Sn-Cu复合电子浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Sn‑Cu复合电子浆料，按照质量百分比，由以下组分组成：预包覆铜粉55％～85％、锡粉5％～15％、有机载体10％～30％，合计为100％。本发明专利技术还公开了该种Sn‑Cu复合电子浆料的制备方法，以及该种Sn‑Cu复合电子浆料的印刷方法。本发明专利技术利用氯化石蜡对经过表面改性后的铜粉进行预包覆，采用锡粉作为粘结相，将导电相与锡粉、有机载体均匀混合制得Sn‑Cu复合电子浆料，可降低电子浆料的烧结温度，有效控制铜粉在烧结过程中的氧化速度，从而提高电子浆料的导电性能及粘结性；其工艺路线简单，原料易得，生产成本低，不含铅镉成分，无污染。

Sn Cu composite electronic paste and preparation method thereof

The invention discloses a Sn Cu composite electronic paste, according to the weight percentage, which consists of the following components: pre coated copper powder 5%, 55% ~ 85% ~ 15%, 10% ~ 30% organic carrier, for a total of 100%. The invention also discloses a preparation method of the Sn Cu composite electronic paste, and the Sn Cu composite electronic paste printing method. The invention uses of chlorinated paraffin by surface modification of the pre coated copper powder, tin powder used as binder and conductive powder and organic carrier mixed system Sn Cu composite electronic slurry, can reduce the sintering temperature of the electronic paste, the oxidation rate of effective control of copper during the sintering process, thereby improving the conductivity the performance and adhesion of the electronic paste; the process is simple, easy to get raw materials, low production cost, no lead cadmium components, no pollution.

【技术实现步骤摘要】
Sn-Cu复合电子浆料及其制备方法
本专利技术属于电子浆料
，涉及一种Sn-Cu复合电子浆料，本专利技术还涉及该种Sn-Cu复合电子浆料的制备方法，以及该种Sn-Cu复合电子浆料的印刷方法。
技术介绍
电子浆料已经广泛运用于集成电路、表面封装、微电子技术等电子行业。随着现代技术的不断发展，在电子行业对于电子浆料性能的要求越来越高，而由于高性能的电子浆料价格都比较昂贵，抑制了电子浆料领域的发展。电子浆料一般由导电相、粘结相和有机载体三大部分组成，提高电子浆料的性能一般是从导电相和粘结相入手，而解决电子浆料粘结性问题就得改变粘结相的组成。在电子浆料烧结过程中由于粘结相的粘结作用将烧结后的导电相粘结在陶瓷基板上，所以粘结相的选取直接影响着电子浆料的质量。现有的电子浆料基本上都采用玻璃粉作为粘结相，但是玻璃粉的导电能力较差，影响电子浆料的导电性能。因此，研发高性能、低成本的电子浆料也是当今电子浆料领域的研究热点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Sn-Cu复合电子浆料，解决了现有技术中铜电子浆料导电性差，烧结粘结性差、烧结温度过高、铜粉易氧化的问题。本专利技术的第二个目的是提供该种Sn-Cu复合电子浆料的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供该种Sn-Cu复合电子浆料的印刷方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种Sn-Cu复合电子浆料，按照质量百分比，由以下组分组成：预包覆铜粉55％～85％、锡粉5％～15％、有机载体10％～30％，合计为100％。本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种Sn-Cu复合电子浆料的制备方法，按照以下步骤实施：步骤1，制取预包覆铜粉称取铜粉，用质量分数为5％～10％的稀硫酸对该铜粉进行酸洗处理；采用甲醛溶液对酸洗后的铜粉进行清洗3-5次，将清洗后的铜粉混入熔化后的氯化石蜡中，搅拌均匀，然后置于氨气或氮气气氛中，80℃～90℃的温度烘干，即得到预包覆铜粉；步骤2，配制有机载体有机载体的组分由有机溶剂、增稠剂、表面活性剂、偶联剂、消泡剂组成；按照质量百分比，分别称取75％～85％有机溶剂、10％～15％增稠剂、1％～3％表面活性剂、2％～4％偶联剂、1％～3％消泡剂；将该五种组分搅拌混合均匀，制得有机载体；步骤3，配制Sn-Cu复合电子浆料按照质量百分比，分别称取55％～85％预包覆铜粉、5％～15％锡粉、10％～30％有机载体，各组分的质量百分比之和为100％；将配制好的预包覆铜粉与锡粉混合，研磨搅拌，再加入步骤2制得的有机载体中，搅拌均匀；然后进行超声波分散，使得预包覆铜粉与锡粉分散均匀，制得Sn-Cu复合电子浆料。本专利技术所采用的第三个技术方案是，一种Sn-Cu复合电子浆料的印刷方法，采用上述的Sn-Cu复合电子浆料，按照以下步骤实施：步骤1、进行Sn-Cu复合电子浆料的电路印刷用乙醇清洗氧化铝陶瓷基片，然后采用丝网印刷的方式将Sn-Cu复合电子浆料印刷在氧化铝陶瓷基片上；在每个氧化铝陶瓷基片上重复印刷Sn-Cu复合电子浆料3-7次，印刷膜的总厚度为0.04～0.2毫米；印刷完成后将氧化铝陶瓷基片置于水平状态，静置5-20分钟，直至丝网网纹消失；步骤2、烧制样品将上一步制得的氧化铝陶瓷基片放入反应釜中，在氮气气氛保护下，以5-15℃/分钟的递增速度加热到烧结温度，最终的烧结温度为250～450℃，保温5～15分钟，随炉冷却，制得氧化铝陶瓷基片样品。本专利技术的有益效果是，1)该Sn-Cu复合电子浆料，利用熔化后的氯化石蜡对经过表面改性后的粒径1～15μm的球形铜粉进行预包覆，得到铜粉的预包覆体，然后干燥得到包覆粉体。采用锡粉作为粘结相，将导电相与锡粉、有机载体均匀混合制得Sn-Cu复合电子浆料。2)该Sn-Cu复合电子浆料，采用氯化石蜡对铜粉进行预包覆处理，利用氯化石蜡较好的的安定性使得酸洗后的铜粉能够长时间保存不被氧化。利用氯化石蜡在120℃就能够自行分解，且能够促进金属氧化分解的性质，促进铜粉中极少量残余氧化铜在烧结过程中分解，进一步提高电子浆料的导电性。3)该Sn-Cu复合电子浆料，利用锡粉代替一般电子浆料粘结相所用的玻璃粉，可降低电子浆料的烧结温度，有效控制铜粉在烧结过程中的氧化速度，从而提高电子浆料的导电性能及粘结性；4)该Sn-Cu复合电子浆料及其制备和印刷应用，其工艺路线简单，原料易得，生产成本低，不含铅镉成分，无污染。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的Sn-Cu复合电子浆料，按照质量百分比，由以下组分组成：预包覆铜粉55％～85％、锡粉5％～15％、有机载体10％～30％，合计为100％。本专利技术Sn-Cu复合电子浆料的制备方法，按照以下步骤实施：步骤1，制取预包覆铜粉称取1～15μm粒径的铜粉，用质量分数为5％～10％的稀硫酸对该铜粉进行酸洗处理(去氧化处理)；采用甲醛溶液对酸洗后的铜粉进行清洗3-5次，将清洗后的铜粉混入熔化后的氯化石蜡中，搅拌均匀，然后置于氨气或氮气气氛中，在80℃～90℃的温度烘干，即得到预包覆铜粉，作为导电相备用。步骤2，配制有机载体有机载体的组分由有机溶剂、增稠剂、表面活性剂、偶联剂、消泡剂组成；按照质量百分比，分别称取75％～85％有机溶剂、10％～15％增稠剂、1％～3％表面活性剂、2％～4％偶联剂、1％～3％消泡剂；将该五种组分搅拌混合均匀，制得有机载体；其中，有机溶剂为松油醇、苯甲酸乙酯、松节油的一种或几种混合而成；增稠剂为乙基纤维素、丙烯酸树脂、硅凝胶的一种或几种混合而成；表面活性剂为卵凝脂、单硬脂酸甘油酯的一种或几种混合而成。步骤3，配制Sn-Cu复合电子浆料按照质量百分比，分别称取55％～85％预包覆铜粉、5％～15％锡粉、10％～30％有机载体，各组分的质量百分比之和为100％；采用锡粉作为粘结相，锡粉粒径为1～15μm；将配制好的预包覆铜粉与锡粉混合，研磨搅拌，再加入步骤2制得的有机载体中，搅拌均匀；然后进行超声波分散，使得预包覆铜粉与锡粉分散均匀，制得Sn-Cu复合电子浆料。本专利技术Sn-Cu复合电子浆料的印刷方法，按照以下步骤实施：步骤1、进行Sn-Cu复合电子浆料的电路印刷用乙醇清洗氧化铝陶瓷基片(经过对比试验，氧化铝陶瓷基片的印刷效果较好)，然后采用丝网印刷的方式将上述的Sn-Cu复合电子浆料印刷在氧化铝陶瓷基片上，制备每一个样品时所施加的刮板压力控制一致；在每个氧化铝陶瓷基片上重复印刷Sn-Cu复合电子浆料3-7次，印刷膜的总厚度为0.04～0.2毫米；印刷完成后将氧化铝陶瓷基片置于水平状态，静置5-20分钟，直至丝网网纹消失。步骤2、烧制样品将上一步制得的氧化铝陶瓷基片放入反应釜中，在氮气气氛保护下，以5-15℃/分钟的递增速度加热到烧结温度，最终的烧结温度为250～450℃，保温5～15分钟，随炉冷却，制得氧化铝陶瓷基片样品。实施例1步骤1，取粒径在1μm的(球形)铜粉，并用质量分数为5％的稀硫酸对铜粉进行酸洗处理；采用甲醛溶液对酸洗后的铜粉进行清洗3次，将清洗后的铜粉混入熔化后的氯化石蜡中，在氨气或氮气气氛中于80℃的温度直至烘干，即得到预包覆铜粉，作为导电相备用；步骤2，按质量百分比75％：15％：3％：4％：3％称取有机载体各组分松油醇、乙基纤维素、卵凝脂、偶联剂、消泡剂，混合于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Sn‑Cu复合电子浆料，其特征在于，按照质量百分比，由以下组分组成：预包覆铜粉55％～85％、锡粉5％～15％、有机载体10％～30％，合计为100％。

【技术特征摘要】
1.一种Sn-Cu复合电子浆料，其特征在于，按照质量百分比，由以下组分组成：预包覆铜粉55％～85％、锡粉5％～15％、有机载体10％～30％，合计为100％。2.一种Sn-Cu复合电子浆料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，制取预包覆铜粉称取铜粉，用质量分数为5％～10％的稀硫酸对该铜粉进行酸洗处理；采用甲醛溶液对酸洗后的铜粉进行清洗3-5次，将清洗后的铜粉混入熔化后的氯化石蜡中，搅拌均匀，然后置于氨气或氮气气氛中，80℃～90℃的温度烘干，即得到预包覆铜粉；步骤2，配制有机载体有机载体的组分由有机溶剂、增稠剂、表面活性剂、偶联剂、消泡剂组成；按照质量百分比，分别称取75％～85％有机溶剂、10％～15％增稠剂、1％～3％表面活性剂、2％～4％偶联剂、1％～3％消泡剂；将该五种组分搅拌混合均匀，制得有机载体；步骤3，配制Sn-Cu复合电子浆料按照质量百分比，分别称取55％～85％预包覆铜粉、5％～15％锡粉、10％～30％有机载体，各组分的质量百分比之和为100％；将配制好...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈银虎，祁志旭，成小乐，时晶晶，祁攀虎，周思君，刘晓妮，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61