一种低方租钨铜电子浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子浆料制备技术领域，公开了一种低方租钨铜电子浆料及制备方法，包括如下步骤：步骤一、制备钨铜复合粉体：选用直径为1

【技术实现步骤摘要】
一种低方租钨铜电子浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子浆料制备
，尤其涉及一种低方租钨铜电子浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电子封装外壳是微电子器件的重要组成部分，对芯片不仅可以起到保护作用，同时在信号传输、放大、发射、散热等方面起决定性作用。随着微电子技术的发展，半导体器件逐渐向更高密度、更大功率、更多功能、更高速度、更小尺寸的方向发展，这就对微电子封装外壳提出了更高的性能要求。以高温陶瓷外壳为主的陶瓷封装，与塑料和金属封装相比，有着较低的介电常数、极高的绝缘电阻、较低的热膨胀系数以及较高的强度等优势，使其具有稳定性好、散热能力强、微波性能优、密封性能好等特点。目前，陶瓷封装外壳已成为主流电子封装形式的关键元部件。
[0003]高温共烧技术是制作陶瓷封装外壳的常用方法，其过程是通过在每层生瓷片上打孔、填充金属导体浆料、表面印刷金属导体浆料，最终多层叠加经高温共烧形成多层导体互连的基板。由此可见，金属导体浆料是获得高性能陶瓷封装外壳的关键材料，它影响着陶瓷封装外壳的传输性能。钨浆料具有良好的高温共烧性能、优异的导热性能以及较低的热膨胀系数，是目前普遍用于高温陶瓷外壳生产的导体浆料。然而，受限于钨浆料较高的方阻值，其导电性能不够理想，影响了高温共烧后陶瓷外壳的传输性能，使其很难应用在一些如光通信、数据中心和相控阵雷达等领域内的高频光电器件上。因此，为了满足更高带宽和更快传输速率，研发更低方阻的钨基导体浆料在军、民领域均具有十分重要的意义。
[0004]目前，国内主流钨基浆料产品的方阻约为12
‑
15mΩ/
□
，而日本京瓷采生产的钨铜浆料，方阻值可低至4
‑
5mΩ/
□
，实现了颠覆性突破。但是，生产钨铜浆料的技术对中国严格封锁，相应生产的陶瓷封装外壳也一直对中国禁售。
[0005]由于铜的添加，钨铜浆料相比于纯钨浆料，其方阻值大幅度降低。然而，在实际应用过程中，钨铜浆料是需要与陶瓷基板进行超过1500℃以上的高温共烧的，在此过程中，钨铜浆料中的铜因熔点较低而往往流失，并因此而留下大量孔隙，致使烧结后的膜层不够致密，最终造成膜层的导电性能下降甚至不如纯钨浆料。因此，对于钨铜浆料，如何保证铜不流失是获得低方租的关键所在，目前还没有一种能够达到上述要求的钨铜浆料配方及制备工艺。

技术实现思路

[0006]为解决
技术介绍
中所提出的技术问题，本专利技术提供一种低方租钨铜电子浆料及其制备方法。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：一种低方租钨铜电子浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、制备钨铜复合粉体：选用直径为1
‑
10μm的球形钨粉与尺寸为1
‑
3μm的铜粉
进行混合，混合方式为机械混合，钨与铜的重量比为3:1
‑
6:1；
[0009]步骤二、配制无机粘接剂：无机粘接剂包括但不限于以下成分：玻璃粉、CuO、TiO2、La2O3、Pu6O11；
[0010]步骤三、配制有机载体：有机载体包括溶剂、有机粘接剂和增稠剂，配制时，按比例称取溶剂和增稠剂放入容器中并搅拌均匀，并进行水域加热至50℃，边搅拌边加入有机粘接剂直至混合均匀，随后密封保存以备用；
[0011]步骤四、制备钨铜浆料：制备时，先将钨铜复合粉体与配制好的无机粘接相进行机械混合，随后与有机载体一同放入高速搅拌机内快速搅拌均匀，再将搅拌好的浆料在三辊研磨机上研磨3
‑
5次后获得最终的钨铜电子浆料。
[0012]作为上述方案的进一步改进，在步骤一中的铜粉和钨粉混合之前，先对铜粉的表面包覆石墨烯；
[0013]作为上述方案的进一步改进，在步骤一中，利用高能球磨法对铜粉进行石墨烯包覆，准备若干重量的8层结构且尺寸为10μm的石墨烯，与一定量的铜粉和一定量的稀土Ce一起放入球磨罐中进行高能球磨，其中石墨烯、稀土以及铜粉的重量比为0.5
‑
1.5:1
‑
3:95.5
‑
98.5。高能球磨时间为1
‑
4h，球磨罐内气氛为氩气。高能球磨后得到石墨烯包覆的铜粉
[0014]作为上述方案的进一步改进，在步骤二中：玻璃粉、CuO、TiO2、La2O3以及Pu6O11的重量比为：50
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70：5
‑
20：5
‑
15：1
‑
5：1
‑
5；
[0015]作为上述方案的进一步改进，在步骤三中，溶剂、有机粘接剂和增稠剂的重量比为60
‑
80：5
‑
20：5
‑
20。
[0016]作为上述方案的进一步改进，所述步骤三中，溶剂为松油醇，有机粘接剂为乙基纤维素与聚乙烯醇缩丁醇，增稠剂为邻苯二甲酸二丁酯。
[0017]作为上述方案的进一步改进，所述乙基纤维素与聚乙烯醇缩丁醇的重量份之比为1:1。
[0018]作为上述方案的进一步改进，所述步骤四中：钨铜复合粉体、无机粘接剂以及有机载体的重量比为75
‑
85：4
‑
8：10
‑
20。
[0019]作为上述方案的进一步改进，所述其中搅拌转速为1000
‑
5000r/min，搅拌时间为3
‑
6min。
[0020]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0021]本专利技术先采用高能球磨法对铜粉进行石墨烯包覆，由于石墨烯熔点非常高，不会在共烧过程中熔化，能够对已熔化的铜粉有很好的包裹作用，从而达到阻碍铜流失的目的。另外，由于石墨烯具有优异的导电性，因此石墨烯的加入不会降低浆料的导电性反而会进一步提高浆料的导电性。在对铜粉进行高能球磨法石墨烯包覆时，加入适量的稀土Ce，可提高铜粉表面活性，有利于石墨烯的包覆，从而提高包覆效果。
[0022]本专利技术由于铜的加入，无机粘接相的配方也应相应改变，本专利技术中无机粘接相中加入少量CuO，利用CuO作为Cu与陶瓷基板之间的桥梁，可提高钨铜浆料与陶瓷基板烧结之后的结合力，同时CuO在烧结过程中可部分被烧结气氛氢气还原而得到纯铜以补充浆料中的铜含量。另外，在无机粘接相中加入少量导电性能良好的稀土氧化物可进一步提高钨铜浆料与陶瓷基板烧结之后的结合力，同时还能提高钨铜浆料的导电性能。
[0023]与现有钨铜浆料相比，本专利技术所制备的钨铜浆料烧结后组织致密，无分层、无缩
孔、无裂纹，铜含量流失比例小，导电性能大幅度提升，方阻低至5.3
‑
8.2mΩ/
□
，与陶瓷基板的结合力大于15N。本专利技术所述的钨铜浆料原料来源广泛，制备工艺简单，适合大批量生产。成本上虽有石墨烯这一高价格材料加入，但鉴于加入量不多且性能特别优异，本专利技术所述的钨铜浆料成本远低于国外同类产品，性价比十分突出。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低方租钨铜电子浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、制备钨铜复合粉体：选用直径为1
‑
10μm的球形钨粉与尺寸为1
‑
3μm的铜粉进行混合，混合方式为机械混合，钨与铜的重量比为3:1
‑
6:1；步骤二、配制无机粘接剂：无机粘接剂包括但不限于以下成分：玻璃粉、CuO、TiO2、La2O3、Pu6O11；步骤三、配制有机载体：有机载体包括溶剂、有机粘接剂和增稠剂，配制时，按比例称取溶剂和增稠剂放入容器中并搅拌均匀，并进行水域加热至50℃，边搅拌边加入有机粘接剂直至混合均匀，随后密封保存以备用；步骤四、制备钨铜浆料：制备时，先将钨铜复合粉体与配制好的无机粘接相进行机械混合，随后与有机载体一同放入高速搅拌机内快速搅拌均匀，再将搅拌好的浆料在三辊研磨机上研磨3
‑
5次后获得最终的钨铜电子浆料。2.如权利要求1所述的一种低方租钨铜电子浆料的制备方法，其特征在于，在步骤一中的铜粉和钨粉混合之前，先对铜粉的表面包覆石墨烯。3.如权利要求1所述的一种低方租钨铜电子浆料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，利用高能球磨法对铜粉进行石墨烯包覆，准备若干重量的8层结构且尺寸为10μm的石墨烯，与一定量的铜粉和一定量的稀土Ce一起放入球磨罐中进行高能球磨，其中石墨烯、稀土以及铜粉的重量比为0.5
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1.5:1
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3:95.5
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98.5。高能球磨时间为1
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4h，球磨罐内气氛为氩气。高能球磨后得到石墨烯包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建，田云飞，罗来马，吴玉程，刘东光，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：