一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料及其制備方法，該厚膜電阻漿料包括無機粘接相、復合功能相、有機載體，無機粘結相由SiO

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料及其制備方法
本專利技術涉及厚膜電路
，尤其涉及一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料及其制備方法。
技術介紹
隨著微電子封裝技術的發(fā)展，電子元件的功率密度越來越大，致使單位體積發(fā)熱量也隨之增加，所以對新一代電路基材的散熱能力即熱導率要求越高。現(xiàn)階段開發(fā)的高熱導率陶瓷基材有AlN、SiC以及BeO；其中，BeO具有毒性，不利于環(huán)保；SiC介電常數偏高，不適宜作基片。近年來，對于在高溫環(huán)境下使用的電路板，尤其是對于高功率應用，一直需要采用氮化鋁（AlN）襯底。需進一步解釋，AlN陶瓷基體是以氮化鋁為主晶相的陶瓷，具有纖鋅礦型結構，屬六方晶系，密度在3.2g/cm3~3.3g/cm3之間。由于AlN襯底極佳的特性，包括高熱導率（130~200W/m·K）和低熱膨脹系數（CTE）（4~4.5×10-6/℃），它們一直是有希望的候選物。高熱導率和低CTE的組合給予氮化鋁良好的抗熱震性。此外，氮化鋁具有超過鋁和氧化鈹的抗彎強度（350~400MPa），表現(xiàn)出使其能夠易于加工的低硬度，并且在氧化環(huán)境中超過900℃的溫度下以及還原環(huán)境中高達1600℃的溫度下是穩(wěn)定的。AlN陶瓷熱導率高、無毒、原料來源廣泛、介電常數與機械性能與氧化鋁接近而且絕緣性能更好、既可以流延成型又可以常壓燒結，工藝性好。所以AlN是一種很有希望的高導熱基板，已被視為新一代高密度、大功率電子封裝中最理想的陶瓷基板材料，能夠廣泛應用于電力電子功率模塊、微波毫米波功率器件、大功率電源模塊、混合集成電路等領域，特別是利用其高導熱的特點制備的陶瓷基板在動力機車、電動汽車、智能電網等電力電子領域應用廣泛。另外，氮化鋁材料在厚膜漿料工藝方面的應用，在一些高端領域已逐漸替代了氧化鋁陶瓷襯底，而一般傳統(tǒng)的厚膜電子漿料主要針對氧化鋁襯底發(fā)展進行研制，均采用硼硅酸鉛體系或硼硅酸鉛鋅體系，但這些體系均以劇毒的氧化鉛（PbO）為主要成分，PbO系玻璃料用于AlN陶瓷基片，在界面上發(fā)生反應，產生大量氣泡，甚至使AIN陶瓷基片表面氧化，AIN陶瓷基片潤濕性變差，電子漿料就失去附著力。硼硅酸鉍體系是低熔點、適度膨脹且具有良好濕潤性的玻璃，但其中的主要成分氧化鉍具有較高的活性，燒結時與氮化鋁（AlN）發(fā)生反應釋放氣體，嚴重影響厚膜電路元件的穩(wěn)定性。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，該厚膜電阻漿料具有良好的觸變性、流動性，所用微晶玻璃粉及導電相均不與氮化鋁基材發(fā)生反應，同時燒成后的電阻層具有結構光滑、致密、附著力強、耐老化、方阻可調、電阻溫度系數較低且可調、印刷特性及燒成特性優(yōu)良的優(yōu)點，且能夠很好與氮化鋁基材相匹配。該厚膜電阻漿料可用于制備體積小、功率大、表面熱負荷大、熱導率高、熱效率高、熱啟動快、溫度場均勻、抗熱沖擊能力強、機械強度高、無污染、綠色環(huán)保、安全可靠的基于氮化鋁基材的稀土厚膜電路電熱元件。本專利技術的另一目的在于提供一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料的制備方法，該制備方法能夠有效地生產制備上述厚膜電阻漿料。為達到上述目的，本專利技術通過以下技術方案來實現(xiàn)。一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，包括有以下重量份的物料，具體為：無機粘接相10%~30%復合功能相50%~70%有機載體20%~25%；其中，無機粘結相由SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物系微晶玻璃粉組成，無機粘接相中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物七種物料的重量份依次為30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；復合功能相為球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉的混合粉，且混合粉中球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉三種物料的重量份依次為40%~50%、40%~50%、1-10%；有機載體為有機溶劑、高分子增稠劑、分散劑、消泡劑、觸變劑所組成的混合物，有機載體中有機溶劑、高分子增稠劑、分散劑、消泡劑、觸變劑五種物料的重量份依次為50%~70%、25%~35%、1%~5%、1%~5%、1%~5%。優(yōu)選的，所述晶核劑為CaF2、TiO2、ZrO2、Sb2O3、V2O5、NiO、Fe2O3中的一種或者至少兩種所組成的混合物。優(yōu)選的，所述稀土氧化物為La2O3、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Pr2O3、Eu2O3中的一種，稀土氧化物的粒徑值為1μm~3μm。優(yōu)選的，所述無鉛微晶玻璃粉的粒徑值為1μm~3μm，軟化點為550～680℃，平均線膨脹系數為4～5×10~6/℃。優(yōu)選的，所述復合功能相中球狀銀粉的粒徑值為1μm~3μm，松裝密度為1.0~2.0g/cm3，振實密度為1.0~2.0g/cm3；片狀銀粉的粒徑值為1μm~3μm，松裝密度為1.0~2.0g/cm3，振實密度為1.0~2.0g/cm3；納米鈀粉的粒徑值為10nm~50nm，松裝密度為2.0~2.5g/cm3，振實密度為3.5~4.0g/cm3。優(yōu)選的，所述有機溶劑為松節(jié)油、松油醇、十六醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁內酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜中的一種或者至少兩種所組成的混合物。優(yōu)選的，所述高分子增稠劑為乙基纖維素、聚乙二醇2000、聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或者至少兩種所組成的混合物。優(yōu)選的，所述分散劑為檸檬酸三胺、聚甲基丙烯酸胺、1,4-二羥基磺酸胺中的一種或者至少兩種所組成的混合物；所述消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、聚乙二醇、乙烯-丙烯酸共聚物、聚甘油脂肪酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性有機硅中的一種或者至少兩種所組成的混合物。優(yōu)選的，所述觸變劑為十六醇、聚酰胺蠟、氫化蓖麻油、觸變性醇酸樹脂、有機膨潤土、氣相二氧化硅中的一種或者至少兩種所組成的混合物。一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料的制備方法，包括有以下工藝步驟，具體為：a、制備無機粘接相：將SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物于三維混料機中混合均勻，混合物中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物七種物料的重量份依次為30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；混合均勻后的混合物再于熔爐中進行熔煉處理，熔煉溫度為1200℃~1400℃，保溫時間為2~4小時，即得到玻璃熔液；將玻璃熔液進行水淬處理并得到玻璃渣，玻璃渣經破碎處理后以蒸鎦水為介質對玻璃渣進行球磨處理6小時，即得到粒徑值為1μm~3μm的無鉛微晶玻璃粉；b、制備復合功能相：將球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉于攪拌機中混合均勻，以制備復合功能相，復合功能相中球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉三種物料的重量份依次為40%~50%、40%~50%、1%~10%，復合功能相中球狀銀粉的粒徑值為1μm~3μm，片狀銀粉的粒徑值為1μ本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于，包括有以下重量份的物料，具體為：無機粘接相????10%~30%復合功能相????50%~70%有機載體??????20%~25%；其中，無機粘結相由SiO

【技術特征摘要】
1.一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于，包括有以下重量份的物料，具體為：無機粘接相10%~30%復合功能相50%~70%有機載體20%~25%；其中，無機粘結相由SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物系微晶玻璃粉組成，無機粘接相中SiO2、B2O3、ZnO、Al2O3、MgO、晶核劑、稀土氧化物七種物料的重量份依次為30%~40%、20%~30%、10%~20%、10%~20%、5%~15%、1%~5%、1%~5%；復合功能相為球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉的混合粉，且混合粉中球狀銀粉、片狀銀粉、納米鈀粉三種物料的重量份依次為40%~50%、40%~50%、1-10%；有機載體為有機溶劑、高分子增稠劑、分散劑、消泡劑、觸變劑所組成的混合物，有機載體中有機溶劑、高分子增稠劑、分散劑、消泡劑、觸變劑五種物料的重量份依次為50%~70%、25%~35%、1%~5%、1%~5%、1%~5%。2.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于：所述晶核劑為CaF2、TiO2、ZrO2、Sb2O3、V2O5、NiO、Fe2O3中的一種或者至少兩種所組成的混合物。3.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于：所述稀土氧化物為La2O3、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Sm2O3、Gd2O3、Nd2O3、Pr2O3、Eu2O3中的一種，稀土氧化物的粒徑值為1μm~3μm。4.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于：所述無鉛微晶玻璃粉的粒徑值為1μm~3μm，軟化點為550～680℃，平均線膨脹系數為4～5×10~6/℃。5.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于：所述復合功能相中球狀銀粉的粒徑值為1μm~3μm，松裝密度為1.0~2.0g/cm3，振實密度為1.0~2.0g/cm3；片狀銀粉的粒徑值為1μm~3μm，松裝密度為1.0~2.0g/cm3，振實密度為1.0~2.0g/cm3；納米鈀粉的粒徑值為10nm~50nm，松裝密度為2.0~2.5g/cm3，振實密度為3.5~4.0g/cm3。6.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其特征在于：所述有機溶劑為松節(jié)油、松油醇、十六醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、檸檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、1，4-丁內酯、混合二元酸酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜中的一種或者至少兩種所組成的混合物。7.根據權利要求1所述的一種氮化鋁基材用大功率厚膜電路高溫燒結電阻漿料，其...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：高麗萍，蘇冠賢，
申請(專利權)人：東莞珂洛赫慕電子材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44