀或清洗时，清洗液侵蚀玻璃层，从而导致电极与介质陶瓷基体间的粘附力较低，器件会在表面贴装的过程中因焊接应力导致脱端，导致产品合格率降低，进而导致企业生产效率降低、生产成本升高。当器件在实际应用过程中由于一些工况条件产生一些振动引发脱落现象会造成电路的故障，进而影响设备终端的使用寿命。

4、专利申请公布号“cn115734467a”公开了一种封装玻璃基板铜电极浆料的制备方法，该专利中提到微晶型玻璃熔块可在烧结过程中微晶化，提升铜膜的耐酸碱性，提高与玻璃基板的机械强度。该专利没有详细阐明玻璃微晶化对陶瓷基板自身介电等性能影响。cn117923796 a、cn112551904a添加二氧化锆、二氧化钛提高玻璃粉的耐酸性。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的问题，本发明设计出一种高化学稳定性玻璃及其制备方法。通过调整玻璃的组分，在传统的粉碎方式上，加入有机改性剂，改善玻璃的制备方法，对玻璃粉表面进行改性时，降低玻璃粉的发泡现象，提高玻璃的化学稳定性。将该玻璃粉应用于电子铜浆料中，实现了铜浆高强的耐酸耐碱性能。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种玻璃粉，玻璃粉按摩尔百分比计，包含以下成分b2o3 30～40％，sio2 5～8％，al2o3 10～15％，zno 15～50％，mo(m＝ca、sr、ba)0～30％；

4、第二方面，本发明提供一种玻璃粉的制备方案，包含以下步骤：

5、s11玻璃渣片(20cm以下)经过氧化锆双辊振筛一体机磨成玻璃粗粉，过28-32目标准检验筛形成500-600μm的玻璃大粗粉；

6、s12将s1的玻璃大粗粉进行行星粗磨，球料比为2：1～5:1之间，转速/时间为300～500rpm/45～90min。粗磨后的玻璃粉过100～200目标准检验筛形成70-150μm的玻璃粗粉；

7、s13将玻璃粗粉进行行星粗磨，球磨介质为酒精，锆球：玻璃料：酒精比为5:1:1～15:1:1之间，同时向其中加入1wt％～5wt％的没食子酸月桂酯、没食子酸丙酯、没食子酸辛酯中的一种或两种作为有机改性剂，转速/时间为300～500rpm/180～240min；

8、s14细磨后的玻璃粉过800目标准检验筛，在65-75℃之间烘干形成d50为1.5-2.5μm的玻璃细粉；

9、第三方面，本发明还提供一种电子铜浆料。由于铜粉兼顾优异的导电性能与低成本的特性，目前作为导电浆料的功能相，被广泛应用电子浆料中。因此，为了验证玻璃粉在浆料的应用性能，本发明还提供一种电子铜浆料，其原料包括：铜粉、有机载体和本发明第一方面提供的玻璃粉。其配比按照重量百分比为包含70～80wt％的铜粉、5～15wt％的玻璃粉、15～20wt％的有机载体，其中铜粉是由类球铜粉、球形铜混合搭配，d50粒径为2.5～5μm。

10、第四方面，本发明还公开了一种电子铜浆料的制备方法，包括如下步骤：

11、s21、称取溶剂以及树脂，在80～100℃下将树脂均匀溶解在溶剂中，充分搅拌形成均匀的有机载体。

12、s22、将本发明第一方面提供玻璃粉、铜粉以及步骤s21制备的有机载体按比例称取并搅拌均匀形成浆料。然后用三辊研磨机对浆料进行充分研磨最终制备出符合性能需求的铜浆浆料。

13、作为本发明的优选实施方案，所述铜粉为d50＝5μm的球状铜粉与d50＝3μm的片状铜粉。当质量比在2～1范围内可以获得致密的烧结层；

14、作为本发明的优选实施方案，所述玻璃粉按质量百分比计，包含以下成分b2o3 35～40％，sio2 5～8％，al2o3 10～15％，zno 25～35％，mo(m＝ca、sr、ba)0～30％。在此元素范围内的玻璃液的澄清速度快，玻璃成玻性能好；

15、作为本发明的优选实施方案，所述有机载体以质量百分比计包含80～90％的溶剂与10～20％的树脂。优选的溶剂包含二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇丙醚、松油醇中的两种或多种；树脂包含乙基纤维素、丙烯酸树脂中的一种或两种。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

17、本发明提供了一种高化学稳定性的玻璃配方及低发泡现象玻璃粉的制备方法，并将其成功应用于电子铜浆中。玻璃在烧结制度下，铜膜形成良好致密性层的同时具有很强的化学稳定性，可耐强酸强碱高温的侵蚀。此种组成与制备方法减少由玻璃化学稳定性差引起器件电性能差、可靠性降低的现象，实现具有电极与瓷体间致密性粘结。